Изготовление и контроль оптических деталей - Ефремов А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Призмы склеивают и контролируют с использованием приспособлений, позволяющих устанавливать их в заданном положении относительно посадочных плоскостей и углов.
17.3. Оптический и глубокий оптический контакты
Оптический контакт. Операция соединения деталей оптическим контактом заключается в сближении чистых полированных поверхностей на расстояния радиусов действия молекулярных сил, т. е.
18»
на расстояния менее 1 • 10-7 см. При этом поверхности прочно соединяются под действием сил молекулярного сцепления.
Прочность контактного соединения имеет вполне реальные значения и зависит от марок контактирующихся стекол, погрешности изготовления (N=0,5-i-2) контактирующихся поверхностей и их чистоты (порядка PII). Величина прочности на отрыв соединенных оптическим контактом деталей из силикатных стекол, плавленого кварца составляет 1000—7000 Н/см2, что в несколько раз выше прочности склеенных деталей. К другому положительному качеству соединения деталей оптическим контактом относят полное сохранение оптических свойств деталей. Так, при соединении оптическим контактом двух деталей из стекла одной марки коэффициент отражения от поверхности контакта лежит в диапазоне от МО-4 до Ы0-7.
Процесс соединения деталей оптическим контактом слагается из подготовки деталей, их соединения и при необходимости центрирования линз. Детали подбирают по парам, чтобы контактируе-мые поверхности каждой пары совпадали между собой по N— = 1ч-4 и имели чистоту не хуже PII. Линзы соединяют одновременно с центрированием на приборах центрирования. В прибор для центрирования помещают отрицательную линзу соединяемой поверхностью вверх и на нее кладут положительную линзу. Перемещением положительной линзы по отрицательной добиваются, чтобы изображение перекрестья коллиматора при вращении оправки с линзами находилось в пределах допуска. После этого прижимают положительную линзу к отрицательной для образования контакта, наблюдая, чтобы изображение перекрестья коллиматора не вышло за поле допуска. Неудачный оптический контакт легко разъединяется нагревом линз с одной стороны. В результате градиента температур линзы деформируются, в соединение попадает воздух, и контакт нарушается. Торцы соединенных контактом деталей покрывают фасочным лаком.
Глубокий оптический контакт. Прочное бесклеевое соединение точно изготовленных поверхностей оптических деталей под действием сил молекулярного сцепления, упрочненное термической обработкой, называют глубоким оптическим контактом. Глубокий оптический контакт — неразъемное соединениег прочность которого близка к прочности материалов самих оптических деталей. Метод рекомендуется для соединения деталей, работающих в областях спектра, где склеивание приводит к значительным световым потерям; в условиях резких перепадов температур; в вакууме и агрессивных химических средах.
Технологический процесс соединения глубоким оптическим контактом состоит из нескольких операций. На исполнительной оптической поверхности создается пленка кремнезема толщиной 80—150 нм. Пленка в зависимости от материала соединяемых деталей образуется или травлением в азотной кислоте с последующей промывкой, или нанесением раствора эфира ортокремневой кислоты. Осажденную пленку сушат при 100° С с последующей
190
выдержкой при комнатной температуре в течение двух суток. Посадка на глубокий оптический контакт не отличается от описанной выше.
Операцию термической обработки выполняют при 250° С в течение 8 ч с последующим охлаждением блока вместе с печью. Режим термической обработки зависит от марок стекол и размеров-деталей.
Несмотря на преимущество такого соединения перед склеиванием, глубокий оптический контакт применяют сравнительно редко. Трудно подбирать в пары детали с полированными поверхностями, совпадающими до значений Л^1 и имеющими чистоту P = I—II, особенно на площадках большого размера. Сложно добиться необходимой чистоты в воздухе и на рабочем месте. Все это делает соединение детали глубоким оптическим контактом самым сложным способом соединения оптических поверхностей.
17.4. Спекание и сварка
Спекание. Оптические узлы (сборочные единицы) сложных конфигураций (кюветы спектральных приборов, колбы охлаждаемых приемников лучистой энергии и др.) изготовляют спеканием или сваркой оптических деталей друг с другом. Специфичность работы таких узлов в агрессивных средах, при повышенных требованиях к механической стойкости и других условиях ограничивает возможность изготовления склеиванием. Метод глубокого оптического контакта также неприменим из-за трудоемкости и сложности исполнения.
Технологический процесс спекания состоит из нескольких операций. Соединяемые поверхности оптических деталей должны быть подготовлены механической обработкой, промывкой и тщательной чисткой. После этого их покрывают тонким слоем специальной пасты, зажимают в приспособлении, обеспечивающем -заданную конфигурацию и размеры соединения, и подвергают спеканию при высокой температуре. Паста из порошка легкоплавких стекол на основе глицерина в процессе спекания расплавляется и после медленного охлаждения деталей вместе с зажимным приспособлением образует прочное неразъемное соединение.
