Справочник технолога-оптика - Окатов М.А.
ISBN 5-7325-0236-Х
Скачать (прямая ссылка):
Оптический контакт применяют также для соединения оптических деталей в узлы вместо склеивания в тех случаях, где необходимо исключить влияние клеящего слоя на оптические характеристики сборки, там, где применение клея нежелательно из-за больших деформаций соединяемых клеем поверхностей. Коэффициент отражения от поверхностей, соединенных методом оптического контакта, чрезвычайно низок и составляет 10~7.
Поверхности, подлежащие соединению ОК и удовлетворяющие указанным выше требованиям,
Таблица 10.6
ДОПУСТИМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ СОЕДИНЯЕМЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТ ПЛОСКОСТНОСТИ
Диаметр (длина диагонали) соединяемых поверхностей, мм N &N
10-20 0,2 ОД
20-100 0,3 0,1
100-250 0,5 0,1
614
подвергают чистке. Чистят обезжиренной батистовой салфеткой (ГОСТ 8474-80), смоченной в спирте (ГОСТ 18300-87). Эффективна чистка смесью спирта (10-15 %) с петролейным эфиром (85-90 %) (ТУ 16.02.1244-83). Очищенные таким образом поверхности накладывают друг на друга, предварительно смахнув с них пыль. После сближения поверхностей на расстояние в несколько десятков ангстрем они прочно соединяются за счет действия сил молекулярного сцепления.
Механическая прочность соединения составляет для оптических стекол от 4 до 8 кг/см2. Зависит она от большого числа факторов, основными из которых являются физико-химические свойства стекла, точность формы, качество обработки и чистки соединяемых поверхностей, продолжительность их нахождения в контакте. В частности, через 5-7 сут после соединения прочность увеличивается примерно на 30 % по сравнению с первоначальной [10.13].
Соединение глубоким оптическим контактом (ГОК) представляет собой бесклеевое неразъемное соединение деталей. Сущность его состоит в том, что если на одну или обе соединяемые поверхности нанести тонкую пленку кремнезема (Si02), установить эти поверхности на оптический контакт (ОК), а затем подвергнуть компонент прогреву при температуре 250 °С, то поверхности соединяются с помощью химических связей. ГОК расширяет область применения обычного ОК, заменяя спекание и сварку деталей. Применение его целесообразно при создании сложных многоэлементных узлов, узлов, работающих в тяжелых эксплуатационных условиях, в том числе при вибрации, ударах, гамма-нейтронном облучении и т. д.
Способ пригоден для соединения деталей из силикатного и кварцевого стекол, ситаллов, некоторых кристаллов (Si, Ge и др.). Налетоопасные (группы Б, В) и пятнающиеся (группы 3, 4) стекла данным способом не соединяют, так как узлы не будут обладать достаточной механической прочностью. Разность коэффициентов расширения соединяемых материалов допустима в пределах (15 - 20) 10-7 град-1 [10.14].
Пленка Si02 может быть образована гидролизом SiCl4 или травлением в растворах кислот (HN03, CHgCOOH). Гидролизом паров SiCl4 пленку наносят на поверхности деталей из химически стойкого силикатного стекла (группа А по отношению к влажной атмосфере, группы 1 и 2 по отношению к кислым растворам), кварцевого стекла и ситаллов.
Затем детали прогревают при температуре 100 ± 5 °С в течение 30 с. Соединять детали методом оптического контакта следует не позднее 1-2 сут после нанесения
Таблица 10.7
СКОРОСТЬ НАГРЕВАНИЯ СОЕДИНЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИХ ОБЪЕМА
Объем детали, см3 Скорость нагревания при разности КТР, °С/ч, не более
0 10 10-7 20-10-7
До 20 30 20 15
От 20 до 200 20 15 10
» 200 » 500 15 10 5
» 500 » 3000 1 — —
615
Таблица 10.8. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИДОВ
ОПТИЧЕСКОГО КОНТАКТА
Параметр ОК ГОК
Прочность на разрыв при 20 °С Климатические условия эксплуатации Термостойкость Устойчивость к реагентам Вакуум-плотность 10,4-0,8 МПа Температура воздуха 19-24 *С; влажность 40-50 %; давление 740 мм рт. ст.; время выдержки — 1000 сут 1±60 °С Для стекла К8: выдержка в воде 5-30 сут; выдержка в ацетоне 5-20 сут Соизмерима с прочностью объема материала Температура 40 °С; влажность 98%; давление 1-Ю*10 мм рт. ст.; время выдержки 1000 сут Стекло: от -196 до +400 °С; кварц: от -196 до +1000 °С Устойчив к воздействию кислот, щелочей, растворителей не менее 1000 сут Не менее 1 • 10-9 л-мкм/с
пленки, а для налетоопасных стекол — в течение 2-4 ч во избежание появления в контактном слое налетов.
Способом травления пленку наносят только на детали из силикатного стекла, относящегося к группе А по отношению к влажной атмосфере и группам 1-2 по отношению к кислым растворам. Продолжительность травления зависит от марки стекла и регламентируется стандартом РТМ 3-407-73. После травления детали промывают в этиловом спирте.
Детали с нанесенными пленками соединяют обычным ОК, а для того чтобы соединение стало неразъемным, узел подвергают термообработке в сушильном шкафу (типа CHOJI) при температуре 250 °С в течение 8 ч. В табл. 10.7 представлены зависимости скорости нагревания от объема соединяемых деталей и разности их коэффициентов линейного расширения.
Другим способом термической обработки является облучение оптических узлов, соединенных оптическим контактом, в аппаратуре инфракрасного нагрева при температуре 250 ± 10 °С.
