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《光学材料亚表面损伤深度破坏性测量技术的实验研究_李改灵-国防科技大学.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2006年12月航空精密制造技术Dec.2006第42卷第6期AVIATIONPRECISIONMANUFACTURINGTECHNOLOGYVol.42No.6光学材料亚表面损伤深度破坏性测量技术的实验研究*李改灵,吴宇列,王卓,李圣怡(国防科学技术大学,长沙410073)[摘要]基于差动原理对HF酸恒定化学蚀刻速率法进行改进,以降低环境(温度、HF酸浓度等)变化对测量结果的影响,从而提高测量效率和测量准确性。并将在新方法测量实验后的结果与理论估计值进行了比较分析。[关键词]光学材料;HF恒定化学蚀刻速率;差动法;亚表面损伤+[中图分类号]TH161.2[文献标
2、识码]A[文章编号]1003-5451(2006)06-0019-04ExperimentStudyontheDestructiveMeasurementoftheDepthofSSDforOpticalMaterialLIGai-ling,WUYu-lie,WangZhuo,etal(NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073)[Abstract]Constancyofchemicaletchratemethodwasmodifiedsoastoreducetheinfluencingfactorss
3、uchastemperatureandconcentrationofHFacid.Theefficiencyandaccuracyareimproved.ThemodifiedmethodwasusedtomeasuretheSSD.Theexperimentalresultswerecomparedwiththetheoreticalvalueandthedifferenceswereanalyzed.[Keywords]opticalmaterial;HF;chemicaletchrateconstancy;differential-means;SSD前言亚表
4、面损伤的检测方法很多,可分为破坏性检测方法和非破坏性检测方法。破坏性检测方法主要[2][3]光学材料应用的日益广泛对光学材料表面质量有择优蚀刻法、截面显微法、恒定化学蚀刻速率[4][5]等提出了更高的要求。但是,一些加工过程(如磨削、抛法和磁流变抛光斑点技术,非破坏性检测方法[6][7]光和研磨)会在光学材料(如K9玻璃、熔融石英和主要有超声显微成像技术、散射扫描层析技术、X单晶硅)的表面引入各种损伤或缺陷(包括裂纹、划射线检测法和声发射检测法等。痕、微断裂、残余应力、杂质等),使得光学材料的性破坏性测量方法具有直观性强、易操作等优点,[1]能下降。是亚表面损伤检
5、测技术中最基本同时也是最有效的因此,定量确定光学材料亚表面损伤的深度及一种不可替代的测量手段。HF恒定化学蚀刻速率其分布对研究其损伤形成机理、优化加工参数有着法具有操作简便、成本低、直观性强等优点,并且能极其重要的作用。进而,控制损伤层深度、提高表面测量不规则表面的损伤深度,是一种有效的亚表面[4]完整性是提高加工表层质量以及优化光学材料制造损伤测量方法。目前的应用主要集中在对石英玻[10]过程的基础。璃表面进行化学蚀刻、化学抛光等加工,提高光学*国家自然科学基金资助项目(编号50375156)·19·光学材料亚表面损伤深度破坏性测量技术的实验研究*[11]材料的
6、抗激光损伤阈值和测量光学材料的亚表面[4]损伤层深度。在实际应用过程中,蚀刻速率容易受温度、浓度等外界因素的影响产生突变,使得拐点的判断难以实现,给实验过程增加了难度。基于此,本文引入差动法。此方法在基于外界因素对不同试件的影响趋势相同的前提下,将加工试件和基体放在相同环境下进行腐蚀,并将两者腐蚀速率相减得到加工试件相对于基体试件的相对腐蚀速率,有效降图2环境温度对蚀刻速率的影响规律低了外界因素对HF酸恒定化学蚀刻速率法测量精1.3差动方法度的影响,大大提高了实验的效率和准确性。差动方法的基本思想是,通过分析环境因素对加工试件和基体试件的影响趋势,将相同实验条件1
7、HF腐蚀法基本原理下的加工试件和基体试件蚀刻速率进行差动处理,实现降低环境变化对测量精度影响的目的。1.1恒定化学蚀刻速率法差动方法的物理基础是,环境因素对加工试件恒定化学蚀刻速率法的物理基础是,在温度和和基体试件的影响趋势相同,但是影响程度不同。随浓度恒定的前提下,光学材料的蚀刻速率依赖于蚀着蚀刻过程的进行,加工试件的亚表面损伤层逐步刻化学试剂与工件的接触面积以及工件表面的化学被腐蚀,环境因素对加工试件和基体试件的影响差电位。首先,包含亚表面裂纹在内的表面与蚀刻化学异趋向于恒定,当加工试件的亚表面损伤层完全被试剂具有较大的接触面积和表面化学电位,蚀刻速腐蚀掉,也
8、就是腐蚀到
