Способ очистки рабочих поверхностей призм при изготовлении оптико-механического модулятора добротности лазера на эффекте нарушения полного внутреннего отражения



Способ очистки рабочих поверхностей призм при изготовлении оптико-механического модулятора добротности лазера на эффекте нарушения полного внутреннего отражения
Способ очистки рабочих поверхностей призм при изготовлении оптико-механического модулятора добротности лазера на эффекте нарушения полного внутреннего отражения
Способ очистки рабочих поверхностей призм при изготовлении оптико-механического модулятора добротности лазера на эффекте нарушения полного внутреннего отражения

Владельцы патента RU 2646066:

Акционерное общество "ЛОМО" (RU)

Использование: в лазерной технике, где необходима прецизионная очистка оптических поверхностей. Способ очистки рабочих поверхностей призм при изготовлении оптико-механического модулятора добротности лазера на эффекте нарушения полного внутреннего отражения включает погружение призм в водный раствор поверхностно-активных веществ (ПАВ), возбуждение в нем ультразвуковых колебаний и постановку призм на оптический контакт. Между возбуждением ультразвуковых колебаний в водном растворе ПАВ с погруженными в него призмами и постановкой призм на оптический контакт дополнительно устанавливают на нерабочую поверхность призм пьезоактуаторы. Затем проводят высокоскоростную деформацию призм, подавая на пьезоактуаторы импульсы напряжения в количестве 50000 - 250000 импульсов амплитудой 200 B и частотой 10 Гц. После этого пьезоактуаторы с нерабочей поверхности призм удаляют, а призмы промывают. Технический результат: улучшение качества очистки рабочих поверхностей призм оптико-механического модулятора НПВО, а также уменьшение себестоимости изделия за счет уменьшения брака. 1 ил, 1 табл.

 

Изобретение относится к лазерной технике, где необходима прецизионная очистка оптических поверхностей.

Одной из причин отказа работы оптико-механического модулятора добротности лазера на эффекте нарушения полного внутреннего отражения (оптико-механический модулятор НПВО) является плохое качество очистки поверхностей призм.

Известен способ очистки оптических поверхностей, представленный в литературе: «Чистка оптических деталей», Молчанова О.С. - Москва, 1972, стр. 33.

Очистка поверхностей оптических деталей происходит в следующей последовательности:

- протирка оптических деталей обезжиренной салфеткой, смоченной органическим растворителем, например, этиловым спиртом-ректификатом;

- протирка оптических деталей ватным тампоном, смоченным органическим растворителем (например, смесью 85-90 объемных частей петролейного эфира и 5-10 частей этилового спирта-ректификата);

- удаление с поверхностей оптических деталей твердых нерастворимых частиц с помощью, например, беличьей кисти.

Однако ручная очистка поверхностей оптических деталей, а именно очистка призм при изготовлении оптико-механического модулятора НПВО, недостаточна и приводит к большому количеству брака.

Поэтому актуальна проблема создания новых технологических процессов для очистки поверхностей призм.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому изобретению является способ ультразвуковой (УЗ) очистки поверхностей призм в водных растворах поверхностно-активных веществ (ПАВ) - ультразвуковая ванна, описанный в литературе: Журнал «Фотоника», №4/2007, стр. 35-40.

Воздействие УЗ-полей на жидкие среды вызывает в них процессы кавитации, а также макро- и микропотоки в объеме жидкости, прилегающей к излучаемой поверхности ванны. Захлопывание кавитационных газовых полостей сопровождается образованием ударных микроволн, давление в которых может достигать (1-5)108 Па. Такие микроудары разрушают не только оксидные пленки и загрязнения на обрабатываемой поверхности изделий, но и морфологию поверхности. Обусловленные кавитацией динамические и тепловые эффекты, возникновение микро- и макропотоков определяют интенсификацию процесса удаления загрязнений при сложном профиле оптической поверхности под действием УЗ-поля. Использование рабочих частот в диапазоне 80-120 кГц обеспечивает неразрушающую очистку оптических поверхностей и удаление частиц грязи размером до 1 мкм.

При полировке поверхностей призм субмикронные частицы абразива забиваются в микротрещины стекла, это приводит к тому, что при работе оптико-механического модулятора НПВО появляются дефекты на рабочих поверхностях призм в области зазора (риски, выколки, прогары).

УЗ ванна с водным раствором ПАВ эффективно удаляет загрязнения с поверхности, но недостаточно эффективно справляется с «глубокими» загрязнениями, такими как заполированные в стекло частицы абразивного материала.

В процессе работы оптико-механического модулятора НПВО в составе лазерного излучателя рабочие поверхности призм подвергаются ударному столкновению, вследствие чего твердые частицы попадают из трещин в область зазора на рабочей поверхности призмы и разрушают его. В зазоре оптико-механического модулятора НПВО появляются микроскопические дефекты, которые приводят к его лавинообразному разрушению и появлению прогаров, что в свою очередь становится причиной резкого уменьшения энергии импульсов выходного излучения и, в конечном итоге, пропадания излучения.

Чтобы улучшить работу лазерного излучателя, необходима тщательная очистка рабочих поверхностей призм оптико-механического модулятора НПВО.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение качества очистки рабочих поверхностей призм оптико-механического модулятора НПВО, а также уменьшение себестоимости изделия за счет уменьшения брака.

Для решения поставленной задачи предлагается использовать способ очистки рабочих поверхностей призм при изготовлении оптико-механического модулятора НПВО, который, как и наиболее близкий к нему, выбранный в качестве прототипа, включает погружение призм в водный раствор ПАВ, возбуждение в нем УЗ-колебаний и постановку призм на оптический контакт.

В отличие от прототипа между возбуждением УЗ-колебаний в водном растворе ПАВ с погруженными в него призмами и постановкой призм на оптический контакт дополнительно устанавливают на нерабочую поверхность призм пьезоактуаторы и проводят высокоскоростную деформацию призм, подавая на пьезоактуаторы импульсы напряжения в количестве не менее 50000 импульсов амплитудой 200 В и частотой 10 Гц. После чего пьезоактуаторы с нерабочей поверхности призм удаляют, а призмы промывают.

Сущность изобретения заключается в том, что высокоскоростная деформация призм воздействует не с внешней, а с внутренней стороны рабочей поверхности призмы, деформируя рабочую поверхность, тем самым расширяя микротрещины и выталкивая из них частицы абразивного материала.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом.

Блок призм оптико-механического модулятора НПВО состоит из призмы 1 и призмы 2, которые имеют рабочие поверхности 3, 4 и нерабочие поверхности 5, 6. На рабочей поверхности 3 призмы 1 имеется зона травления 7 глубиной не более 200 нм. При постановке на оптический контакт призм 1 и 2 зона травления 7 образует зазор. К нерабочим поверхностям 5, 6 призм 1 и 2, крепятся пьезоактуаторы 8 и 9.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Призмы 1 и 2 опускают в УЗ ванну с водным раствором ПАВ, включают ультразвуковой генератор. Возникает ультразвуковая моющая среда с вихревыми макро- и микротечениями, которые способствуют удалению загрязнений с рабочих 3, 4 и нерабочих 5, 6 поверхностей призм 1 и 2.

После УЗ-очистки на нерабочие поверхности 5, 6 призм 1 и 2 наклеивают пьезоактуаторы 8 и 9, затем проводят высокоскоростную деформацию, подавая на пьезоактуаторы 8 и 9 не менее 50000 импульсов частотой 10 Гц. Это воздействие приводит к деформации рабочей поверхности 4 призмы 2 и рабочей поверхности 3 с зоной травления 7 призмы 1, расширяя микротрещины и выталкивая из них частицы абразивного материала. Затем пьезоактуаторы 8 и 9 отклеивают от нерабочих поверхностей 5, 6 призм 1 и 2. Призмы 1 и 2 промывают и очищают все поверхности ацетоном. После этого призмы 1 и 2 ставят на оптический контакт.

Для экспериментального доказательства эффективности вышеописанного способа были взяты две партии блоков призм:

1) Блоки призм (9 шт.), не побывавшие в работе (чистая зона травления);

2) Блоки призм (10 шт.) с наработкой и с небольшими дефектами зоны травления.

После применения вышеописанного способа очистки блоки призм из первой партии были подвергнуты ресурсной наработке в количестве 250000 импульсов и ресурсной наработке под излучением в количестве 100000 импульсов. По окончании ресурсных наработок характерных дефектов в области зазора не обнаружено.

После применения вышеописанного способа очистки блоки призм из второй партии также были подвергнуты ресурсной наработке в количестве 250000 импульсов и ресурсной наработке под излучением в количестве 100000 импульсов. По окончании ресурсных наработок увеличения количества и/или размера небольших дефектов в области зазора не обнаружено.

Таким образом, более тщательная очистка позволяет минимизировать риск появления дефектов на рабочих поверхностях призм в области зазора в оптико-механических модуляторах НПВО, а также дает возможность остановить дальнейшее разрушение поверхности зазора ранее поврежденных модуляторов, что, в конечном счете, приводит к уменьшению брака и уменьшению себестоимости изделий.

Способ очистки рабочих поверхностей призм при изготовлении оптико-механического модулятора добротности лазера на эффекте нарушения полного внутреннего отражения, включающий погружение призм в водный раствор поверхностно-активных веществ (ПАВ), возбуждение в нем ультразвуковых колебаний и постановку призм на оптический контакт, отличающийся тем, что между возбуждением ультразвуковых колебаний в водном растворе ПАВ с погруженными в него призмами и постановкой призм на оптический контакт дополнительно устанавливают на нерабочую поверхность призм пьезоактуаторы и проводят высокоскоростную деформацию призм, подавая на пьезоактуаторы импульсы напряжения в количестве 50000 – 250000 импульсов амплитудой 200 В и частотой 10 Гц, после чего пьезоактуаторы с нерабочей поверхности призм удаляют, а призмы промывают.



 

Похожие патенты:

Устройство относится к очистке наружной поверхности трубопроводов от продуктов коррозии и изоляционного материала и может быть использовано при строительстве и ремонте магистральных трубопроводов.

Изобретение относится к оборудованию наружного наблюдения и средствам для его защиты от неблагоприятных внешних воздействий, в частности к устройствам очистки стекол кожухов камер наружного наблюдения, в том числе эксплуатирующихся в пожаро-взрывоопасных условиях и условиях крайнего севера.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к очистке от технологических загрязнений поверхностей деталей вращения типа колец подшипников, осей, валов, втулок, зубчатых колес и др.

Предлагаемый способ и устройство очистки насосно-компрессорных труб предназначены для использования при очистке и ремонте насосно-компрессорных труб. Способ очистки включает воздействие струи низкотемпературной плазмы плазматронов на очищаемую поверхность, газификацию и термическую диссоциацию продуктов очистки и последующую их рекомбинацию в простейшие молекулы воды и углекислого газа, относительное перемещение труб и плазматронов.

Изобретение относится к ультразвуковой очистке полых изделий и может быть использовано для восстановления эксплуатационных характеристик горелочных устройств двигателей.

Изобретение относится к обработке металлической проволоки или ленты для удаления с их поверхности окалины, ржавчины, оксидных пленок, органических смазок, различных загрязнений и поверхностных вкраплений с помощью электродугового разряда в вакууме с предварительной механической, химической или механохимической обработкой поверхности.

Изобретение относится к оборудованию и методам, используемым для удаления с поверхности металлических изделий различных загрязнений. .

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к очистке отливаемых металлических изделий от окалины. .

Изобретение относится к области технологии микроволновой обработки жидких и сыпучих сред и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства и техники: в сельском хозяйстве, в пищевой и нефтеперерабатывающей промышленности для создания аппаратов сверхвысокочастотной (СВЧ) обработки жидких и сыпучих сред.

Устройство относится к очистке наружной поверхности трубопроводов от продуктов коррозии и изоляционного материала и может быть использовано при строительстве и ремонте магистральных трубопроводов.

Изобретение относится к области машиностроения, приборостроения, лазерной техники и технологии и может быть использовано для лазерной очистки от нежелательных слоев и загрязнений, в частности для удаления ржавчины, окалины, краски с поверхностей различных металлических объектов, таких как стальные трубы, листы, колесные пары подвижного состава на железнодорожном транспорте, монеты, бронза, оружие и т.д.

Изобретение относится к технологии демонтажа резиновых и полимерных покрытий, приклеенных к поверхности различных конструкций. Описанный способ основан на локальном инфракрасном лазерном термическом воздействии непосредственно на зону клеевого слоя.

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способам очистки технологического оборудования, изготовленного из рядовых и легированных сталей, от полимерных отложений и эмульсионных каучуков путем термического разложения.

Изобретение относится к области пиролизной очистки технологической оснастки от производственных загрязнений, содержащих органические и углеводородные вещества, образующиеся в результате технологических процессов.

Изобретение относится к способу очистки вспомогательных поверхностей установок для нанесения покрытий, которые содержат камеру для нанесения покрытия. Перед нанесением покрытия наносят антиадгезионный слой на вспомогательные поверхности камеры для нанесения покрытия.
Изобретение относится к технологии выполнения ремонтных работ и может использоваться при очистке абразивом поверхности бетона и железобетона. Осуществляют обработку поверхности бетона и железобетона абразивом из шлаков медеплавильного производства под давлением 7 атм с продолжительностью воздействия 4,0-5,0 мин/м2.
Изобретение относится к ядерной технике, касается технологии удаления комбинированных гальванических покрытий путем химической очистки и дезактивации поверхностей радиоактивных материалов и обеспечивает повышение эффективности удаления слоев комбинированных гальванических металлопокрытий, защиты поверхности деталей от повторного окисления на открытом воздухе и снижение экологической нагрузки на окружающую среду.

Изобретение относится к устройству для обработки отходов, включающих органические отходы и муниципальные твердые отходы, а также к способу обработки отходов. Устройство содержит удлиненную рабочую камеру с зоной обработки для проведения обработки отходов при повышенной температуре, которая имеет входное отверстие для введения отходов, выходное отверстие для удаления обработанных твердых частиц, первые средства для введения горячих газов в камеру, расположенные в радиально отдаленной области камеры, и экстракционные средства для извлечения газа из центральной области камеры, при этом рабочая камера имеет первую зону для извлечения воздуха и/или влаги из отходов и вторую зону для извлечения синтетического газа, расположенную ниже по ходу первой зоны.

Изобретение относится к технологии выполнения ремонтных работ и может использоваться при очистке дробью поверхности бетона и железобетона классов по прочности В5-В60 при ремонте после деструктивного воздействия серной кислоты H2SO 4 в процессе коррозии II вида (при воздействии сернистых газов, таких как сернистый ангидрит SO2, серный ангидрит SO3 при различных температурах и сероводород H 2S при микробиологической коррозии).

Изобретение может быть использовано при подготовке поверхности фольги, ленты припоя после прокатки перед низкотемпературной бесфлюсовой пайкой, в частности, при сборке изделий РЭА и СВЧ-техники.

Использование: в лазерной технике, где необходима прецизионная очистка оптических поверхностей. Способ очистки рабочих поверхностей призм при изготовлении оптико-механического модулятора добротности лазера на эффекте нарушения полного внутреннего отражения включает погружение призм в водный раствор поверхностно-активных веществ, возбуждение в нем ультразвуковых колебаний и постановку призм на оптический контакт. Между возбуждением ультразвуковых колебаний в водном растворе ПАВ с погруженными в него призмами и постановкой призм на оптический контакт дополнительно устанавливают на нерабочую поверхность призм пьезоактуаторы. Затем проводят высокоскоростную деформацию призм, подавая на пьезоактуаторы импульсы напряжения в количестве 50000 - 250000 импульсов амплитудой 200 B и частотой 10 Гц. После этого пьезоактуаторы с нерабочей поверхности призм удаляют, а призмы промывают. Технический результат: улучшение качества очистки рабочих поверхностей призм оптико-механического модулятора НПВО, а также уменьшение себестоимости изделия за счет уменьшения брака. 1 ил, 1 табл.

Наверх