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光學(xué)元件表面缺陷的類型與危害

2021-08-15
來源:光電資訊
關(guān)鍵詞: 光學(xué)元件 缺陷

  光學(xué)元件表面面形誤差和表面粗糙度的檢測是光學(xué)檢測技術(shù)研究領(lǐng)域的重點(diǎn),由于光學(xué)元件表面質(zhì)量的好壞直接影響整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的性能,所以想要使光學(xué)儀器設(shè)備能更高效地工作,不僅在加工時(shí)需要注意光學(xué)元件的表面質(zhì)量,而且對(duì)成品元件的檢測工作也不能忽視。因此,光學(xué)元件表面缺陷檢測將成為一項(xiàng)重要而持久的研究課題。

  表面缺陷類型

  所謂的光學(xué)元件表面缺陷,主要是指表面疵病和表面污染物。表面疵病是指拋光加工后的光學(xué)元件表面依然存在的麻點(diǎn)、劃痕、開口氣泡、破邊、破點(diǎn)等各種加工缺陷,產(chǎn)生的原因主要是加工過程或后續(xù)的不當(dāng)操作。下圖所示為四種疵病的大致形狀。

  劃痕指光學(xué)元件表面長條形的劃傷痕跡。由劃痕長度的不同,可以分為長劃痕和短劃痕,以 2 m m 為界限,若劃痕長度大于2 m m 屬于長劃痕,小于 2 m m則是短劃痕。對(duì)于短劃痕,評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是其檢測時(shí)的 累積長度。相對(duì)而言,劃痕較麻點(diǎn)等缺陷更容易檢測出。

  麻點(diǎn)指光學(xué)元件表面上的陷坑、蝕坑、疵點(diǎn),其坑內(nèi)的表面粗糙度較大,寬度與深度大致相同,邊緣也不規(guī)則。一般情況下,規(guī)定長寬比大于4 :1 的缺陷為劃痕,反之小于 4 :1 的缺陷為麻點(diǎn)。

  氣泡是由光學(xué)元件的生產(chǎn)或加工過程中未及時(shí)排除的氣體所形成的,由于各方向氣體的壓力均勻分布 ,所以氣泡的形狀一般呈圓球形。

  破邊是指出現(xiàn)在光學(xué)元件邊緣的疵病,雖然處于光源有效區(qū)域之外,但是也屬于光的散射源,對(duì)光學(xué)性能也會(huì)產(chǎn)生一定的影響,所以也屬于疵病范疇。

  表面疵病的危害

  表面疵病作為一種加工過程中人為造成的微觀局部缺陷,對(duì)光學(xué)元件的表面性能有著一定的影響, 從而有可能造成光學(xué)儀器運(yùn)行錯(cuò)誤等嚴(yán)重的后果。

  總之,光學(xué)元件的表面疵病會(huì)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)性能產(chǎn)生危害,其根本原因在于光的散射特性。光學(xué)元件表面缺陷對(duì)于自身以及整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的危害表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

  1,光束的質(zhì)量下降。

  元件表面缺陷處會(huì)產(chǎn)生光的散射效應(yīng),使得光束在通過缺陷后能量被大量消耗 ,從而降低了光束的質(zhì)量。

  2,缺陷的熱效應(yīng)現(xiàn)象。

  由于表面缺陷所處區(qū)域比其他區(qū)域容易吸收更多的能量,產(chǎn)生的熱效應(yīng)現(xiàn)象可能會(huì)使元件疵病發(fā)生局部變形、破壞膜層等,進(jìn)而危害整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)。

  3, 損壞所處系統(tǒng)中其他光學(xué)元件。

  激光系統(tǒng)中,在高能激光束的照射下,元件表面疵病產(chǎn)生的散射光會(huì)被系統(tǒng)內(nèi)的其他光學(xué)元件吸收,從而造成元件的受光不均勻,當(dāng)達(dá)到光學(xué)元件材料的損傷閥值時(shí),會(huì)使傳播光線的質(zhì)量受到影響,光學(xué)元件損壞,更有可能造成光學(xué)系統(tǒng)被嚴(yán)重的破壞。

  4,疵病會(huì)影響視場清潔。

  當(dāng)光學(xué)元件上有過多的疵病時(shí),會(huì)影響微觀的美觀度,另外,疵病還會(huì)殘留微小的灰塵、微生物、拋光粉等雜質(zhì),這將造成元件被腐蝕、生霉、生霧,會(huì)明顯影響元件的基本性能。

  愛丁堡(南京)光電設(shè)備有限公司的光學(xué)表面缺陷檢測機(jī)系列能夠幫助廣大用戶解決光學(xué)元件表面缺陷檢測的問題。




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