光學(xué)元件表面面形誤差和表面粗糙度的檢測(cè)是光學(xué)檢測(cè)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(cè)工作也不能忽視,。因此,,光學(xué)元件表面缺陷檢測(cè)將成為一項(xiàng)重要而持久的研究課題,。
表面缺陷類(lèi)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(kāi)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(guò)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(zhǎng)條形的劃傷痕跡。由劃痕長(zhǎng)度的不同,,可以分為長(zhǎng)劃痕和短劃痕,,以 2 m m 為界限,,若劃痕長(zhǎng)度大于2 m m 屬于長(zhǎng)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(cè)時(shí)的 累積長(zhǎng)度。相對(duì)而言,,劃痕較麻點(diǎn)等缺陷更容易檢測(cè)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(zhǎng)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(guò)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(guò)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(guò)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(chǎng)清潔。
當(dāng)光學(xué)元件上有過(guò)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,。
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