ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ 6
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЯХ И СПОСОБЫ ИХ
УДАЛЕНИЯ 9
1.1 Виды загрязнений оптических деталей 9
1.2 Ручные методы промывки оптических деталей 17
1.3 Автоматические методы промывки оптических деталей 20
1.4 Методы подготовки оптической поверхности к дальнейшим
операциям 30
1.5 Методы контроля очищенных поверхностей оптических деталей ... 33
1.6 Требования к помещениям 41
2 МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ЧИСТКИ
ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ 45
2.1 Растворители, применяемые для чистки 45
2.2 Протирочные материалы 51
2.3 Центрифуга SPIN-3000D 52
2.4 Оборудование для ультразвуковой чистки 53
2.5 Установка для чистки в гидрофтоэфирах 55
2.6 Установка финишной промывки оптических деталей УО-ЗОПМ 56
2.7 Измерительно-вычислительный комплекс «Latimet-Automatic» 58
2.8 Микроскоп стереоскопический МБС-10 59
2.9 Контрольно-измерительная машина GLOBAL 61
3 ПРОВЕДЕНИЕ ОПЕРАЦИИ ЧИСТКИ ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ 65
3.1 Проведение операции чистки экспериментальных образцов 65
3.2 Измерение краевого угла смачивания 68
3.3 Оценка влияния отдельных растворителей на угол смачивания
поверхности 70
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 74
Предприятия оптико-механической промышленности на протяжении нескольких десятков лет являются одним из перспективных, динамично развивающихся отраслей. Разработка новых изделий и модернизация существующих происходит за счет освоения новых материалов и технологий, которые позволяют повысить качество изготавливаемых деталей.
Операция чистки и подготовки оптической поверхности детали является важнейшим звеном в процессах нанесения вакуумных и химических покрытий, фотолитографии, склеивания и др. Операция чистки производится с целью удалить с оптической детали все загрязнения и создать требуемое состояние поверхности. Недостаточно чистая поверхность детали может способствовать отслоению нанесенных покрытий, расклеиванию, ухудшению оптических и технических характеристик оптических деталей и, как следствие, сборок.
В настоящее время промывка оптических деталей представляет собой одно из узких мест производства. Детали длительное время выдерживают в различных токсичных и пожароопасных растворителях типа, после чего протирают салфетками, что является потенциальным источником брака [1]. Существующие методы не обеспечивают желаемую чистоту поверхности. Также стоит отметить, что на большинстве предприятий операции чистки и промывки являются плохо контролируемым процессом и осуществляются вручную [2].
Усовершенствование технологии очистки оптических деталей осуществляется с целью повышения эффективности и стабильности технологического процесса до такой степени, когда качество очистки будет надежно гарантироваться самой технологией и уровнем контроля процессов [3]. Задачей исследования является определить, насколько эффективны способы чистки с точки зрения получения гидрофильной поверхности стекла.
Научная новизна работы
В настоящее время существует большое количество методов очистки поверхностей оптических деталей от загрязнений, а также способов оценки их чистоты. Однако, в существующей литературе не определены свойства, которые должна обретать поверхность после проведения операции чистки.
В данной работе проведено исследование эффективности существующих методов чистки оптических поверхностей и сделаны выводы о том, какими свойствами они обладают. При этом, для определения эффективности того или иного способа промывки, был использован метод оценки по динамическому состоянию капли жидкости, наносимой на оптическую поверхность [4]. На основании полученных результатов, сделаны выводы о том, какой технологический процесс операции чистки считается наиболее эффективным.
Практическая ценность работы
Показано, что не все существующие в настоящее время методы чистки оптической поверхности позволяют достичь желаемой чистоты поверхности и необходимого ее состояния.
Установлено, что протирочные материалы, такие как вата и батист, ухудшают качество чистки оптических поверхностей. Особенно недопустимо их применение в чистых помещениях.
Наиболее эффективным методом проведения операции чистки оптической поверхности в настоящее время считается гидромеханическая чистка. Она приводит к получению гидрофильной поверхности с углом смачивания около 7°.
Структура и объем магистерской диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, основных выводов, списка использованных источников из 51 наименования. Работа изложена на 82 страницах машинописного текста, включая 34 рисунка и 7 таблиц.
В ходе проведения работы были изучены способы подготовки полированной поверхности оптической детали с целью удаления с нее органических загрязнений и приобретение требуемых свойств. Некоторые из изученных методы чистки были воспроизведены для оценки их эффективности. Анализ чистоты поверхности был осуществлен на современной, высокоточной КИМ GLOBAL PERFOMANCE. По полученным значениям угла смачивания сделаны выводы о состоянии оптической поверхности после каждого способа операции чистки.
Проведенный эксперимент указывает на то, что рассмотренные виды операции чистки приводят к разным состояниям поверхностей оптических деталей. Многие из рассмотренных способов являются устаревшими из-за низкой производительности труда, высокой опасности для работающих и для окружающей среды, низкого качества подготовки поверхности, но, в то же время, продолжают использоваться. Выяснено, что несоответствующее качество поверхности может быть не только из-за остатков органических веществ, но и в результате применения ворсистых материалов таких, как вата и батист. Эти способы не совместимы с технологиями, осуществляющимися в чистых помещениях.
В ходе проведения эксперимента были получены следующие результаты:
- устаревшие методы чистки оптической поверхности не позволяют достичь желаемой чистоты поверхности;
- наименее эффективными способами чистки с точки зрения получения гидрофильной поверхности стекла являются способы, использующие протирочные материалы и растворители;
- более эффективными способами чистки являются способы, включающие обработку в азотной кислоте и последующую чистку протирочными материалами, смоченными растворителями.
