本文關(guān)鍵詞：熔石英光學(xué)元件亞表層損傷實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：熔石英光學(xué)材料是一種高新技術(shù)產(chǎn)品，在現(xiàn)代各領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，特別是航天航空等領(lǐng)域具有大量應(yīng)用需求，，其制造成本和制造工藝的復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他同類產(chǎn)品。由于其產(chǎn)品的制造難度較大，因此其成品質(zhì)量的高低就成為了人們最為關(guān)注的問題，其中尤以亞表層損傷的問題至關(guān)重要。本文就以熔石英光學(xué)元件的亞表層損傷機(jī)理、檢測(cè)實(shí)驗(yàn)方法及工藝等方面進(jìn)行了相關(guān)的研究和論述。 論述了幾種常用的亞表層損傷檢測(cè)方法和原理，分析了其優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上說明了使用熒光共聚焦顯微技術(shù)來檢測(cè)光學(xué)元件亞表層損傷的可行性和準(zhǔn)確性。 從受力分析、形成原因和損傷結(jié)構(gòu)等幾個(gè)方面對(duì)亞表層損傷的形成機(jī)理進(jìn)行了深入的研究和討論，通過角度拋光實(shí)驗(yàn)展示了亞表層損傷的幾種不同微觀形貌。從光學(xué)顯微鏡下得到了損傷層的大致深度，進(jìn)一步通過納米壓痕實(shí)驗(yàn)論證試件表面裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)散機(jī)理。計(jì)算得到熔石英玻璃的維氏硬度和斷裂韌性值，驗(yàn)證了亞表層損傷機(jī)理的準(zhǔn)確性。 使用共聚焦激光掃描顯微鏡對(duì)熔石英玻璃試件的亞表層損傷進(jìn)行了檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。在熒光檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中詳細(xì)解釋了熒光量子點(diǎn)的構(gòu)成、性質(zhì)和量子點(diǎn)熒光現(xiàn)象的產(chǎn)生過程，重點(diǎn)使用共聚焦顯微鏡獲得了試件的亞表層損傷層析圖像。對(duì)比角度拋光法所得到的亞表層損傷深度，可以明確在一定的加工條件下亞表層損傷的分布情況。使用圖像處理軟件Image-Pro Plus6.0分析了亞表層損傷的分布圖像及分布密度，定量的給出了亞表層損傷的基本規(guī)律。 通過一系列的研拋實(shí)驗(yàn)，分析研究在研拋過程中熔石英光學(xué)元件的加工參數(shù)與表面質(zhì)量之間的關(guān)系，分別建立了表面粗糙度和亞表層損傷的預(yù)測(cè)模型。經(jīng)過參數(shù)優(yōu)化最終得到了熔石英光學(xué)元件加工參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化模型，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，確定了模型的有效性。
【關(guān)鍵詞】：熔石英 亞表層損傷 共聚焦顯微技術(shù) 參數(shù)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH74
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-20
• 1.1 課題來源8
• 1.2 研究的目的和意義8-12
• 1.3 光學(xué)元件的超精密加工技術(shù)12-16
• 1.3.1 研磨與拋光12-13
• 1.3.2 光學(xué)元件超精密加工方法簡(jiǎn)介13-15
• 1.3.3 光學(xué)元件亞表層損傷檢測(cè)方法簡(jiǎn)介15-16
• 1.4 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析16-18
• 1.4.1 國外研究現(xiàn)狀17
• 1.4.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5 理想點(diǎn)法基本原理18-19
• 1.6 主要研究?jī)?nèi)容19-20
• 第2章 亞表層損傷形成機(jī)理研究20-33
• 2.1 引言20
• 2.2 熔石英光學(xué)材料特性分析20-21
• 2.3 熔石英玻璃亞表層損傷形成機(jī)理分析21-25
• 2.3.1 亞表層損傷的結(jié)構(gòu)21-22
• 2.3.2 亞表層損傷結(jié)構(gòu)受力分析22-23
• 2.3.3 微裂紋分布原因分析23-25
• 2.4 熔石英玻璃的納米壓痕實(shí)驗(yàn)25-32
• 2.4.1 產(chǎn)生裂紋的臨界壓力載荷28
• 2.4.2 臨界壓力載荷的計(jì)算28-29
• 2.4.3 納米壓痕實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證29-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第3章 使用熒光量子點(diǎn)表征亞表層損傷程度33-48
• 3.1 引言33
• 3.2 熒光量子點(diǎn)的主要性質(zhì)33-34
• 3.3 量子點(diǎn)與試件表面的相互作用34-36
• 3.4 角度拋光法檢測(cè)亞表層損傷深度36-39
• 3.4.1 角度拋光法實(shí)驗(yàn)36-38
• 3.4.2 光學(xué)觀測(cè)亞表層損傷微觀形貌38-39
• 3.5 熔石英光學(xué)玻璃亞表層損傷熒光檢測(cè)實(shí)驗(yàn)39-47
• 3.5.1 實(shí)驗(yàn)所用儀器和試件介紹39-40
• 3.5.2 共聚焦激光掃描顯微鏡成像原理40-42
• 3.5.3 亞表層損傷程度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)42-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第4章 熔石英光學(xué)玻璃拋光工藝參數(shù)研究48-61
• 4.1 引言48
• 4.2 熔石英玻璃拋光工藝參數(shù)實(shí)驗(yàn)研究48-54
• 4.2.1 所用的實(shí)驗(yàn)工具48-49
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案49-50
• 4.2.3 建立回歸方程并檢驗(yàn)方程系數(shù)50-54
• 4.3 拋光工藝參數(shù)的優(yōu)化54-57
• 4.3.1 熔石英玻璃拋光參數(shù)優(yōu)化分析54-56
• 4.3.2 參數(shù)的優(yōu)化驗(yàn)證56-57
• 4.4 拋光工藝參數(shù)對(duì)表面粗糙度和亞表層損傷的影響57-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 致謝67

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：熔石英光學(xué)元件亞表層損傷實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：269012