【光学元件镀膜前高洁净度清洗技术探索】镀膜车间洁净度要求

时间：2019-04-23 03:15:51　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：针对光学元件镀膜前，对元件表面清洁要求高的特点，阐述了当前主要存在的清洁技术，并重点探索了激光清洁技术的优点和技术分类，提出激光等离子体冲击波清洗法是当前最有效的清洁方法。
　　关键词：光学元件；激光清洁技术；激光等离子体冲击波
　　利用高通量激光装置对光学元件镀膜前，如果光学元件表面不清洁，即使上面留有少量污垢，这些污垢在经过激光装置处理后，也会发生爆炸性蒸发，导致镀膜表面受到损失，降低光学元件的损伤阈值，因此光学元件在镀膜前，光学元件表面必须高度清洁。为了保障光学元件的高清洁度，使其不受损害，一般采用激光清洗光学元件的方法。
　　一、激光清洗光学元件的优势
　　在光学系统中，由于光学元件表面对清洁度的苛刻要求，驱使人们在光学元件清洗方面做了很多工作，目前光学元件的清洗技术已经产生了许多方法，例如溶剂浸没清洗法、油脂蒸汽清洗法、超声清洗法、机械擦拭清洗法、微真空清洗法、热清洗法、电子和离子轰击清洗法等。但目前检验光学表面不纯物质的极限为单分子层级的0.12%~0.01%，这对光学元件表面的清洁要求更高。而以上清洗方法通常需要冗长的程序处理，或者装置费用很高，性价比不高。激光清洁技术的出现，彻底解决了光学元件清洗难得问题。其中激光清洗技术相对其他技术有以下几方面的优势：
　　（l）激光清洗技术可以在不损伤光学元件基底的情况下，光学元件表面微米和亚微米尺度的颗粒可以被彻底清除；（2）由于激光波长、脉宽、光斑大小、作用时间和作用方式的灵活可调性，可适用于各种尺度的清洗对象，并可实现精确定位清洗;（3）利用激光清洗技术，不使用任何有毒有害试剂，对环境友善，没有污染，并且不会危害工作人员的身体健康，是一种“绿色”无污染的清洗方式;（4）激光技术是一种非接触式的清洗方式，由于不接触光学元件，不会给光学元件基底带来附加污染和损伤;（5）激光清洁技术可采用大光斑、扫描方式清洗，清洗效率较高;（6）激光清洗技术的出现，也为在线清洗提供了一种可能性;（7）激光清洗可利用光纤传输，使偏远距离清洗成为一种可能，可以清洗传统方式一般不能到达的地方;（8）激光清洗装置成本低，性价比高；
　　二、激光清洗技术及其分类
　　激光清洗技术经过近些年的快速发展，其应用已经非常广泛。根据光学元件和污染物的不同，产生了不同的激光清洗方法，主要有干式激光清洗法、湿式激光清洗法和激光等离子体冲击波清洗法。尽管根据不同的应用环境，采用的清洗方法也不尽相同，但是这些清洗方法都是以激光清洗技术为基础。
　　由受激发射的光放大产生的辐射就称为激光，它被称为“最快的刀”、“最准的尺”。激光具有强度高、能量密度大、聚焦性强、方向性好的特点，激光清洁技术可以将激光光束集中在光学元件的一个很小的区域，并且可以对光学元件上的污染物产生三方面的作用：
　　1.激光清洗设备可以利用高频率的脉冲激光冲击光学元件的基底，其光束可转化为声波并从光学元件的下表面返回，与入射波产生光学干涉效应，光学元件基底的污垢层或者凝聚物将被干涉效应产生的共振振动碎裂。
　　2.激光清洁技术利用光学元件基底与元件表面污染物对同一波长激光能量吸收系数的不同，使光学元件表面污染物吸收能量而热膨胀，污染物克服元件基底的吸附力而脱落。
　　3.利用分子的光分解或相变，在瞬间使光学元件表面污染物分子或使人为涂上的辅助液膜汽化或爆沸，使表面污染物松散并脱离光学元件的基底表面。
　　（一）干湿激光清洗
　　干湿激光清洗技术是利用短脉冲激光直接照射光学元件基底，基底表面污染物与基底本身同时吸收激光，使它们的温度升高并产生热膨胀，利用基底表面污染物和基底本身吸收激光能量的不同，热膨胀可以使基底表面污染物颗粒振动，从而使其脱离基底表面。
　　（二）湿式激光清洗
　　湿式激光清洗法在脉冲激光作用之前，需要先人为地在待清洗物体表面涂覆一层液膜，在脉冲激光照射下，液膜急剧受热并产生爆炸性气化，爆炸性冲击波使基底表面的污染物松散，并脱离物体表面。
　　（三）激光等离子体冲击波清洗
　　激光等离子体冲击波清洗法是利用激光诱导基底上方的介质气体产生等离子体冲击波清除颗粒污染物，对波长没有选择性，且由于激光不是直射基底表面，所以不会损伤基底，利用激光等离子体冲击波清洗技术己经实现了纳米级颗粒污染物的移除。
　　三、结论
　　综上所述，激光清洗技术已是光学元件清洗领域的主流技术，根据其作用机制的不同，激光清洗技术产生了干湿激光清洗法、湿式激光清洗法以及激光等离子体冲击波清洗法。其中激光等离子体冲击波清洗法是利用冲击波的动能清除颗粒，对波长没有选择性且激光与基片不是直接作用，不容易损伤基底，是当前光学元件最可信赖的清洗方法。
　　参考文献：
　　[1]李绪平.强激光和等离子体对光学元件的表面清洁处理研究[J].成都:电子科技大学， 2007.
　　[2]宋峰，刘淑静. 激光清洗技术[J].清洗世界， 2005.
　　[3]王泽敏，曾晓雁，黄维玲. 激光清洗工艺的发展状况与展望[J]. 激光技术， 2000.
　　（作者单位：中国空空导弹研究院）

推荐访问:镀膜光学元件清洗

【光学元件镀膜前高洁净度清洗技术探索】镀膜车间洁净度要求

最新文章

热门文章