一種在線可控式光學元件刻蝕裝置制造方法
【專利摘要】一種在線可控式光學元件刻蝕裝置，涉及光學元件刻蝕裝置。設(shè)有緩沖液存儲容器、刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置、伺服電機、密封蓋、可旋轉(zhuǎn)多功能夾具、在線濃度計、恒溫箱；不同容器內(nèi)裝不同刻蝕溶液，容器下端通過導管與密封蓋相連，導管直接通入刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置中，導管中部設(shè)有開關(guān)，伺服電機安裝在密封蓋中部，伺服電機與可旋轉(zhuǎn)多功能夾具中軸相連；在線濃度計設(shè)在刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置外部下端，可旋轉(zhuǎn)多功能夾具實現(xiàn)光學元件的固定及刻蝕液的攪拌；可旋轉(zhuǎn)多功能夾具設(shè)有豎直中軸、四對橫向分支，四對橫向分支內(nèi)設(shè)有光學元件定位槽，豎直中軸上設(shè)有四條分支槽；每對橫向分支一端伸入分支槽內(nèi)部，每對橫向分支中的另一個橫向分支沿分支槽上下移動。
【專利說明】一種在線可控式光學元件刻蝕裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學元件刻蝕裝置，尤其是涉及可實現(xiàn)在光學元件刻蝕過程中，實時控制刻蝕液濃度并保證濃度均勻，溫度恒定的一種在線可控式光學元件刻蝕裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代激光技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展中，光學元件在其制造過程中形成的亞表層損傷是導致激光損傷的主要根源之一，定量確定光學材料亞表面損傷的深度及其分布對研究其損傷形成機理、優(yōu)化加工參數(shù)有著極其重要的作用(李改靈，吳宇列，王卓.光學材料亞表面損傷深度破壞性測量技術(shù)的實驗研究[J].航空精密制造技術(shù)，2006，42?): 19~22)。因此，光學元件亞表層的檢測方法已成為光學加工領(lǐng)域的一個新的熱點問題(龐云霞，杭凌俠，陳智利，馬保吉.基于WLI原理K9基片的亞表層損傷檢測[J].應(yīng)用光學，2007， 11(28):773 ~777)。
[0003]目前應(yīng)用最廣泛的光學元件亞表面損傷檢測方法是化學刻蝕法。最原始的方法是對光學元件進行反復刻蝕，將每次刻蝕后的光學元件放在顯微鏡下觀察，直至亞表面損傷消失不見，刻蝕掉的部分厚度即為亞表面損傷層的深度，該方法費時費力，且精確度不高?，F(xiàn)在的化學刻蝕法演變?yōu)楦鶕?jù)刻蝕過程中質(zhì)量及厚度去除速率配合光學元件研磨和拋光加工機理，當去除速率保持恒定時直接測量出亞表面損傷厚度，該方法具有較大的研究指導意義。但是該方法要求刻蝕過程中刻蝕液濃度保持均勻恒定，且刻蝕環(huán)境溫度恒定，保證數(shù)據(jù)的可比性和有效性?，F(xiàn)有的實驗設(shè)備難以滿足實驗要求，由于光學元件刻蝕液主要成分為氫氟酸，氫氟酸極易揮發(fā)且難以保證其水溶液處處濃度均勻，導致刻蝕后光學元件刻蝕表面不均勻且實驗數(shù)據(jù)誤差嚴重。

【發(fā)明內(nèi)容】

`[0004]本發(fā)明的目的在于提供可實現(xiàn)在光學元件刻蝕過程中，實時控制刻蝕液濃度并保證濃度均勻，溫度恒定的一種在線可控式光學元件刻蝕裝置。
[0005]本發(fā)明設(shè)有緩沖液存儲容器、刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置、伺服電機、密封蓋、導管、可旋轉(zhuǎn)多功能夾具、在線濃度計、恒溫箱；不同的緩沖液存儲容器內(nèi)裝不同的刻蝕溶液，緩沖液存儲容器下端通過導管與密封蓋相連，導管直接通入刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置中，導管中部設(shè)有開關(guān)，所述開關(guān)由計算機直接控制；伺服電機安裝在密封蓋中部，伺服電機與可旋轉(zhuǎn)多功能夾具中軸相連；在線濃度計設(shè)在刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置外部下端，在線濃度計通過導線與計算機相連，刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置整體位于恒溫箱中，由在線濃度計準確控制刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置內(nèi)刻蝕液的濃度，可旋轉(zhuǎn)多功能夾具實現(xiàn)光學元件的固定及刻蝕液的攪拌；可旋轉(zhuǎn)多功能夾具設(shè)有豎直中軸、四對橫向分支，四對橫向分支均布在豎直中軸四周，四對橫向分支內(nèi)設(shè)有光學兀件定位槽，豎直中軸上設(shè)有四條分支槽；每對橫向分支一端伸入分支槽內(nèi)部，并由可伸縮彈性圈相互固定，每對橫向分支中的一個橫向分支固定于分支槽底部，每對橫向分支中的另一個橫向分支沿分支槽上下移動。[0006]本發(fā)明可保證光學元件在刻蝕過程中，刻蝕環(huán)境穩(wěn)定，濃度及溫度均一穩(wěn)定，使實驗數(shù)據(jù)具有可比性，實時控制刻蝕液濃度并保證溶液內(nèi)部處處濃度均勻，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，可有效提高實驗效率及精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2為本發(fā)明實施例的可旋轉(zhuǎn)多功能夾具結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0009]如圖1和2所示，本發(fā)明實施例由若干個緩沖液存儲容器1、開關(guān)2、刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置3、伺服電機4、密封蓋5、導管6、可旋轉(zhuǎn)多功能夾具7、在線濃度計9、恒溫箱10等組成。不同的緩沖液存儲容器I內(nèi)裝不同的刻蝕溶液，緩沖液存儲容器I下端通過導管6與密封蓋5相連，導管6直接通入刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置3中，導管6中部設(shè)置開關(guān)2，開關(guān)2由計算機12直接控制，進而控制刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置3中緩沖液的添加；密封蓋5中部安裝伺服電機4，伺服電機4與可旋轉(zhuǎn)多功能夾具7的中軸7-1相連?？涛g反應(yīng)發(fā)生裝置3外部下端安置在線濃度計9，在線濃度計9通過導線11與計算機12相連，刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置3整體位于恒溫箱10中。
[0010]對于不同的光學元件，應(yīng)配制不同的刻蝕液，其中產(chǎn)生刻蝕作用的通常為一定濃度氫氟酸，還需要加入一定的緩沖劑以便反應(yīng)順利進行。例如，對K9玻璃，常用5mL20%氫氟酸+30mL60%硝酸+3mL99%醋酸作為刻蝕液，其中硝酸和醋酸為緩沖劑。對于JGSl及JGS2等光學元件，常用20mL10%氫氟酸+20mL40%鹽酸+3mL99%醋酸作為刻蝕液。其中，氫氟酸極易揮發(fā)，實驗過程中濃 度逐漸下降，直接影響了實驗的精確性和數(shù)據(jù)的可比性。
[0011]如圖1所示，緩沖液存儲容器I及刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置3為塑料制品，刻蝕液8通常為氫氟酸緩沖液。緩沖液存儲容器內(nèi)含四種不同緩沖液，分別裝有氫氟酸、硝酸、鹽酸、醋酸，根據(jù)所刻蝕的光學元件種類選擇所需要的緩沖液。刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置3整體置于恒溫箱10內(nèi)，保證實驗過程中刻蝕液8溫度穩(wěn)定，刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置3底部外側(cè)安裝在線濃度計9，在線濃度計9可在液體外部直接測量內(nèi)部液體濃度，不用直接接觸溶液本身。實驗前先配制好一定量符合該光學元件刻蝕要求的刻蝕液并倒入刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置3中，并根據(jù)需要設(shè)置好計算機12控制參數(shù)。實驗過程中，在線濃度計9實時檢測刻蝕液8中各成分的濃度，尤其是氫氟酸的濃度，并將檢測到的信號輸入到輸出執(zhí)行元件，計算機獲得信號后經(jīng)過分析檢測，與原定參數(shù)對比，直接控制開關(guān)2的開閉，開關(guān)2分別對應(yīng)控制緩沖液存儲容器I的開閉，實現(xiàn)各緩沖液的補給。同時，計算機屏幕上將顯示各緩沖液的實時濃度。在氫氟酸或其他緩沖液濃度不達標時，由計算機12控制開啟該緩沖液存儲容器所對應(yīng)的開關(guān)2進行緩沖液補給，保證刻蝕液8內(nèi)各成分的濃度始終恒定。對于實驗過程中不需要的緩沖液，可在實驗開始前關(guān)閉計算機的控制通道，保證其常閉狀態(tài)。同時，可根據(jù)所需刻蝕元件種類不同，修改緩沖液存儲容器I內(nèi)裝的液體種類，并對應(yīng)修改計算機12的內(nèi)置參數(shù)。另外，密封蓋5中部固定的伺服電機4在刻蝕過程中驅(qū)動可旋轉(zhuǎn)多功能夾具7的旋轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)光學元件7-6的固定及刻蝕液8的攪拌，保證刻蝕液8處處濃度均勻，可旋轉(zhuǎn)多功能夾具7的【具體實施方式】在下文詳述。[0012]對于不同尺寸的光學元件7-7，可沿分支槽7-3調(diào)節(jié)可移動橫向分支7-2的位置，光學元件7-7固定于光學元件定位槽7-5中。在可伸縮彈性圈7-4的彈性作用下，調(diào)節(jié)可移動橫向分支7-2與固定橫向分支7-6至合適間距,進而調(diào)節(jié)光學元件定位槽7-5的相對位置，確保光學元件7-7的固定和夾緊。實驗過程中，在伺服電機4的驅(qū)動下，可旋轉(zhuǎn)多功能夾具7開始旋轉(zhuǎn)，同時帶動可移動橫向分支7-2、固定橫向分支7-6及光學元件7-7的旋轉(zhuǎn)，可移動橫向分支7-2、固定橫向分支7-6同時充當攪拌棒功能,保證容器內(nèi)刻蝕液8濃度均勻。
[0013]本發(fā)明由在線濃度計準確測量刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置內(nèi)刻蝕液的實時濃度，將測得數(shù)據(jù)傳入計算機中分析處理，由計算機直接控制緩沖液存儲容器的開關(guān)從而對刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置進行緩沖液的添加，保證刻蝕過程中，刻蝕液濃度恒定。可旋轉(zhuǎn)多功能夾具既有夾具功能又有攪拌器功能，可根據(jù)刻蝕元件的尺寸調(diào)節(jié)可移動橫向分支和固定橫向分支的間距，從而調(diào)節(jié)光學元件定位槽的 位置，實現(xiàn)不同尺寸元件的定位和夾緊功能。同時，伺服電機帶動夾具中軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動中軸上各橫向分支旋轉(zhuǎn)，對刻蝕液進行攪拌，保證刻蝕液處處濃度均勻。
【權(quán)利要求】
1.一種在線可控式光學元件刻蝕裝置，其特征在于設(shè)有緩沖液存儲容器、刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置、伺服電機、密封蓋、導管、可旋轉(zhuǎn)多功能夾具、在線濃度計、恒溫箱；不同的緩沖液存儲容器內(nèi)裝不同的刻蝕溶液，緩沖液存儲容器下端通過導管與密封蓋相連，導管直接通入刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置中，導管中部設(shè)有開關(guān)，所述開關(guān)由計算機直接控制；伺服電機安裝在密封蓋中部，伺服電機與可旋轉(zhuǎn)多功能夾具中軸相連；在線濃度計設(shè)在刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置外部下端，在線濃度計通過導線與計算機相連，刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置整體位于恒溫箱中，由在線濃度計準確控制刻蝕反應(yīng)發(fā)生裝置內(nèi)刻蝕液的濃度，可旋轉(zhuǎn)多功能夾具實現(xiàn)光學元件的固定及刻蝕液的攪拌；可旋轉(zhuǎn)多功能夾具設(shè)有豎直中軸、四對橫向分支，四對橫向分支均布在豎直中軸四周，四對橫向分支內(nèi)設(shè)有光學兀件定位槽，豎直中軸上設(shè)有四條分支槽；每對橫向分支一端伸入分支槽內(nèi)部，并由可伸縮彈性圈相互固定，每對橫向分支中的一個橫向分支固定于分支槽底部，每對 橫向分支中的另一個橫向分支沿分支槽上下移動。
【文檔編號】C03C15/00GK103755148SQ201410045558
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月8日
【發(fā)明者】葉卉, 胡陳林, 楊煒, 楊平, 郭隱彪 申請人:廈門大學