CN101310922A - 磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法 - Google Patents
磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法 Download PDFInfo
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Abstract
磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法,它涉及晶体的抛光方法。它解决了现有超精密加工方法加工KDP晶体时晶体表面会产生小尺度波纹和粒子嵌入、晶体表面难以清洗以及加工效率低、成本高的问题。本发明方法为:一、采用KDP晶体抛光装置;二、采用现有切削技术对KDP晶体(4)坯料的待抛光面进行预处理;三、对载样盘(5)纵向施加一定压力;四、使潮解抛光液或水蒸气潮解经步骤二预处理后的KDP晶体表面;五、启动载样盘(5)的控制开关和抛光盘(3)的控制开关,对经步骤二预处理后的KDP晶体的表面进行潮解抛光。本发明的方法新颖、独特、简单、加工效率高、成本低,加工的KDP晶体表面无小尺度波纹,无粒子嵌入,容易清洗,表面粗糙度达到1~8nm。
Description
技术领域
本发明涉及晶体的抛光方法。
背景技术
KDP晶体是磷酸二氢钾(KH2PO4)晶体的简称,是20世纪40年代发展起来的一类优良的电光非线性光学材料,被广泛地应用于激光变频、电光调制和光快速开关等高技术领域,在激光惯性约束核聚变中,KDP晶体则被用于光学倍频转换器和电光开关。但是,KDP晶体具有质软、易潮解、脆性高、对温度变化敏感的特点,这些特点对其加工十分不利,大尺寸高精度光学KDP晶体零件是目前公认的最难加工的光学零件之一。为获得大尺寸高光学质量的KDP晶体零件,国内外众多学者对其超精密加工方法开展了广泛的研究,并取得了一定的进展。应用于KDP晶体超精密加工的方法主要有单点金刚石切削(Single Point Diamond Turning,简称SPDT)技术、超精密磨削技术、磁流变抛光技术等,这些方法加工效率低,成本高,而且都不同程度地存在着一定的问题,如采用单点金刚石切削技术加工KDP晶体时会产生小尺度波纹,采用超精密磨削技术加工KDP晶体时从金刚石砂轮上脱落下来的磨粒很容易嵌入KDP晶体表面,嵌入以后很难从KDP晶体表面去除掉,采用磁流变抛光技术加工KDP晶体时抛光表面残留的磁流变抛光液难以清洗。
发明内容
本发明为了解决现有采用单点金刚石切削技术加工KDP晶体时会产生小尺度波纹,采用超精密磨削技术加工KDP晶体时从金刚石砂轮上脱落下来的磨粒很容易嵌入KDP晶体表面,嵌入的磨粒很难从KDP晶体表面去除掉,采用磁流变抛光技术加工KDP晶体时抛光表面残留的磁流变抛光液难以清洗,以及加工效率低、成本高的问题,提供了一种磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法,解决上述问题的具体技术方案如下:
本发明磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法的步骤如下:
步骤一、KDP晶体抛光装置由抛光垫1、潮解抛光液滴加器2、抛光盘3和载样盘5组成,抛光垫1设在抛光盘3的上表面上,载样盘5设在抛光盘3的上方,载样盘5和抛光盘3分别与转动机构连接,并且相向设置;
步骤二、将KDP晶体4坯料固定在载样盘5的底端面上,采用现有切削技术对KDP晶体4坯料的待抛光面进行预处理;
步骤三、启动压力控制开关对载样盘5纵向施加压力,压力值根据KDP晶体待抛光面尺寸大小而定;
步骤四、通过潮解抛光液滴加器2向KDP晶体4坯料下方的抛光垫1的上表面滴加潮解抛光液,潮解抛光液由水和乙醇配制而成,水和乙醇的体积比为1~3∶7~9;
步骤五、启动载样盘5的控制开关和抛光盘3的控制开关,使载样盘5和抛光盘3相对旋转,对经步骤二预处理后的KDP晶体的表面进行潮解抛光,在抛光过程中对KDP晶体抛光表面用原子力显微镜AFM或干涉仪进行检测,当AFM或干涉仪检测得到的KDP晶体抛光表面的粗糙度值为1~8nm时,即完成对KDP晶体的抛光。
本发明磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法的步骤如下:
步骤一、KDP晶体抛光装置由抛光垫1、抛光盘3、载样盘5、密封罩6、水蒸气输入管道7和水蒸气回收管道8组成,抛光垫1设在抛光盘3的上表面上,载样盘5设在抛光盘3的上方,水蒸气输入管道7设在密封罩6的右上方,水蒸气回收管道8设在密封罩6的左下方,载样盘5和抛光盘3分别与转动机构连接,并且相向设置;
步骤二、将KDP晶体4坯料固定在载样盘5的底端面上,采用现有切削技术对KDP晶体4坯料的待抛光面进行预处理;
步骤三、启动压力控制开关对载样盘5纵向施加压力,压力值根据KDP晶体待抛光面尺寸大小而定;
步骤四、通过水蒸气输入管道7向密封罩6内输入温度高于水的沸点1~8℃的常压水蒸气,使水蒸气对步骤二预处理后的KDP晶体表面进行潮解;
步骤五、启动载样盘5的控制开关和抛光盘3的控制开关,使载样盘5和抛光盘3相对旋转,对经步骤二预处理后的KDP晶体的表面进行潮解抛光,在抛光过程中对KDP晶体抛光表面用原子力显微镜AFM或干涉仪进行检测,当AFM或干涉仪检测得到的KDP晶体抛光表面的粗糙度值为1~8nm时,即完成对KDP晶体的潮解抛光。
潮解是一个经典的物化现象。关于“潮解”的定义,有多种表述,一种表述是“因空气中水分含量大而使固体物质溶解的一种现象叫潮解”,其它的表述如“可溶性物质从空气中获得水汽形成溶液的过程叫潮解”,又如“某种物质从空气中吸收一些水蒸汽,并且在这个过程中,该物质溶解在水分之中形成溶液叫潮解。”,等等。通过对上述“潮解”定义进行分析,得到一个很重要的结论:潮解的本质是溶解,在本质上,潮解与溶解是一致的。
KDP晶体具有易潮解的特性,同时,在本质上,潮解与溶解是一致的,本发明以此为根据,在KDP晶体抛光过程中,一方面利用含水的潮解抛光介质对KDP晶体4的表面施加潮解作用,另一方面利用抛光垫1对KDP晶体4的表面施加机械作用,通过抛光垫1的机械作用去除KDP晶体4表面的潮解层,从而实现KDP晶体的潮解抛光。
本发明KDP晶体的抛光方法具有如下优点:
本发明的方法新颖、独特、简单、加工效率高、成本低;加工后的KDP晶体表面无小尺度波纹,无粒子嵌入,容易清洗,表面粗糙度达到1~8nm;本发明不仅适用于KDP晶体的加工,做相应变化后还适用于其它易潮解晶体的加工。
附图说明:
图1是本发明方法所用装置的结构示意图,图2是采用密封罩6、水蒸气输入管道7和水蒸气回收管道8方式对KDP晶体进行潮解的装置结构示意图。
具体实施方式:
具体实施方式一:结合图1描述本实施方式。本实施方式的抛光方法其步骤如下:
步骤一、KDP晶体抛光装置由抛光垫1、潮解抛光液滴加器2、抛光盘3和载样盘5组成,抛光垫1设在抛光盘3的上表面上,载样盘5设在抛光盘3的上方,载样盘5和抛光盘3分别与转动机构连接,并且相向设置;
步骤二、将KDP晶体4坯料固定在载样盘5的底端面上,采用现有切削技术对KDP晶体4坯料的待抛光面进行预处理;
步骤三、启动压力控制开关对载样盘5纵向施加压力,压力值根据KDP晶体待抛光面尺寸大小而定;
步骤四、通过潮解抛光液滴加器2向KDP晶体4坯料下方的抛光垫1的上表面滴加潮解抛光液,潮解抛光液由水和乙醇配制而成,水和乙醇的体积比为1~3∶7~9;
步骤五、启动载样盘5的控制开关和抛光盘3的控制开关,使载样盘5和抛光盘3相对旋转,对经步骤二预处理后的KDP晶体的表面进行潮解抛光,在抛光过程中对KDP晶体抛光表面用原子力显微镜AFM或干涉仪进行检测,当AFM或干涉仪检测得到的KDP晶体抛光表面的粗糙度值为1~8nm时,即完成对KDP晶体的抛光。
具体实施方式二:结合图2描述本实施方式。本实施方式的抛光方法其步骤如下:
步骤一、KDP晶体抛光装置由抛光垫1、抛光盘3、载样盘5、密封罩6、水蒸气输入管道7和水蒸气回收管道8组成,抛光垫1设在抛光盘3的上表面上,载样盘5设在抛光盘3的上方,水蒸气输入管道7设在密封罩6的右上方,水蒸气回收管道8设在密封罩6的左下方,载样盘5和抛光盘3分别与转动机构连接,并且相向设置;
步骤二、将KDP晶体4坯料固定在载样盘5的底端面上,采用现有切削技术对KDP晶体4坯料的待抛光面进行预处理;
步骤三、启动压力控制开关对载样盘5纵向施加压力,压力值根据KDP晶体待抛光面尺寸大小而定;
步骤四、通过水蒸气输入管道7向密封罩6内输入温度高于水的沸点1~8℃的常压水蒸气,使水蒸气对步骤二预处理后的KDP晶体表面进行潮解;
步骤五、启动载样盘5的控制开关和抛光盘3的控制开关,使载样盘5和抛光盘3相对旋转,对经步骤二预处理后的KDP晶体的表面进行潮解抛光,在抛光过程中对KDP晶体抛光表面用原子力显微镜AFM或干涉仪进行检测,当AFM或干涉仪检测得到的KDP晶体抛光表面的粗糙度值为1~8nm时,即完成对KDP晶体的潮解抛光。
具体实施方式三:本实施方式步骤三中当KDP晶体待抛光面尺寸为18mm×12mm时,对载样盘5纵向施加压力为0.14MPa。
具体实施方式四:本实施方式步骤四中潮解抛光液水和乙醇的体积比为2∶8。
Claims (7)
1、磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法,其特征在于该方法的步骤如下:
步骤一、KDP晶体抛光装置由抛光垫(1)、潮解抛光液滴加器(2)、抛光盘(3)和载样盘(5)组成,抛光垫(1)设在抛光盘(3)的上表面上,载样盘(5)设在抛光盘(3)的上方,载样盘(5)和抛光盘(3)分别与转动机构连接,并且相向设置;
步骤二、将KDP晶体(4)坯料固定在载样盘(5)的底端面上,采用现有切削技术对KDP晶体(4)坯料的待抛光面进行预处理;
步骤三、启动压力控制开关对载样盘(5)纵向施加压力,压力值根据KDP晶体待抛光面尺寸大小而定;
步骤四、通过潮解抛光液滴加器(2)向KDP晶体(4)坯料下方的抛光垫(1)的上表面滴加潮解抛光液,潮解抛光液由水和乙醇配制而成,水和乙醇的体积比为1~3∶7~9;
步骤五、启动载样盘(5)的控制开关和抛光盘(3)的控制开关,使载样盘(5)和抛光盘(3)相对旋转,对经步骤二预处理后的KDP晶体的表面进行潮解抛光,在抛光过程中对KDP晶体抛光表面用原子力显微镜AFM或干涉仪进行检测,当AFM或干涉仪检测得到的KDP晶体抛光表面的粗糙度值为1~8nm时,即完成对KDP晶体的抛光。
2、根据权利要求1所述的磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法,其特征在于步骤四中潮解抛光液水和乙醇的体积比为2∶8。
3、根据权利要求1所述的磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法,其特征在于步骤三中当KDP晶体待抛光面尺寸为18mm×12mm时,对载样盘(5)纵向施加压力为0.14MPa。
4、根据权利要求1所述的磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法,其特征在于一方面利用含水的潮解抛光介质对KDP晶体表面施加潮解作用,另一方面利用抛光垫对KDP晶体表面施加机械作用,通过抛光垫的机械作用去除KDP晶体表面的潮解层,从而实现KDP晶体的潮解抛光。
5、磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法,其特征在于该方法的步骤如下:
步骤一、KDP晶体抛光装置由抛光垫(1)、抛光盘(3)、载样盘(5)、密封罩(6)、水蒸气输入管道(7)和水蒸气回收管道(8)组成,抛光垫(1)设在抛光盘(3)的上表面上,载样盘(5)设在抛光盘(3)的上方,密封罩(6)将抛光盘(3)和载样盘(5)罩住,水蒸气输入管道(7)设在密封罩(6)的右上方,水蒸气回收管道(8)设在密封罩(6)的左下方,载样盘(5)和抛光盘(3)分别与转动机构连接,并且相向设置;
步骤二、将KDP晶体(4)坯料固定在载样盘(5)的底端面上,采用现有切削技术对KDP晶体(4)坯料的待抛光面进行预处理;
步骤三、启动压力控制开关对载样盘(5)纵向施加压力,压力值根据KDP晶体待抛光面尺寸大小而定;
步骤四、通过水蒸气输入管道(7)向密封罩(6)内输入温度高于水的沸点1~8℃的常压水蒸气,使水蒸气对步骤二预处理后的KDP晶体表面进行潮解;
步骤五、启动载样盘(5)的控制开关和抛光盘(3)的控制开关,使载样盘(5)和抛光盘(3)相对旋转,对经步骤二预处理后的KDP晶体的表面进行潮解抛光,在抛光过程中对KDP晶体抛光表面用原子力显微镜AFM或干涉仪进行检测,当AFM或干涉仪检测得到的KDP晶体抛光表面的粗糙度值为1~8nm时,即完成对KDP晶体的潮解抛光。
6、根据权利要求5所述的磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法,其特征在于步骤三中当KDP晶体待抛光面尺寸为18mm×12mm时,对载样盘(5)纵向施加压力为0.14MPa。
7、根据权利要求5所述的磷酸二氢钾晶体潮解抛光方法,其特征在于一方面利用含水的潮解抛光介质对KDP晶体表面施加潮解作用,另一方面利用抛光垫对KDP晶体表面施加机械作用,通过抛光垫的机械作用去除KDP晶体表面的潮解层,从而实现KDP晶体的潮解抛光。
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C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20081126 |