CN109226044B - 光学元件的处理方法 - Google Patents

光学元件的处理方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种光学元件的处理方法，包括如下清洗步骤：将待处理的光学元件依次置于航空汽油中浸泡，擦洗；丙酮中浸泡，超声清洗，水冲洗；四氯化碳中浸泡，超声清洗，水冲洗；盐酸溶液中煮沸，水浸泡，水冲洗；水超声清洗；过氧化氨超声清洗，水冲洗；水超声清洗；水浸泡，水冲洗等。上述光学元件的处理方法，可实现光学元件的高洁净度清洗，有效去除光学元件表面残留的松香、沥青、蜂蜡、盐、氧化铈、氧化铁、氧化铝等污染物。

Description

光学元件的处理方法
技术领域
本发明涉及光学加工处理技术领域，特别是涉及一种光学元件的处理方法。
背景技术
光学元件在精密抛光后，表面大多残留有多种有机物和抛光粉微粒，如松香、沥青、蜂蜡、氧化铈、氧化铁、氧化铝微粒等，这些表面残留的污染物直接影响着光学元件镀膜后的膜片质量，具体表现为不但对元件表面产生腐蚀，影响薄膜的光谱特性，而且在紫外激光辐照下极易吸收热量，引起周围薄膜的烧蚀，从而大幅度降低薄膜对高功率激光的承受能力，成为元件损伤的诱发源和短板。
因此，寻找一种能有效去除光学元件表面残留污染物的光学元件的处理方法成为人们研究的热点。
发明内容
基于此，有必要提供一种能有效去除光学元件表面残留污染物的光学元件的处理方法。
一种光学元件的处理方法，包括如下清洗步骤：
(1)提供待处理的光学元件；
(2)将步骤(1)所得光学元件在航空汽油中浸泡50～70分钟，对光学元件柱面外的粘结胶进行擦洗；
(3)将步骤(2)所得光学元件在丙酮中浸泡10～20分钟，超声清洗3～5分钟，取出，用40℃～50℃的水冲洗；
(4)将步骤(3)所得光学元件在四氯化碳中浸泡30～50分钟，超声清洗3～5分钟，取出，用40℃～50℃的水冲洗；
(5)将步骤(4)所得光学元件在盐酸溶液中煮沸8～10分钟，取出，在40℃～50℃的水中浸泡5～10分钟，用40℃～50℃的水冲洗1～2分钟；
(6)将步骤(5)所得光学元件在40℃～50℃的水中超声清洗2～3分钟；
(7)将步骤(6)所得光学元件在过氧化氨中超声清洗5～7分钟，取出，用40℃～50℃的水冲洗，至冲洗后的水呈中性；
(8)将步骤(7)所得光学元件在80℃～90℃的水中超声清洗3～5分钟；
(9)将步骤(8)所得光学元件在80℃～90℃的水中浸泡，取出，用40℃～50℃的水冲洗1～2分钟，得到处理后的光学元件。
在其中一个实施例中，所述待处理的光学元件为研磨抛光机下盘后置于80℃～90℃的水中取下的光学元件；
在其中一个实施例中，所述光学元件为一个或多个。
在其中一个实施例中，所述步骤(2)和步骤(3)之间还包括以下步骤：
将步骤(2)所得光学元件置于清洗架上，所述步骤(2)所得光学元件远离工作面的一面与所述清洗架接触。
在其中一个实施例中，所述步骤(2)所得光学元件工作面朝上置于丙酮中浸泡，步骤(2)所得光学元件的工作面与所述丙酮液面之间的距离为10mm～15mm；
所述步骤(3)所得光学元件工作面朝上置于四氯化碳中浸泡，步骤(3)所得光学元件的工作面与四氯化碳液面之间的距离为10mm～15mm；
所述步骤(6)所得光学元件工作面朝上置于过氧化氨中超声清洗，步骤(6)所得光学元件的工作面与过氧化氨液面之间的距离为15mm～20mm；
所述步骤(7)所得光学元件工作面朝上置于80℃～90℃的水中超声清洗，步骤(7)所得光学元件的工作面与水面之间的距离为20mm～30mm；
所述步骤(8)所得光学元件工作面朝上置于80℃～90℃的水中浸泡，步骤(8)所得光学元件的工作面与水面之间的距离为20mm～30mm。
在其中一个实施例中，所述盐酸溶液为质量含量36％～38％的氯化氢水溶液与水的组合，所述质量含量36％～38％的氯化氢水溶液和水的质量比为1:1。
在其中一个实施例中，所述过氧化氨为氨水、过氧化氢和水的组合，所述氨水、过氧化氢和水的质量比为1:4:15。
在其中一个实施例中，所述步骤(9)中用40℃～50℃的水冲洗1～2分钟的步骤之后还包括以下步骤：
置于20℃～30℃的水中浸泡。
在其中一个实施例中，所述光学元件的处理方法，还包括采用水膜法对处理后的光学元件进行检验的步骤。
在其中一个实施例中，所述采用水膜法对处理后的光学元件进行检验的步骤包括：
将处理后的光学元件用20℃～30℃的水冲洗1～2分钟，得到冲洗后的光学元件；
将所述冲洗后的光学元件的工作面与水平面呈45°角，计时，至所述工作面上的水膜断裂；
若水膜保持时间≥5秒，则清洗质量合格；
若水膜保持时间＜5秒，则重复所述步骤(2)～(9)中的至少一个步骤，直至清洗质量合格。
上述光学元件的处理方法，通过航空汽油、丙酮、四氯化碳的先后浸泡，盐酸溶液和过氧化氨的先后处理，再辅以超声清洗技术、水冲洗技术和水浸泡技术，可实现光学元件的高洁净度清洗，有效去除光学元件表面残留的松香、沥青、蜂蜡、盐、氧化铈、氧化铁、氧化铝等污染物。
此外，上述光学元件的处理方法，不仅能够有效去除光学元件表面残留的松香、沥青、蜂蜡、盐、氧化铈、氧化铁、氧化铝等污染物，而且不会对光学元件造成损伤，可有效延长光学元件的使用寿命。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一实施方式的光学元件的处理方法，包括如下清洗步骤(1)～(9)：
(1)提供待处理的光学元件。
在本实施方式中，上述待处理的光学元件为研磨抛光机下盘后置于80℃～90℃的水中取下的光学元件。
进一步的，光学元件为超光滑石英玻璃基片。
进一步的，该光学元件表面残留有多种有机和无机污染物，如松香、沥青、蜂蜡、盐、氧化铈、氧化铁、氧化铝微粒等。
具体的，研磨抛光机下盘后置于80℃～90℃的水中，逐次将光学元件取下，可初步去除附着于光学元件表面的易去除杂质。
(2)将步骤(1)所得光学元件置于航空汽油中浸泡50～70分钟，对光学元件柱面外的粘结胶进行擦洗。
将步骤(1)所得光学元件浸泡在航空汽油中50～70分钟，可初步去除附着于光学元件表面的沥青、蜡等有机污染物，又不会对光学元件产生损伤。
需要说明的是，对光学元件柱面外的粘结胶进行擦洗的时候要避免接触到光学元件的工作面，防止对光学元件的工作面造成损伤。
进一步的，为了使光学元件的工作面不受损伤，在本实施方式中，将上述步骤(2)所得光学元件置于清洗架上，光学元件远离工作面的一面与清洗架接触。
需要说明的是，若步骤(2)所得光学元件置于清洗架上，则后续处理时，光学元件连同清洗架一起进行处理。
(3)将步骤(2)所得光学元件置于丙酮中浸泡10～20分钟，超声清洗3～5分钟，取出，用40℃～50℃的水冲洗。
在本实施方式中，步骤(2)所得光学元件工作面朝上置于丙酮中浸泡，防止对光学元件的工作面造成损伤。
进一步的，步骤(2)所得光学元件的工作面与丙酮液面之间的距离为10mm～15mm。
将步骤(2)所得光学元件浸泡在丙酮中10～20分钟，超声清洗3～5分钟，可去除附着于光学元件表面的抛光胶，再用40℃～50℃的水冲洗，将光学元件表面残留的丙酮去除。
控制光学元件浸泡在丙酮中的时间以及超声处理时间，可使附着在光学元件表面的污染物得到有效去除的同时，防止对光学元件造成过度处理，进而防止对光学元件的工作面造成损伤。
(4)将步骤(3)所得光学元件置于四氯化碳中浸泡30～50分钟，超声清洗3～5分钟，取出，用40℃～50℃的水冲洗。
在本实施方式中，步骤(3)所得光学元件工作面朝上置于四氯化碳中浸泡。
进一步的，步骤(3)所得光学元件的工作面与四氯化碳液面之间的距离为10mm～15mm。
将步骤(3)所得光学元件浸泡在四氯化碳中30～50分钟，超声清洗3～5分钟，可有效去除附着于光学元件表面的氧化铈、氧化铁、氧化铝等抛光粉微粒以及沥青、蜡等有机污染物，再用40℃～50℃的水冲洗，可有效去除残留在光学元件表面的四氯化碳，防止二次污染。
通过控制光学元件在四氯化碳中浸泡的时间和超声清洗的时间，可有效去除附着于光学元件表面污染物的同时，防止对光学元件造成过度处理，进而防止对光学元件造成损伤。
(5)将步骤(4)所得光学元件置于盐酸溶液中煮沸8～10分钟，取出，在40℃～50℃的水中浸泡5～10分钟，用40℃～50℃的水冲洗1～2分钟。
其中，盐酸溶液为质量含量36％～38％的氯化氢水溶液与水的组合。
进一步的，质量含量36％～38％的氯化氢水溶液与水的质量比为1:1。
上述盐酸溶液可有效分解抛光粉微粒而不会对光学元件产生损伤。
将步骤(4)所得光学元件置于盐酸溶液中煮沸8～10分钟，可进一步使难溶于四氯化碳的抛光粉微粒和盐酸反应，生成相应的盐除去，再在40℃～50℃的水中浸泡5～10分钟，用40℃～50℃的水冲洗1～2分钟，可有效去除附着在光学元件表面的盐酸溶液和盐，防止二次污染。
通过控制光学元件在盐酸溶液中的煮沸时间，可有效去除附着于光学元件表面污染物的同时，防止对光学元件造成过度处理，进而防止对光学元件的工作面造成损伤。
(6)将步骤(5)所得光学元件置于40℃～50℃的水中超声清洗2～3分钟。
将步骤(5)所得光学元件置于40℃～50℃的水中超声清洗2～3分钟，进一步去除附着在光学元件表面的抛光粉微粒、盐、盐酸溶液，防止二次污染。
(7)将步骤(6)所得光学元件置于过氧化氨中超声清洗5～7分钟，取出，用40℃～50℃的水冲洗，至冲洗后的水的pH值为7。
其中，过氧化氨为氨水(NH4OH)、过氧化氢(H2O2)和水(H2O)的组合。进一步的，氨水、过氧化氢和水的质量比为1:4:15。
在本实施方式中，步骤(6)所得光学元件工作面朝上置于过氧化氨中。
进一步的，步骤(6)所得光学元件的工作面与过氧化氨液面之间的距离为15mm～20mm。
将步骤(6)所得光学元件在过氧化氨中超声清洗5～7分钟，可进一步去除残留在光学元件表面的酸性污染物，再用40℃～50℃的水冲洗，去除残留在光学元件表面的过氧化氨，防止二次污染。
控制光学元件在过氧化氨中超声清洗的时间，可有效去除残留在光学元件表面酸性污染物的同时，防止对光学元件过度处理，从而防止对光学元件造成损伤。
(8)将步骤(7)所得光学元件置于80℃～90℃的水中超声清洗3～5分钟。
在本实施方式中，步骤(7)所得光学元件工作面朝上置于80℃～90℃的水中。
进一步的，步骤(7)所得光学元件的工作面与水面之间的距离为20mm～30mm。
将步骤(7)所得光学元件置于80℃～90℃的水中超声清洗3～5分钟，进一步去除残留在光学元件表面的污染物。
(9)将步骤(8)所得光学元件在80℃～90℃的水中浸泡，取出，用40℃～50℃的水冲洗1～2分钟，取出，置于20℃～30℃的水中浸泡，得到处理后的光学元件。
在本实施方式中，步骤(8)所得光学元件工作面朝上置于80℃～90℃的水中浸泡。
进一步的，步骤(8)所得光学元件的工作面与水面之间的距离为20mm～30mm。
将步骤(8)所得光学元件在80℃～90℃的水中浸泡，取出，用40℃～50℃的水冲洗1～2分钟，进一步去除附着在光学元件表面的污染物，防止二次污染。
需要说明的是，上述清洗步骤(1)～(9)只是为了叙述的方便，其间还可以包括其他步骤。
进一步的，为了检验处理后的光学元件是否满足要求，上述光学元件的处理方法还包括采用水膜法对处理后的光学元件进行检验的步骤(10)～(11)：
(10)将处理后的光学元件用20℃～30℃的水冲洗1～2分钟，得到冲洗后的光学元件。
(11)将冲洗后的光学元件的工作面与水平面呈45°角，计时，至工作面上的水膜断裂。
若水膜保持时间≥5秒，则清洗质量合格。
若水膜保持时间＜5秒，则重复上述步骤(2)～(8)中的至少一个步骤，直至清洗质量合格。
可以理解，在重复多次进行上述清洗步骤的前提下，光学元件表面残留的污染物被大概率去除，此时检验步骤可省略。
上述光学元件的处理方法，通过航空汽油、丙酮、四氯化碳的先后浸泡，盐酸溶液和过氧化氨的先后处理，再辅以超声清洗技术、水冲洗技术和水浸泡技术，可实现光学元件的高洁净度清洗，有效去除光学元件表面残留的松香、沥青、蜂蜡、盐、氧化铈、氧化铁、氧化铝等污染物。
上述光学元件的处理方法，以航空汽油、丙酮、四氯化碳、盐酸溶液、过氧化氨和不同温度的水为清洗媒介，通过“浸泡-擦洗-超声清洗-冲洗”的步骤组合，可有效去除附着于光学元件表面的污染物，同时，又不对光学元件产生损伤。
此外，需要说明的是，本申请所用的水均为去离子水。
以下为具体实施例
实施例1
(1)研磨抛光机下盘后放入去离子水中，加热至85℃左右，用镊子夹住超光滑石英玻璃基片的外环逐片将所有基片起下，放入装有航空汽油的培养皿内(衬有滤纸)侵泡60分钟。
(2)戴上干净的橡胶手套，在汽油中用白麻布擦洗基片柱面外的粘接胶，擦洗过程中避免接触工作表面。
(3)清洗干净后，用镊子夹住基片的外环逐片将所有基片放入氟塑料清洗架内(注意：基片的工作面朝上)。
(4)放入装有丙酮的石英烧杯容器里(液面高于基片工作面10-15mm)浸泡15分钟(丙酮可以重复使用)。将整个容器置于超声波清洗机中超声清洗3-5分钟。取出清洗架，用40-50℃的去离子水反复冲洗。
(5)放入装有四氯化碳的石英烧杯容器里(液面高于基片工作面10-15mm)侵泡40分钟(四氯化碳可以重复使用)。将整个容器置于超声波清洗机中超声清洗3-5分钟。取出清洗架，用40-50℃的离子水反复冲洗。
(6)放入装有盐酸溶液的石英烧杯容器里煮沸8-10分钟。取出清洗架，放入装有40-50℃的去离子水的石英烧杯容器里侵泡5分钟，再用40-50℃去离子水反复冲洗1-2分钟。
(7)将清洗架放入装有40-50℃去离子水的石英烧杯容器里(液面高于基片工作面20-30mm)，盖上氟塑料盖，超声清洗2-3分钟。
(8)将清洗架放入装有过氧化氨的石英烧杯容器里(液面高于基片工作面15-20mm)，盖上氟塑料盖，超声清洗5-7分钟。取出清洗架，用40-50℃的去离子水反复冲洗，直到冲洗后的去离子水的PH值等于7。
(9)将清洗架放入石英烧杯中，倒入90℃左右的去离子水，水位高于20-30mm。盖上氟塑料盖，超声清洗3-5分钟。
(10)取出清洗架置于90℃左右的去离子水中浸泡，水位高于基片20-30mm。取出清洗架用40-50℃去离子水冲洗1-2分钟。取出清洗架放入另一个非常洁净的石英烧杯中，倒入20℃左右的去离子水浸泡，得到处理后的超光滑石英玻璃基片。
将实施例1处理的超光滑石英玻璃基片在40倍的激光散射显微镜下观察工作面背底的红度，在暗环境下采用多点多角度方向观察工作面：
看不到工作面上的任何散射红背底以及任何细微的刷印，背底很黑，质量很好。
对比例1
对比例1与实施例1基本相同，不同的是，对比例1省略了步骤(4)、(6)、(8)。
将对比例1处理的超光滑石英玻璃基片在40倍的激光散射显微镜下观察工作面背底的红度，在暗环境下采用多点多角度方向观察工作面：
看到整片红背底，表面没有抛透，质量很差。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光学元件的处理方法，其特征在于，包括如下清洗步骤：
(1)提供待处理的光学元件；
(2)将步骤(1)所得光学元件置于航空汽油中浸泡50～70分钟，对光学元件柱面外的粘结胶进行擦洗；
(3)将步骤(2)所得光学元件置于丙酮中浸泡10～20分钟，超声清洗3～5分钟，去除附着于光学元件表面的抛光胶，取出，用40℃～50℃的水冲洗；
(4)将步骤(3)所得光学元件置于四氯化碳中浸泡30～50分钟，超声清洗3～5分钟，取出，用40℃～50℃的水冲洗；
(5)将步骤(4)所得光学元件置于盐酸溶液中煮沸8～10分钟，取出，置于40℃～50℃的水中浸泡5～10分钟，用40℃～50℃的水冲洗1～2分钟；所述盐酸溶液为质量含量36％～38％的氯化氢水溶液与水的组合，所述质量含量36％～38％的氯化氢水溶液和水的质量比为1:1；
(6)将步骤(5)所得光学元件置于40℃～50℃的水中超声清洗2～3分钟；
(7)将步骤(6)所得光学元件置于过氧化氨中超声清洗5～7分钟，取出，用40℃～50℃的水冲洗，至冲洗后的水呈中性；所述过氧化氨为氨水、过氧化氢和水的组合，所述氨水、过氧化氢和水的质量比为1:4:15；
(8)将步骤(7)所得光学元件置于80℃～90℃的水中超声清洗3～5分钟；
(9)将步骤(8)所得光学元件置于80℃～90℃的水中浸泡，取出，用40℃～50℃的水冲洗1～2分钟，得到处理后的光学元件。
2.根据权利要求1所述的光学元件的处理方法，其特征在于，所述待处理的光学元件为研磨抛光机下盘后置于80℃～90℃的水中取下的光学元件。
3.根据权利要求1所述的光学元件的处理方法，其特征在于，所述光学元件为一个或多个。
4.根据权利要求1所述的光学元件的处理方法，其特征在于，所述步骤(2)和步骤(3)之间还包括以下步骤：
将步骤(2)所得光学元件置于清洗架上，所述步骤(2)所得光学元件远离工作面的一面与所述清洗架接触。
5.根据权利要求4所述的光学元件的处理方法，其特征在于，所述步骤(2)所得光学元件工作面朝上置于丙酮中浸泡，步骤(2)所得光学元件的工作面与丙酮液面之间的距离为10mm～15mm；
所述步骤(3)所得光学元件工作面朝上置于四氯化碳中浸泡，步骤(3)所得光学元件的工作面与四氯化碳液面之间的距离为10mm～15mm；
所述步骤(6)所得光学元件工作面朝上置于过氧化氨中超声清洗，步骤(6)所得光学元件的工作面与过氧化氨液面之间的距离为15mm～20mm；
所述步骤(7)所得光学元件工作面朝上置于80℃～90℃的水中超声清洗，步骤(7)所得光学元件的工作面与水面之间的距离为20mm～30mm；
所述步骤(8)所得光学元件工作面朝上置于80℃～90℃的水中浸泡，步骤(8)所得光学元件的工作面与水面之间的距离为20mm～30mm。
6.根据权利要求2所述的光学元件的处理方法，其特征在于，所述光学元件为超光滑石英玻璃基片。
7.根据权利要求1所述的光学元件的处理方法，其特征在于，所述水为去离子水。
8.根据权利要求1～7任一项所述的光学元件的处理方法，其特征在于，所述步骤(9)中用40℃～50℃的水冲洗1～2分钟的步骤之后还包括以下步骤：
置于20℃～30℃的水中浸泡。
9.根据权利要求1～6任一项所述的光学元件的处理方法，其特征在于，还包括采用水膜法对处理后的光学元件进行检验的步骤。
10.根据权利要求9所述的光学元件的处理方法，其特征在于，所述采用水膜法对处理后的光学元件进行检验的步骤包括：
将处理后的光学元件用20℃～30℃的水冲洗1～2分钟，得到冲洗后的光学元件；
将所述冲洗后的光学元件的工作面与水平面呈45°角，计时，至所述工作面上的水膜断裂；
若水膜保持时间≥5秒，则清洗质量合格；
若水膜保持时间＜5秒，则重复所述步骤(2)～(9)中的至少一个步骤，直至清洗质量合格。
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