Основні критерії ефективності обробки пластин з оптичного скла для деталей. Сучасні системи керування установками електронної обробки. Алгоритм пошуку розв’язання задачі керування процесом. Інтерферометричні дослідження профілю оптичних поверхонь.
Аннотация к работе
Традиційні технології оптичного виробництва (глибоке шліфування-полірування, хімічне, хіміко-механічне і полумяне промислове полірування) не дозволяють отримати оптичні поверхні, які задовольняють вимоги Міжнародного стандарту ISO 10110-1/14, а саме, поверхні зі сформованими на них бездефектними, хімічно і оптично однорідними поверхневими шарами з гарантованими середньостатистичними мікронерівностями меншими 5 нм. У зоні фізичної дії електронного потоку на оптичне скло відбуваються складні та швидкоплинні фізико-хімічні процеси (дифузія, плавлення, випаровування матеріалу та інші), тому постає необхідність гнучкого керування впливом електронного потоку на поверхню оптичного скла. Вирішення цього завдання дозволить підвищити повторюваність результатів обробки і якість виробів з оптичного скла (мікрогеометрію та техніко-експуатаційні властивості поверхонь). Робота виконувалася в лабораторіях „Вакуумної техніки і електронно-променевих методів обробки” „Прикладної оптики і атомно-силової мікроскопії” кафедри фізики Черкаського державного технологічного університету в рамках держбюджетних робіт: „Технологічні основи отримання металізованих покриттів на виробах мікрооптики і наноелектроніки електронно-променевим методом” (номер державної реєстрації 0103U003689), „Діагностика функціональних шарів у виробах мікрооптики і наноелектроніки, отриманої електронними технологіями” (номер державної реєстрації 0106U004500). Для досягнення поставленої мети в роботі вирішувались такі завдання: Встановити вплив параметрів керування СЕП (швидкості переміщення, прискорювальної напруги, струму електронного потоку) на показники якості електронної обробки (середньоарифметичні нерівності, середньоквадратичне відхилення оптичної контрольованої поверхні від заданої теоретичної поверхні та повторюваність результатів обробки) поверхонь пластин з оптичного скла марки К8.У вступі показана актуальність теми дисертаційного дослідження, сформульована мета, задачі і основні положення, які виносяться на захист, наведені наукова новизна і практична цінність результатів досліджень, відомості щодо апробації публікацій та використання результатів дослідження.Аналіз наявних методів контролю розподілу густини енергії електронного потоку показав, що такі методи розроблялися для вимірювання розподілу в аксіально-симетричних електронних потоках для процесів обробки металів, тому застосування їх для дослідження розподілу енергії СЕП при обробці оптичного скла не дає повної інформації про енергетично-просторові характеристики потоку. Огляд сучасних систем керування установками електронної обробки дозволив встановити, що вони розроблені для керування процесами обробки металів і не можуть бути застосовані для керування ЕО оптичного скла у звязку з суттєвою різницею у фізико-хімічних процесах, які відбуваються в цих матеріалах при електронній обробці.Модернізована установка для ЕООМ створена на базі універсальної вакуумної установки УВН-74П3 і включає спеціальне технологічне оснащення: електронну гармату Пірса, що формує електронний потік стрічкової форми, піч попереднього нагріву і завершального охолоджування, механізм переміщення оптичних пластин, високовольтне джерело живлення, мікропроцесорну систему автоматизованого керування технологічним процесом. Визначення параметрів якості оптичних виробів оброблених електронним потоком, проводилося з використанням комплексу, до якого входять: поляриметр-полярископ ПКС-250 (визначались залишкові напруження в оптичному склі), оптичний мікроскоп МБС-9 (використовувався для визначення дефектів поверхні розміром більше 5 мкм), атомно-силовий мікроскоп NT-206V (визначення розподілу залишкових мікронерівностей Ra по всій поверхні виробу обробленого електронним потоком), мікроінтерферометр МИИ-4, інтерферометр ИТ-100 (визначався відхил профілю реальної оптичної контрольованої поверхні від теоретичної).З метою підвищення ефективності ЕО автор розробив систему автоматизованого керування (рис. А саме: автоматичну зміну і стабілізацію параметрів електронної гармати (прискорювальної напруги і струму розжарення катода), моніторинг аварійних станів (відновлення прискорюючої напруги після високовольтного пробою, відключення живлення в разі обриву катода), проведення вимірювання зондового струму з серії зондів (максимум 13 зондів), та передавання виміряних даних як на ПК оператора, так і на центральний блок САК, здійснення автоматичного регулювання температури попереднього нагріву і завершального охолоджування, а також переміщення столика з розташованими на ній оптичними пластинами і системою зондування за заданим алгоритмом. Схеми зондування електронного потоку стрічкової форми на виході з електронної гармати (а) і на поверхні оптичного матеріалу (б): Іеміс - струм емісії катоду: Іпот - струм електронного потоку; 1 - електронна гармата Пірса; 2 - стрічковий електронний потік; 3 - вольфрамові зонди; 4 - керамічний ізолятор; 5 - рухома платформа; 6 - зондовий модуль; 7 - колектор; 8 - оптичний матеріал Для оперативного визначення