Показатели качества оптических бесцветных стекол

Качество изображения, создаваемого оптическим прибором, находится в прямой зависимости от качества материала, из которого изготовлены составляющие его оптические узлы и детали. В зависимости от задач, решаемых прибором в целом, а также его отдельными элементами, к заготовкам оптических деталей предъявляют вполне определенные требования.

В соответствии с ГОСТ 3514—94 оптическое бесцветное неорганическое стекло в заготовках размером (диаметром или наибольшей стороной) не более 500 мм нормируется по следующим параметрам: показателю преломления п_е; средней дисперсии n_F’—n_C’, однородности партии заготовок по показателю преломления; однородности партии заготовок по средней дисперсии; оптической однородности; двойному лучепреломлению; радиационно-оптической устойчивости (стекла серии 100); показателю ослабления ε_А;бессвильности; пузырности.

Все эти требования могут быть сведены в две группы: основные, определяющие качество детали, и дополнительные. Причем в зависимости от служебного назначения деталей эти требования можно группировать различными способами. Необоснованное снижение основных требований к материалу заготовки приводит к заметному ухудшению качества изображения, создаваемого оптическими деталями, значительному усложнению технологии их обработки, а иногда и невозможности их изготовления. Повышение требований к показателям, которые не являются определяющими, не обеспечивает заметного улучшения работы прибора в целом, но повышает его себестоимость.

Предельные отклонения показателя преломления п_е и средней дисперсии n_F’—п_C’ от значений, установленных для стекол всех марок нормируются пятью категориями. Числовые значения предельных отклонений для всех категорий лежат в пределах от ±2·10^-4 до ±20·10^-4 для п_е и от ±2·10^-5 до ±20·10^-5 для n_F’—п_C’ .

Однородность партии заготовок стекла по показателю преломления п_е нормируется четырьмя классами. Числовые значения предельных отклонений п_е для всех классов лежат в пределах от ±0,2·10^-4 до ±20·10^-4.

Однородность партии заготовок стекла по средней дисперсии n_F’—п_C’ нормируется двумя классами. Числовые значения пре­дельных отклонений n_F’—п_C’ для обоих классов соответственно составляют ±1·10^-5 и ±20·10^-5.

Остаточные аберрации оптических систем пропорциональны отклонениям показателя преломления и средней дисперсии. Нормирование однородности партии заготовок стекла по п_е и n_F’—п_C’ соответствующими классами обеспечивает на производстве выполнение принципа взаимозаменяемости.

Оптическая однородность показателя преломления во всем объеме заготовки в зависимости от ее размеров или условий работы деталей оценивается по разрешающей способности или по фактическому градиенту показателя преломления, характеризуемого волновыми аберрациями. Первая система оценки непосредственно показывает степень влияния качества материала на характер изображения стандартных штриховых мир или точечных диаграмм. Качество дифракционного изображения точки характеризует общее качество изображения. Степень различения штрихов миры, частота которых изменяется по закону геометрической прогрессии, характеризует разрешающую способность.

Разрешающая способность заготовок стекла определяется значением отношения угла разрешения φ коллиматорной установки (ГОСТ 3518—69), в параллельный пучок лучей которой введена заготовка, к углу разрешения φ₀ самой установки.

Для заготовок диаметром или стороной не более 250 мм установлено пять категорий оптической однородности, характеризуемых разрешающей способностью, как отношение φ/φ₀ от 1,0 до 1,5. Стекло первой категории необходимо дополнительно контролировать по качеству дифракционного изображения точки, оцениваемого по пятибалльной системе. Однако эта система оценки не позволяет судить о природе и размерах имеющихся в стекле неоднородностей, их локализации и т. п. Поэтому в особых случаях, а также при контроле заготовок размером более 250 мм ГОСТ 3514—76 предусматривает другую систему оценки. Эта система предусматривает также пять категорий оптической однородности, характеризуемых волновыми аберрациями, являющимися следствием негомогенности стекла. Контроль выполняют на интерферометре.

Двойное лучепреломление является показателем качества отжига стекла, который характеризуется разностью хода (в нанометрах па 1 см пути) двух лучей, на которые разделяется падающий луч под действием остаточных напряжений при прохождении в толще стекла в направлении наибольшего размера. Допускаемое двойное лучепреломление нормируется пятью категориями. Числовые значения предельных отклонений для всех пяти категорий находятся в пределах от 1,5 до 65 нм/см. У заготовок малого размера двойное лучепреломление не оказывает существенного влияния на качество изображения. При определенных условиях отжига между оптической неоднородностью стекла и двойным лучепреломлением имеется соответствие, которое контроль оптической однородности крупных заготовок позволяет выполнять по двойному лучепреломлению. При этом абсолютные значения краевого двойного лучепреломления не так существенны, как их осевая симметрия.

Показатель ослабления ε_А есть величина, обратная расстоянию, на котором поток излучения от источника типа А (электрической лампы накаливания при цветовой температуре тела накала 2850 ± 50 К) ослабляется в результате поглощения и рассеяния в стекле в 10 раз. Установлено восемь категорий допускаемых значений показателя ослабления. Этот показатель изменяется в пределах от 0,0002 до 0,0130.

Свили являются резко выраженными локальными оптическими неоднородностями стекла. Они представляют собой прозрачные нитевидные или слоистые включения, имеющие показатель преломления, отличный от показателя преломления основной массы стекла. Присутствие в стекле свилей снижает качество изображения. Класс бессвильности стекла характеризуется отсутствием видимых включений различного рода при просмотре стекла в определенных условиях в одном (А) или двух (Б) взаимно перпендикулярных направлениях. Установлены две категории бессвильности. При просмотре стекла на установке, градуированной по контрольным образцам свилей, соответствующих 1-й и 2-й категориям бессвильности, свили не должны обнаруживаться (ГОСТ 3521—69). Стекло, бессвильное в двух взаимно перпенди­кулярных направлениях, бессвильно и в любом другом направлении.

Мелкие и крупные нитевидные одиночные свили не оказывают влияния на технологию обработки заготовки. Свили в виде слоев вызывают астигматизм поверхности. В местах выхода на поверхность узловых или одиночных свилей возникают местные ошибки поверхности.

Пузыри нормируют из-за видимости их в поле зрения прибора в случае их расположения в фокальной плоскости изображения; появлению размытых пятен, если пузыри расположены вблизи этой плоскости; экранирующему действию большого числа пузырей и увеличению количества диффузно рассеянного света.

Пузырность характеризуется диаметром наибольшего пузыря, допускаемого в заготовке при просмотре ее в определенных условиях (ГОСТ 3522—69). Установлено одиннадцать категорий пузырности. Предельные значения диаметров пузырей для всех категорий лежат в пределах от 0,002 до 5,0 мм. Камни, кристаллы и головки узловых свилей приравнивают к пузырям. Камни, сопровождающиеся трещинами, в заготовках не допустимы. Камни, имеющие отличные от основной массы стекла теплофизические характеристики, являются потенциальными центрами локальных напряжений, приводящих при интенсивных режимах обработки или при прохождении мощных световых потоков к раз­рушениям.

Присутствие на поверхности вскрывшихся пузырей и тем более их скоплений исключает возможность получения поверхностей высоких классов чистоты. Крупные пузыри вызывают появление вокруг них местных ям на поверхности. Особенно опасны вскрывшиеся крупные пузыри на заготовках крупных зеркал. Они также затрудняют чистку поверхностей, нанесение на них покрытий высокого качества, соединение склеиванием или оптическим контактом. Вскрывшиеся пузыри являются центрами химического и биологического разрушения полированных поверхностей деталей.

Дата добавления: 2014-10-10; просмотров: 500; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!