光学制造中的材料科学与技术
本书为引进译著。作者全面梳理并总结了其团队在光学制造方面的研究结果。全书包括两大部分:第Ⅰ部分基本相互作用——材料科学,从摩擦学、流体动力学、固体力学、断裂力学、电化学等光学制造的基础理论出发,系统分析了从宏观到微观的材料去除过程,定量描述了光学制造中不同工艺参数与光学元件性能之间的关系。第Ⅱ部分应用——材料技术,详细叙述了工程应用的光学制造,汇总了现代光学制造中缺陷的检测和评价方法,剖析了多方面工艺优化的可行性,说明了各类新的抛光技术;针对高能激光系统要求的高损伤阈值光学元件,书末还给出了高能激光元件制作的关键工艺实例。 C8-4 m68" 本书既是光学制造理论的梳理,也是现代光学制造技术与应用的汇总,涵盖了从光学制造工艺到光学元件性能评价等多方面的Z新理论与实践,是一部兼具理论、方法和实际应用价值的教科书和参考书。 k
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)+u|qT3% 目录 7t0\}e 致谢 CP]BSyim' 第Ⅰ部分基本相互作用——材料科学 vd9l1"S 第1章绪论 l{\~I 1.1光学制造工艺/2 do+HPnfDzU 1.2光学制造工艺的主要特点/5 m%qah>11 1.3材料去除机制/8 9fzbR~s 参考文献/10 N6Vn/7I5% 第2章面形 ~+q$TV 2.1普雷斯顿方程/12 vp[~%~1( 2.2普雷斯顿系数/13 O5{
>k 2.3界面摩擦力/16 ++5W_Ooep 2.4运动和相对速度/18 Tm.(gK 2.5压力分布/22 <&t^&6k 2.5.1施加的压力分布/22 BN|+2D+S 2.5.2弹性抛光盘响应/23 c03A_2% 2.5.3流体动力/24 k8GcHqNHx 2.5.4力矩/26 V`l.F"<L 2.5.5黏弹性和黏塑性抛光盘特性/29 p*-o33Ve 2.5.6工件抛光盘失配/33 =xS(Er`r 2.6确定性面形/54 #hH "g 参考文献/57 kK16+`\+ 第3章表面质量 1WfN_JKB5 3.1亚表面机械损伤/63 %$~?DDNM 3.1.1压痕断裂力学/63 i(a2FKLy 3.1.2研磨过程中的亚表面机械损伤/76 T]Vh]|_s 3.1.3抛光过程中的SSD/91 : N> 5{ 3.1.4蚀刻对SSD的影响/99 ]mn(lK 3.1.5最小化SSD的策略/107 Fm#4;'x5E 3.2碎屑、颗粒和残留物/108 pV=X 3.2.1颗粒/108 s~6?p%
2] 3.2.2残留物/110 \(cu<{=rU 3.2.3清洁策略和方法/112 "e&S*8QhM 3.3拜尔培层/114 sG%Q?&- 3.3.1通过两步扩散的钾渗透/116 OU]!2[7c 3.3.2化学反应性引起的铈渗透/118 /E2/3z 3.3.3拜尔培层和抛光工艺的化学结构机械模型/122 c#<v:b 参考文献/124 5$`i)}:s 第4章表面粗糙度 _WVeb} 4.1单颗粒去除功能/130 >Yl?i&3n 4.2拜尔培层特性/137 9} :n 4.3浆料粒度分布/138 A%Pjg1(uX 4.4抛光盘机械性能和形貌/141 l-Xxur5M' 4.5浆料界面相互作用/144 W=M]1hy 4.5.1浆料岛和 8*V3g_z 粗糙度/144 9F(<n 4.5.2浆料中颗粒的胶体稳定性/148 |>gya& 4.5.3抛光界面处的玻璃抛光生成物堆积/150 nBgksB*A 4.5.4抛光界面处的三种力/152 exiCy1[+ 4.6浆料再沉积/154 CSN]k)\N( 4.7预测粗糙度/157 N32!*TsWs 4.7.1集成赫兹多间隙(EHMG)模型/157 Sy6Y3 ~7 4.7.2岛分布间隙(IDG)模型/164 O'Lgb9 4.8降低粗糙度的策略/167 SaH0YxnY+ 4.8.1策略1: 减少或缩小每粒子负载的分布/167 iN %kF'&9 4.8.2策略2: 修改给定浆料的去除函数/168 qSlC@@.> 参考文献/170 I:P/
?- 第5章材料去除率 O3bo3Cm$ 5.1磨削材料去除率/173 .RxH-]xk 5.2抛光材料去除率/178 )(oRJu)y 5.2.1与宏观普雷斯顿方程的偏差/178 s(w6Ldi 5.2.2宏观材料去除的微观/分子描述/179 ytf.$P 5.2.3影响单颗粒去除函数的因素/185 Q mT L- 参考文献/195 +H,/W_/g 第Ⅱ部分应用——材料技术 5}x^0
LY 8{Bcl5]< 第6章提高产量: 划痕鉴定和断口分析 h\Ck""& 02g}}{be8 6.1断口分析101/200 I dgha9K r?{tu82#i 6.2划痕辨识/204 +/'3=!oyd f
wWI2"} 6.2.1划痕宽度/205 2>80Qp!xO ~e~iCyW;S 6.2.2划痕长度/206 .S>:-j'u c| 6.2.3划痕类型/207 5 6;lB$)" cs `T7?> 6.2.4划痕密度/208 '#mv- /<t* R*3x{DNL 6.2.5划痕方向和滑动压痕曲率/208 2 1.;lj e|Rd# 6.2.6划痕模式和曲率/208 7dhip PE4#dx^ 6.2.7工件上的位置/209 $TyV<
G #]>Z4=]v 6.2.8划痕辨识示例/209 y=_8ae}aD~ |j($2. 6.3缓慢裂纹扩展和寿命预测/210 U6;,<-bL I&^B?"Y 6.4断裂案例研究/213 H(GWC[tv 6," 86 6.4.1温度诱发断裂/213 M@ILB-H
pbM~T(Y8 6.4.2带摩擦的钝性载荷/221 dY'/\dJ RwJ#G7S# 6.4.3玻璃与金属接触和边缘剥落/223 2{:bv~*I0F pT\>kqmj 6.4.4胶合导致碎片断裂/225 ;WxE0Q:!~ ;L (dmx? 6.4.5压差引起的工件失效/226 D|lp3\`% ejP273*ah 6.4.6化学相互作用和表面裂纹/229 9aky+ CBz$N) f 参考文献/233 VX0q!Q ?UCK 第7章新工艺及表征技术 <2@V$$Qg.~ e=S51q_0 7.1工艺技术/236 is@8x!c n\Y{?x ;LSdY}*%0 7.1.1刚性与柔性固定块/236 L6S!?t.{Yv \@8j&],dl 7.1.2浅层蚀刻和深蚀刻/240 *\ZK(/V !lf'gW 7.1.3使用隔膜或修整器进行抛光垫磨损管理/241 *F7ksLH|q (|H1zO 7.1.4密封、高湿度抛光腔室/244 K'z|a{ru.{ 7.1.5工程过滤系统/244 /sVy"48- 7.1.6浆液化学稳定性/246 >S/m(98 7.1.7浆料寿命和浆料回收/250 _
T ;+* 7.1.8超声波抛光垫清洗/250 Q v=F' 7.2工件表征技术/252 >Wvb!8N 7.2.1使用纳米划痕技术表征单颗粒去除函数/252 }Jfi"L 7.2.2使用锥形楔片测量亚表面损伤/253
2w6y 7.2.3使用特怀曼效应进行应力测量/255 hn]><kaA 7.2.4使用SIMS对拜尔培层进行表征/255 92zo+bc 7.2.5使用压痕和退火进行表面致密化分析/256 7L68voC@U 7.2.6使用静态压痕法测量裂纹发生和扩展常数/258 }&|S8: 7.3抛光或研磨系统表征技术/258 8~Avg6, 7.3.1使用SPOS分析的浆料PSD末端结构/258 R)4L]ZF 7.3.2使用共焦显微镜测量抛光垫形貌/259 Ps=OL\i 7.3.3使用zeta电位测量浆料稳定性/259 t0t" =(d 7.3.4红外成像测量抛光过程中的温度分布/261 a?&{eMEe} 7.3.5使用非旋转工件抛光表征浆料空间分布和黏弹性研磨盘响应/261 i`#5dIb 7.3.6使用不同盘面槽结构分析浆料反应性与距离/262 ]3UEju8$ 参考文献/263 ^=kUNyY 第8章新型抛光方法 rfj>/?8!@ 8.1磁流变抛光/265 ~@g7b`t=la 8.2浮法抛光/271 hbfTv;=z 8.3离子束成形/273 c~j")o 8.4收敛抛光/275 Tp7*T8 8.5滚磨抛光/279 9&(d2 8.6其他子孔径抛光方法/285 Y [8~M8QX 参考文献/288 Ej|rf Y 第9章抗激光损伤光学元件 )q#1C]7m* 9.1激光损伤前体/296 iBlZw%zKP 9.2减少激光光学元件中的SSD/300 u17e 9.3高级缓解过程/301 HHd;<% q 参考文献/306 FwD"Pc2
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