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。 ZU|6jI} 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。 zb;(?!Bd#
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2W3NL|P 目录 O3kg 致谢 P+dA~2k 第Ⅰ部分基本相互作用——材料科学 YlswSQ 第1章绪论 <NG/i i= 1.1光学制造工艺/2 A*8m8Sh$ 1.2光学制造工艺的主要特点/5 =db'#m{$ 1.3材料去除机制/8 GilQtd3\ 参考文献/10 C4QeDvpI 第2章面形 erx5j\ 2.1普雷斯顿方程/12 K8HIuQ!= 2.2普雷斯顿系数/13 w9RF2J 2.3界面摩擦力/16 T'ED$}N>~ 2.4运动和相对速度/18 [%@2o< 2.5压力分布/22 j G- 2.5.1施加的压力分布/22 2+?T66 g 2.5.2弹性抛光盘响应/23 M1oPOC\0. 2.5.3流体动力/24 No`|m0 :j 2.5.4力矩/26 GE1i+.+-. 2.5.5黏弹性和黏塑性抛光盘特性/29 XE_ir
Et 2.5.6工件抛光盘失配/33 I=K!)X$ 2.6确定性面形/54 eV"!/A2:N5 参考文献/57 <9P4}`%)3 第3章表面质量 5Sr4-F+@% 3.1亚表面机械损伤/63 '_:(oAi,C 3.1.1压痕断裂力学/63 #6Jc}g<?g 3.1.2研磨过程中的亚表面机械损伤/76 +I t#Z3 3.1.3抛光过程中的SSD/91 IY=/`g 3.1.4蚀刻对SSD的影响/99 &+ KyPY+ 3.1.5最小化SSD的策略/107 XC[]E)8 3.2碎屑、颗粒和残留物/108 Btj#EoSI_ 3.2.1颗粒/108 &&=[Ivv 3.2.2残留物/110 dj'm, k
b 3.2.3清洁策略和方法/112 gtiE hCF2W 3.3拜尔培层/114 qnB<k,8T 3.3.1通过两步扩散的钾渗透/116 eD%HXGe 3.3.2化学反应性引起的铈渗透/118 HcRa`Sfc]/ 3.3.3拜尔培层和抛光工艺的化学结构机械模型/122 Cyq?5\ a 参考文献/124 7kKuZW@K- 第4章表面粗糙度 4({(i 4.1单颗粒去除功能/130 Ck\7F?S 4.2拜尔培层特性/137 # 05jC6 4.3浆料粒度分布/138 nq"evD5 4.4抛光盘机械性能和形貌/141 {C3U6kKs;R 4.5浆料界面相互作用/144 H`~;|6}]n 4.5.1浆料岛和 62) d22 粗糙度/144 E@-ta): 4.5.2浆料中颗粒的胶体稳定性/148 OS-sk! 4.5.3抛光界面处的玻璃抛光生成物堆积/150 MtS3p>4 4.5.4抛光界面处的三种力/152 ~ 3^='o 4.6浆料再沉积/154 T*?s@$)m4 4.7预测粗糙度/157 jjRUL. 4.7.1集成赫兹多间隙(EHMG)模型/157 B
z^|SkEit 4.7.2岛分布间隙(IDG)模型/164 z-dFDtiA 4.8降低粗糙度的策略/167 <a4TO8 4.8.1策略1: 减少或缩小每粒子负载的分布/167 #] CFA9z 4.8.2策略2: 修改给定浆料的去除函数/168 {:Aw_z:' 参考文献/170 Y34/+Fi 第5章材料去除率 <3TA>Dz 5.1磨削材料去除率/173 >-.e A vD 5.2抛光材料去除率/178 `:eU. 5.2.1与宏观普雷斯顿方程的偏差/178 LCs__. 5.2.2宏观材料去除的微观/分子描述/179 CS 8jA\ 5.2.3影响单颗粒去除函数的因素/185 S${Zzt" 参考文献/195 OtJ\T/q, 第Ⅱ部分应用——材料技术 nOb?-rR 20b<68h$: 第6章提高产量: 划痕鉴定和断口分析 >G~mp<L BecPT 6.1断口分析101/200 LJFG0 W z0%\OhuCcf 6.2划痕辨识/204 MZV_5i@: !ErH~<f%K 6.2.1划痕宽度/205 -`b8T0?oK ?m7:if+y 6.2.2划痕长度/206 p8}(kHUp( slu(SmQ 6.2.3划痕类型/207 Os&n g13 rx%- 6.2.4划痕密度/208 0v)bA}k 6Wj^*L! 6.2.5划痕方向和滑动压痕曲率/208 iD`d99f8O #m<tJnEO 6.2.6划痕模式和曲率/208 GsQ*4=C $P z`$~ 6.2.7工件上的位置/209 aAE>)#f( gU&%J4O 6.2.8划痕辨识示例/209 j}1zdA D&G"BZx| 6.3缓慢裂纹扩展和寿命预测/210 7ZxaPkIu&% NTo!'p:s 6.4断裂案例研究/213 tZyo`[La 0 (U#) 6.4.1温度诱发断裂/213 N8toxRu 2P#=a?~[ 6.4.2带摩擦的钝性载荷/221 d}'U?6ob q h/F 6.4.3玻璃与金属接触和边缘剥落/223 P{OAV+cG rxnFrx 6.4.4胶合导致碎片断裂/225 kIHDeo%K} M`YWn ; 6.4.5压差引起的工件失效/226 bmgn cwlz Sr?#wev]rn 6.4.6化学相互作用和表面裂纹/229 7?j;7.i
s( r3E!dTDWq 参考文献/233 Fm\"{)V:b E 99hlY~1: 第7章新工艺及表征技术 &QRE"_g KWAb-yB 7.1工艺技术/236 ^G&3sF} ho8`sh>N 3@+b}9s8 7.1.1刚性与柔性固定块/236 +T/FeVQ 32DbNEk 7.1.2浅层蚀刻和深蚀刻/240 PyVC}dUAX m>USD?i 7.1.3使用隔膜或修整器进行抛光垫磨损管理/241 o#) {1<0vg 'c2W}$q 7.1.4密封、高湿度抛光腔室/244 **9x?s 7.1.5工程过滤系统/244 L86n}+
P\ 7.1.6浆液化学稳定性/246 gE#>RM5D 7.1.7浆料寿命和浆料回收/250 k@zy 7.1.8超声波抛光垫清洗/250 .2d9?p3Y 7.2工件表征技术/252 X%z }VA 7.2.1使用纳米划痕技术表征单颗粒去除函数/252 V7#v6!7A@ 7.2.2使用锥形楔片测量亚表面损伤/253 GjoIm? 7.2.3使用特怀曼效应进行应力测量/255 |*Z$E$k: 7.2.4使用SIMS对拜尔培层进行表征/255 ?
WJ> p 7.2.5使用压痕和退火进行表面致密化分析/256 SJD@&m%?[ 7.2.6使用静态压痕法测量裂纹发生和扩展常数/258 #/PA A 7.3抛光或研磨系统表征技术/258 f#+el
y 7.3.1使用SPOS分析的浆料PSD末端结构/258 J+rCxn?;g 7.3.2使用共焦显微镜测量抛光垫形貌/259 DZzN>9<)^ 7.3.3使用zeta电位测量浆料稳定性/259 oFOnjK"|F 7.3.4红外成像测量抛光过程中的温度分布/261 mF` B# 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 n]8<DX99Q0 7.3.6使用不同盘面槽结构分析浆料反应性与距离/262 >WY#4 参考文献/263 a]Lp? 第8章新型抛光方法 )`^p%k 8.1磁流变抛光/265 [MuEoWrq(} 8.2浮法抛光/271 OL4z%mDZi 8.3离子束成形/273 s4&^D< 8.4收敛抛光/275 rG,5[/l 8.5滚磨抛光/279 V_plq6z 8.6其他子孔径抛光方法/285 9x,RvWTb 参考文献/288 ^C2\`jLMY 第9章抗激光损伤光学元件 [+O"<Ua 9.1激光损伤前体/296 5 ae2<Y= 9.2减少激光光学元件中的SSD/300 A?Bif; 9.3高级缓解过程/301 u2
`b'R9 参考文献/306 j*~T1i
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