Спосіб виготовлення призми зовнішнього відбивання

УКРАЇНА (19) UA (11,7208 (із) U (51)7GO2B5/122,5/O4 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ видається під відповідальність власника патенту (54) СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ ПРИЗМИ ЗОВНІШНЬОГО ВІДБИВАННЯ 1 (21)20041008841 (22)29.10.2004 * -h(24) 15.06.2005 (46) 15.06.2005, Бюл. № 6, 2005 р. (72) Маслов Володимир Петрович, Коломзаров Юрій Вікторович (73) ІНСТИТУТ ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ ЇМ. В.Є.ЛАШКАРЬОВА НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (57) Спосіб виготовлення призми зовнішнього від бивання, який полягає у виготовленні основи та бокових пластин із відбиваючим світло покриттям, які приєднують до основи, який відрізняється тим, що основу та бокові пластини виконують зі склокерамічних матеріалів з ультранизьким значенням коефіцієнта теплового розширення, дзеркальне покриття виконують напиленням шару алюмінію, а приєднання бокових пластин до основи проводять методом дифузійного з'єднання Запропонований спосіб виготовлення призм зовнішнього відбивання як конструкцій, які використовуються у приладах, що експлуатуються у екстремальних умовах (температурні та механічні удари, тощо) і може бути використаний на підприємствах оптоелектронної промисловості при розробці та виготовлені оптичних та оптоелектронних приладів. У теперішній час відомі конструкції призм, у котрих за рахунок заломлення та відбивання від граней оптичне випромінювання контрольовано змінює свій напрямок розповсюдження, що дозволяє реалізовувати необхідні оптичні схеми. Відомі конструкції призм відрізняються числом зовнішніх граней та їх конфігурацією [1] Загальним недоліком відомих конструкцій суцільних призм є те, що оптичне випромінювання не тільки втрачає інтенсивність при проходженні через суцільну призму за рахунок поглинання матеріалом призми, а й може змінити свій спектр. Суцільні призми також мають порівняно велику масу. Найбільш близьким технічним рішенням, прийнятим за прототип, є спосіб виготовлення призми зовнішнього відбивання [2], при якому призма забезпечує зміну напрямку розповсюдження світла завдяки зовнішньому відбиванню. Конструкція таких призм складається зі скляної основи, до бічних граней якої приклеюють під певними кутами плоскі скляні пластини із дзеркальним покриттям зі срібла. У таких призмах за рахунок зовнішнього відбивання усуваються недоліки, притаманні суцільним призмам, в яких світло розповсюджується крізь оптичне скло. Недоліком прототипу є те, що дзеркальні пластини приклеюють до основи органічними клеями. Це призводить до того, що при термічних та механічних ударах пластини змінюють своє положення, а іноді з'єднання руйнуються по причині низької міцності органічних клеїв Задачею запропонованого технічного рішення є підвищення стабільності та міцності призм зовнішнього відбивання до термічних та механічних впливів Поставлена задача вирішується завдяки способу виготовлення призми зовнішнього відбивання, що заключається у виготовленні основи та бокових пластин з відбиваючим світло покриттям, які приєднують до основи, який відрізняється тим, що основу та бокові пластини виконують зі склокерамічних матеріалів з ультранизьким значенням коефіцієнта теплового розширення, дзеркальне покриття виконують напиленням шару алюмінію, а приєднання бокових пластин до основи проводять методом дифузійного з'єднання. Позитивний ефект запропонованого способу досягається завдяки тому, що покриття з алюмінію, нанесене на склокераміку з ультранизьким значенням коефіцієнта термічного розширення, не тільки є дзеркальним (тобто виконує функцію відбивання світла), а дозволяє приєднати бокові пластини з відбиваючим світло покриттям до бокових граней основи зі склокераміки методом дифузійного з'єднання, виключаючи необхідність застосу 00 о CM 7208 вання клею Використання склокераміки з ультранизьким значенням коефіцієнту термічного розширення для виготовлення основи і бокових пластин дозволяє експлуатувати цю призму у екстремальних температурних умовах без руйнування та зміни кутового положення бокових пластин відносно основи. Крім того, дифузійне з'єднання має міцність на рівні міцності самого матеріалу, з якого виготовлена основа призми та бокові пластини, а алюмінієве покриття є тонким у порівнянні з товщиною клею і практично не впливає на кутове розташування бокових пластин відносно основи при виготовленні призми та при дії зовнішніх чинників. Призма зовнішнього відбивання складається з типових вузлів, у яких пластина з відбиваючим світло покриттям приєднана до бокової грані основи. Пентапризма зовнішнього відбивання (вид зверху), яка показана на Фіг.1, має два таких типових вузла. Розріз типового вузла показаний на Фіг.2. Призма, яка виготовлена запропонованим способом, складається з основи 1, на якій виконані високоточні бокові грані. Бокові пластини 2 приєднані до граней основи завдяки алюмінієвому покриттю 3 по технології дифузійного зварювання Для створення типового вузла запропонованим способом були використані пластини склокерамічного матеріалу ZERODUR виробництва фірми Шотт (Німеччина) та склокераміки СО-115М, аналога ZERODUR виробництва Роси розмірами 100x50x10, які мали оптично поліровані поверхні з відхиленням від площинності у кільцях Ньютона N=1, AN = 0,5 При цьому кут між боковими гранями мав величину 90 кутових градусів з похибкою +10 кутових секунд На одну з поверхонь пластини вакуумним методом нанесли шар алюмінію товщиною 0,5-0,6 мкм Потім пластина з напиленим шаром була приставлена впритул до бокової грані другої пластини зі склокераміки та було проведено їх дифузійне з'єднання. З'єднані пластини проходили екстремальний температурний вплив при температурі +400°С протягом 2 годин з наступним охолодженням до кімнатної температури разом з піччю та кріогенний температурний удар зануренням у рідкий азот (-196°С). Такі цикли нагрівання та кріогенного охолодження проводилися до 5 разів. Крім того, з'єднані деталі були випробувані на стійкість до механічного удару з прискоренням ЮОд, а потім ЗООд (двократний вплив). Взаємне кутове положення з'єднаних деталей до та після проведення впливів було виміряне на лазерному гоніометрі у Науково-виробничому Інституті метрологічного забезпечення вимірювань геометричних, механічних та віброакустичних величин УКРМЕТРТЕСТСТАНДАРТу. Точність цього вимірювання ±0,2 кутової секунди. Результати випробувань показали, що максимальне відхилення кутового попоження ппастин до і після проведених випробувань не перевищувало 15 кутових секунд На ці призми бупи видані свідоцтва №23-0677 від 23 червня 2004 року та №23-1111 від 02 вересня 2004 року про державну метрологічну атестацію. Висновок - ці призми можуть використовуватися в якості робочого засобу вимірювальної техніки. Така висока оцінка говорить про те, що запропонована корисна модель може бути використана у високоточних оптичних приладах. Таким чином, запропонований спосіб дозволяє виготовляти комбіновані призми зовнішнього відбивання з низькою собівартістю. Література: 1. А.В. Сулим Производство оптических деталей. Высшая школа, Москва, 1969, с 6-8. 2. Многогранная призма внешнего отражения и способ ее изготовления. Авторское свидетельство СССР №1597819 от 08.06.1990 г. \ Фіг, 2 Комп'ютерна верстка А. Крулевський Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м Київ-42, 01601