Пристрій вимірювання внутрішніх механічних напружень в оптичних деталях

Реферат: Пристрій вимірювання внутрішніх механічних напружень в оптичних деталях містить напівпровідниковий лазер, лінзу, утримувач зразка, модулятор поляризації, компенсаційну фазову пластину та фотоелектронний приймач. Утримувач зразка має нагрівальний елемент та термопару для контролю температури зразка. UA 73418 U (12) UA 73418 U UA 73418 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до засобів неруйнівного контролю і може бути використана на підприємствах електронної та оптоелектронної промисловості для контролю якості оптичних матеріалів, прозорих у видимому оптичному діапазоні. Відомі методи та пристрої оптико-електронного контролю, що дозволяють визначати якість зразків без їх руйнування [1-3]. Суть одного із способів основана на контролі якості кристалів зі структурою граната і полягає в тому, що спектри пропускання партії пластин-підкладок на основі -1 галієвих гранатів реєструються в діапазоні 36000-8000 см , а про їх непридатності для нарощування епітаксійних ферит-гранатових плівок, що працюють в полях іонізуючих випромінювань, судять по наявності в спектрах пропускання смуги поглинання в області 35500-1 -1 25000 см з максимумом при 29000 см . Величина сигналу фотодетектора цих пристроїв дозволяє отримати інформацію стану досконалості кристалічної структури (наявність двійників, бульбашок, границь зерен) та наявність розподілу домішок . Недоліком аналогів є недостатня чутливість виявлення дефектів. Найбільш близьким технічним рішенням, прийнятим за найближчий аналог, є корисна модель [4], в якій вимірювання величини подвійного променезаломлювання здійснюється в пристрої, який містить напівпровідниковий лазер, фокусну лінзу, модулятор поляризації, компенсаційну фазову пластину та фотодіодний приймач. Цей пристрій дозволяє вимірювати внутрішні механічні напруження в оптичних деталях, а також напруження від хімічних домішок за допомогою високочутливого модуляційно-поляризаційного способу. Недоліком найближчого аналогу є те, що в ньому недостатньо висока чутливість до виявлення внутрішніх нанорозмірних дефектів і пов'язаних з ними механічних напружень. Задачею запропонованої корисної моделі є підвищення чутливості при вимірюванні якості зразків. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій вимірювання внутрішніх механічних напружень в оптичних деталях, який містить напівпровідниковий лазер, лінзу, утримувач зразка, модулятор поляризації, компенсаційну фазову пластину та фотоелектронний приймач, згідно з корисною моделлю, новим є те, що утримувач зразка має нагрівальний елемент та термопару для контролю температури зразка. Позитивний ефект запропонованої корисної моделі полягає в тому, що прилад може проводити контроль зразка під впливом температурних зовнішніх чинників. При цьому температурне напруження взаємодіє з механічними напруженнями дефектів зразку і підсилює один одного. Таким чином додатковий температурний фактор підвищує чутливість методу. Запропонований пристрій дає ще одну додаткову важливу можливість - вимірювати механічне напруження в клейових з'єднаннях оптичних деталей і визначати оптимальні температурні режими полімеризації клею, а також обирати оптимальні конструкції клейових вузлів з'єднання. Новизна запропонованої корисної моделі обумовлена сукупністю відомих та вперше запропонованих складових та ознак цього технічного рішення. Схема пристрою наведена на кресленні. Пристрій працює таким чином. До вимірювання встановлювали на координатному столі еталон і за допомогою компенсатора 7 нормували оптичну систему на «0». Далі на координатному столі в спеціальному тримачу з нагрівачем 4, який підключений до традиційної схеми електричного живлення з регулюванням через потенціометр напруги його живлення, та термопарою 5, з традиційною схемою вимірювання температури, встановлювали зразок 3, що контролювали. Оператор вибирав точку контролю на зразку 3. На цю точку від напівпровідникового лазера 1 через систему розширення лінз 2 направляли лазерне випромінювання, яке проходило через зразок 3, а потім через модулятор поляризації 6, компенсаційну фазову пластинку 7, лінзу 8 та фіксувалося фотоприймачем 9. Таким чином здійснювалося вимірювання в одній точці зразка. Потім інформативний сигнал, через селективний підсилювач 11 надходив до блока обробки інформації 12. З допомогою механізму для трикоординатного переміщення зразка 3, який закріплений у спеціальному тримачі із нагрівальним елементом, оператор проводив серію вимірювань в інших точках. Механізм трикоординатного переміщення керується з допомогою схеми строкової розгортки 12. Складові оптичні компоненти вимірювального каналу виконані з матеріалів, прозорих у видимому оптичному діапазоні. Для реалізації запропонованої корисної моделі було зібрано установку, блок-схема якої зображена на кресленні. В установці було використано працюючий у видимому діапазоні напівпровідниковий лазер HLDP-650-A501 (виробник HUEY JANN) з довжиною хвилі λ = 650 нм 1, зразок, який контролюють, закріплювали у спеціальному тримачу, який має нагрівальний елемент, термопару (R=50 Ом, U=10 В, І=1 А), електричну схему живлення нагрівального елемента та електричну схему контролю температури зразка. Модулятор поляризації 4 1 UA 73418 U 5 10 15 20 виготовлено з п'єзокристалічного кварцу, до якого прикладається напруга в межах 100-200 В з частотою 5 кГц, компенсаційна фазова пластина 5 (компенсатор) виготовлена з ісландського шпату. Селективний фотоприймач 7 марки ФД-7Г на основі кремнієвого фотодіода. Вимірювання проводили на зразках кристалів штучно вирощеного сапфіра. Було підтверджено можливість забезпечення поставленої задачі, а саме: пристрій дозволяє вимірювати характеристики кристалу при його нагріванні, що дозволяє підвищити чутливість контролю внутрішніх дефектів та пов'язаних з ними механічних напружень. Крім того було проведено вимірювання механічних напружень при приклеюванні пластини сапфіра до корпусної деталі з алюмінієвого сплаву Д16Т. Як клей використовували кремнієвоклейову композицію К-300. Цей експеримент показав можливість використання пристрою для контролю механічних напружень при склеюванні. Література: 1. Семибратов М.Н. Технология оптических деталей. - М.: Машиностроение, 1978. - 415 с. 2. Маслов В.П., Мельник Т.С., Одарич В.А. Эллипсометрический способ контроля качества полирования деталей, а.с. СРСР 1366878 від 15.01.88 бюл. №2. 3. Берников Е.В., Талонов С.С., Туринов В.И., Способ ИК-дефектоскопии, российский патент №92007717 опуб. 27.02.1995. 4. Костишин В.Г., Летюк Л.М., Бугакова О.Е., Ладыгин Е.А., Мусалитин A.M., Оптический способ контроля кристаллов со структурой граната, российский патент №2093922 опуб. 20.10.1997. 5. Венгер Є.Ф, Сердега Б.К., Маслов В.П., Качур Н.В., Пристрій для контролю якості оптичних матеріалів. Заявка на патент України на корисну модель №и 200812413 від 10.03.2009 р. 6. Сердега Б.К. Модуляційна поляриметрія. - К.: Наукова книга, 2011 - 260 с. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Пристрій вимірювання внутрішніх механічних напружень в оптичних деталях, який містить напівпровідниковий лазер, лінзу, утримувач зразка, модулятор поляризації, компенсаційну фазову пластину та фотоелектронний приймач, який відрізняється тим, що утримувач зразка має нагрівальний елемент та термопару для контролю температури зразка. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2