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。
~t n$AtK 本书既是光学制造理论的梳理,也是现代光学制造技术与应用的汇总,涵盖了从光学制造工艺到光学元件性能评价等多方面的Z新理论与实践,是一部兼具理论、方法和实际应用价值的教科书和参考书。 Xk\IO0GF
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\Foo:jON 目录 d"L(eI}G 致谢 6\k~q.U@XI 第Ⅰ部分基本相互作用——材料科学 uIBN
!\j 第1章绪论 [5tvdW6Z& 1.1光学制造工艺/2 c\/-*OYr< 1.2光学制造工艺的主要特点/5 iiF`2 1.3材料去除机制/8 g)=$zXWhP 参考文献/10 Kj)sL0 第2章面形 Uz~B` 2.1普雷斯顿方程/12 -*Tf.c 2.2普雷斯顿系数/13 RA?_j$ 2.3界面摩擦力/16 w 62m}5eA 2.4运动和相对速度/18 Y=?{TX=6<[ 2.5压力分布/22 <v/aquLN 2.5.1施加的压力分布/22 yEk|(6+^ 2.5.2弹性抛光盘响应/23 (:F]@vT 2.5.3流体动力/24 MV2$0 2.5.4力矩/26 h?v8b+:0 2.5.5黏弹性和黏塑性抛光盘特性/29 oUO3,2bn 2.5.6工件抛光盘失配/33 UBJYs{zz 2.6确定性面形/54 +~
Hb}0ry 参考文献/57 _>BYUPY 第3章表面质量 HEAW](s 3.1亚表面机械损伤/63 &n6L;y- 3.1.1压痕断裂力学/63 ||fw!8E 3.1.2研磨过程中的亚表面机械损伤/76 ?zQW9e 3.1.3抛光过程中的SSD/91 mln4Vl(l2M 3.1.4蚀刻对SSD的影响/99 ZjY,k 3.1.5最小化SSD的策略/107 (EvYrm4 3.2碎屑、颗粒和残留物/108 5*+DN
U@ 3.2.1颗粒/108 `Tf}h8* 3.2.2残留物/110 QAt]sat 3.2.3清洁策略和方法/112 _>n)HG 3.3拜尔培层/114 X)6 G :cD 3.3.1通过两步扩散的钾渗透/116 ,|A6l?iV 3.3.2化学反应性引起的铈渗透/118 o.w/? 3.3.3拜尔培层和抛光工艺的化学结构机械模型/122 .dVV#
H 参考文献/124 ZZZ`@pXm; 第4章表面粗糙度 tQRbNY#}Z 4.1单颗粒去除功能/130 )+|wrK:*v 4.2拜尔培层特性/137 +nHr+7} 4.3浆料粒度分布/138 F(zCvT 4.4抛光盘机械性能和形貌/141 pUS: HJk| 4.5浆料界面相互作用/144 w\0vP 4.5.1浆料岛和 q,<l3r In 粗糙度/144 d}tmZ*q 4.5.2浆料中颗粒的胶体稳定性/148 )">#bu$ 4.5.3抛光界面处的玻璃抛光生成物堆积/150 he/rt# 4.5.4抛光界面处的三种力/152 $y,KDR7^ 4.6浆料再沉积/154 G6qZ>-GiL 4.7预测粗糙度/157 D\+x/r?-I 4.7.1集成赫兹多间隙(EHMG)模型/157 f0Q! lMv 4.7.2岛分布间隙(IDG)模型/164 8t=O=l\ 4.8降低粗糙度的策略/167 7w" !"W# 4.8.1策略1: 减少或缩小每粒子负载的分布/167 (T$cw(! 4.8.2策略2: 修改给定浆料的去除函数/168 ;dMr2y`6 参考文献/170 O`1!&XT{x 第5章材料去除率 kTfRm^ 5.1磨削材料去除率/173 DBHHJD/q 5.2抛光材料去除率/178 ky]^N) 5.2.1与宏观普雷斯顿方程的偏差/178 SP<Sv8Okj 5.2.2宏观材料去除的微观/分子描述/179 rPBsr<k#5 5.2.3影响单颗粒去除函数的因素/185 rir,|y, 参考文献/195 v;5-1 第Ⅱ部分应用——材料技术 t#_6GL EtPB_!
+ 第6章提高产量: 划痕鉴定和断口分析 p>\[[Md <*z'sUh+} 6.1断口分析101/200 BeQ'\#q, l3BN,HNv+ 6.2划痕辨识/204 ?lgE9I] 4[gbRn' 6.2.1划痕宽度/205 ^ H2TSaJ; Sin)]zG~0 6.2.2划痕长度/206 2]Cn<zJ FN/l/OSb 6.2.3划痕类型/207 y7CXE6Y l{.PyU5) 6.2.4划痕密度/208 ~,};FI 1|-C(UW> 6.2.5划痕方向和滑动压痕曲率/208 T"3LO[j+ w5)KWeGa 6.2.6划痕模式和曲率/208 sx;/xIU| ib
'l:GM 6.2.7工件上的位置/209 )
?kbHm S1)g\Lv 6.2.8划痕辨识示例/209 p=eSJ* RrrlfF ms 6.3缓慢裂纹扩展和寿命预测/210 ;Ccp1a~+ g#l!b%$ 6.4断裂案例研究/213 I]5){Q"S kSol%C 6.4.1温度诱发断裂/213 6tP!( u81F^72U 6.4.2带摩擦的钝性载荷/221 y]obO|AH K%BFR,)g 6.4.3玻璃与金属接触和边缘剥落/223 Pq35w#`! q[vO
mes 6.4.4胶合导致碎片断裂/225 K iXD1Zpz n%;t Va 6.4.5压差引起的工件失效/226 E=S_1 f>mEX='w 6.4.6化学相互作用和表面裂纹/229 $^ir3f+ A>F&b1 参考文献/233 PIFZ '6gn H&F2[ j$T 第7章新工艺及表征技术 ho~WD'i X=6L-^o) 7.1工艺技术/236 jL5O{R[
x: I|Hcs.uW 1
rbc}e 7.1.1刚性与柔性固定块/236 F$JA
IL{W s/E9$*0 7.1.2浅层蚀刻和深蚀刻/240 F/p1?1M F{7
BY~d 7.1.3使用隔膜或修整器进行抛光垫磨损管理/241 5HL>2
e[ iK'A m.o+ 7.1.4密封、高湿度抛光腔室/244 p((. (fx 7.1.5工程过滤系统/244 HP 3%CB 7.1.6浆液化学稳定性/246 kaEu\@%n 7.1.7浆料寿命和浆料回收/250 T?u*ey~Tv 7.1.8超声波抛光垫清洗/250 hN1[*cF 7.2工件表征技术/252 e2;=OoBK 7.2.1使用纳米划痕技术表征单颗粒去除函数/252 C`3fM05g 7.2.2使用锥形楔片测量亚表面损伤/253 R~TG5^( 7.2.3使用特怀曼效应进行应力测量/255 rvnm*e, 7.2.4使用SIMS对拜尔培层进行表征/255 >2mY% 7.2.5使用压痕和退火进行表面致密化分析/256 (lit^v,9 7.2.6使用静态压痕法测量裂纹发生和扩展常数/258 r`u 9MJ* 7.3抛光或研磨系统表征技术/258 uSCI 7.3.1使用SPOS分析的浆料PSD末端结构/258 {EU]\Mp0j 7.3.2使用共焦显微镜测量抛光垫形貌/259 Z$YG'p{S 7.3.3使用zeta电位测量浆料稳定性/259 |?'
gT"# 7.3.4红外成像测量抛光过程中的温度分布/261 ND 8;1+3 7.3.5使用非旋转工件抛光表征浆料空间分布和黏弹性研磨盘响应/261 GBd
mT-7 7.3.6使用不同盘面槽结构分析浆料反应性与距离/262 &|zV Wl 参考文献/263 l$!NEOK 第8章新型抛光方法 (@\0P H0 8.1磁流变抛光/265 Xa>c]j 8.2浮法抛光/271 ?f:\&+.& 8.3离子束成形/273 W`wT0kP?*] 8.4收敛抛光/275 &.0 wPyw 8.5滚磨抛光/279 kwt;pxp i 8.6其他子孔径抛光方法/285 CFY4PuI"! 参考文献/288 cetlr 第9章抗激光损伤光学元件 J/ vcP 9.1激光损伤前体/296 jz&= 8 9.2减少激光光学元件中的SSD/300 63i&e/pv 9.3高级缓解过程/301 SS,'mv 参考文献/306 z5[Qh<M
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