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。 0HZ{Y9] 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。 'lH|eU&-
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0-B5`=yU 目录 d9k0F
OR1 致谢 R|'ybW'Y 第Ⅰ部分基本相互作用——材料科学 lqy Qf$t 第1章绪论 N"Z{5A 1.1光学制造工艺/2 m&d|t>3< 1.2光学制造工艺的主要特点/5 49eD1h3'X[ 1.3材料去除机制/8
\__i 参考文献/10 {4l8}w 第2章面形 ~$ c\JKH- 2.1普雷斯顿方程/12 A@`}c,G 2.2普雷斯顿系数/13 VMZMG$C 2.3界面摩擦力/16 B.=FSow 2.4运动和相对速度/18 oe^ I 2.5压力分布/22 &<z1k-&! 2.5.1施加的压力分布/22 &s(^@OayE 2.5.2弹性抛光盘响应/23 rm7ANMB: 2.5.3流体动力/24 EAUEQk?9 2.5.4力矩/26 X;$+,&M" 2.5.5黏弹性和黏塑性抛光盘特性/29 #`^}PuQ 2.5.6工件抛光盘失配/33 a,,ex i 2.6确定性面形/54 u* eV@KK! 参考文献/57 "MeVE#O 第3章表面质量 `>o{P/HN 3.1亚表面机械损伤/63 -E[Kml~U 3.1.1压痕断裂力学/63 :@Pl pFK 3.1.2研磨过程中的亚表面机械损伤/76 U4'#T%* 3.1.3抛光过程中的SSD/91 poE0{HOU 3.1.4蚀刻对SSD的影响/99 & l<.X 3.1.5最小化SSD的策略/107 =nHUs1rKn 3.2碎屑、颗粒和残留物/108 i$Ul(? 3.2.1颗粒/108 ,~U>'&M; 3.2.2残留物/110 ./Xz}<($8 3.2.3清洁策略和方法/112 yxPazz 3.3拜尔培层/114 KYm0@O>; 3.3.1通过两步扩散的钾渗透/116 2DA]i5
3.3.2化学反应性引起的铈渗透/118 t9lPb_70 3.3.3拜尔培层和抛光工艺的化学结构机械模型/122 }RF(CwZr( 参考文献/124 \
#F 第4章表面粗糙度 hgG9m[?K 4.1单颗粒去除功能/130 ic:zsuEm 4.2拜尔培层特性/137 ,)cM3nu 4.3浆料粒度分布/138 sI=xl 4.4抛光盘机械性能和形貌/141 'ms-*c&
4.5浆料界面相互作用/144 C[cbbp 4.5.1浆料岛和 CO/]wS 粗糙度/144 (MM]N=Tw4 4.5.2浆料中颗粒的胶体稳定性/148 WCZjXDiwJ 4.5.3抛光界面处的玻璃抛光生成物堆积/150 ]h`&&B qt 4.5.4抛光界面处的三种力/152 6q\bB 4.6浆料再沉积/154 (TtkFo'!U 4.7预测粗糙度/157 l:~/<`o 4.7.1集成赫兹多间隙(EHMG)模型/157 k=$TGqQY? 4.7.2岛分布间隙(IDG)模型/164 !/b>sN} 4.8降低粗糙度的策略/167 d0!5j 4.8.1策略1: 减少或缩小每粒子负载的分布/167 s[>,X#7 y 4.8.2策略2: 修改给定浆料的去除函数/168 Qp5VP@t 参考文献/170 -m zIT4 第5章材料去除率 XX TL.. 5.1磨削材料去除率/173 ,Fl)^Gl8? 5.2抛光材料去除率/178 ?>:g?.+ 5.2.1与宏观普雷斯顿方程的偏差/178 Y1\ }5k{> 5.2.2宏观材料去除的微观/分子描述/179 &J]K3w1p 5.2.3影响单颗粒去除函数的因素/185 {
'eC`04E 参考文献/195 )u&|_&g{}J 第Ⅱ部分应用——材料技术 z|J_b"u4 *8 A 第6章提高产量: 划痕鉴定和断口分析 yPBZc h %- L[fiU0^o 6.1断口分析101/200 !?jrf ]
A@ Dj?> <@ 6.2划痕辨识/204 }-{H Y 3*XNV 6.2.1划痕宽度/205 D/gw .XYL C==hox7b 6.2.2划痕长度/206 hh%-(HaLX3 Qy<P463A(l 6.2.3划痕类型/207 ?zMHP#i 7aRi5 6.2.4划痕密度/208 O:R*rJ ys^oG$lq 6.2.5划痕方向和滑动压痕曲率/208 +) om^e@. m9WDT 6.2.6划痕模式和曲率/208 &t@jl\ND RLXL& 6.2.7工件上的位置/209 4Z=_,#h4. Rok7n1gW 6.2.8划痕辨识示例/209 [S%_In ?3,:-"(@p 6.3缓慢裂纹扩展和寿命预测/210 | j`@eF/" HWrO"b*tO 6.4断裂案例研究/213 ZU4nc3__ 8 >EWKI9 6.4.1温度诱发断裂/213 M)+H{5bt 9&2O9Nz6 6.4.2带摩擦的钝性载荷/221 wssRA?9< VcYrK4 6.4.3玻璃与金属接触和边缘剥落/223 dL 1tl HZB>{O 6.4.4胶合导致碎片断裂/225 2;`1h[,-^ dq6m>;` 6.4.5压差引起的工件失效/226 $9#H04.x {\"x3;3!6 6.4.6化学相互作用和表面裂纹/229 sf
qL|8 (Z q/ 参考文献/233 ZY= {8T@ ZY55|eE 第7章新工艺及表征技术 Gr'
CtO jXx<`I+] 7.1工艺技术/236 6:5I26 8I?Wt
W 6r0krbN 7.1.1刚性与柔性固定块/236 K(rWNO VBGuC c/ 7.1.2浅层蚀刻和深蚀刻/240 tjGn|+|k CS5?Ti6 7.1.3使用隔膜或修整器进行抛光垫磨损管理/241 BwGfTua z&)A,ryW0 7.1.4密封、高湿度抛光腔室/244 %#:{UR)E 7.1.5工程过滤系统/244 qp}Cqi 7.1.6浆液化学稳定性/246 %QGC8Tz 7.1.7浆料寿命和浆料回收/250 ;O6;.5q& 7.1.8超声波抛光垫清洗/250 gQg"j) 7.2工件表征技术/252 K~{$oD7! 7.2.1使用纳米划痕技术表征单颗粒去除函数/252 ~d4 )/y 7.2.2使用锥形楔片测量亚表面损伤/253 5"@*?X K^ 7.2.3使用特怀曼效应进行应力测量/255 Ad8n<zt| 7.2.4使用SIMS对拜尔培层进行表征/255 $E~`\o%Ev 7.2.5使用压痕和退火进行表面致密化分析/256 &*,#5. 7.2.6使用静态压痕法测量裂纹发生和扩展常数/258 )3}9K
^jS 7.3抛光或研磨系统表征技术/258 HY*Kb+[ 7.3.1使用SPOS分析的浆料PSD末端结构/258 u#$]?($}d 7.3.2使用共焦显微镜测量抛光垫形貌/259 a=9:[ 7.3.3使用zeta电位测量浆料稳定性/259 ay
;S4c/_ 7.3.4红外成像测量抛光过程中的温度分布/261 gMmaK0uhS 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 !4RWYMV" 7.3.6使用不同盘面槽结构分析浆料反应性与距离/262 L:j<c5 参考文献/263 5h-SCB>P 第8章新型抛光方法 O)*+="Rg 8.1磁流变抛光/265 HGs $* 8.2浮法抛光/271 85:=4N% 8.3离子束成形/273 DDP/DD;n}r 8.4收敛抛光/275 TH&U
j1 8.5滚磨抛光/279 u(>^3PJ+ 8.6其他子孔径抛光方法/285 z6=Z\P+ 参考文献/288 nbD*x| 第9章抗激光损伤光学元件 ^R7lom. 9.1激光损伤前体/296 fI}to&qk 9.2减少激光光学元件中的SSD/300 i Dp)FQ$ 9.3高级缓解过程/301 x7&B$.>3 参考文献/306 t7Iv?5]N
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