- •Введение
- •1. Научно-исследовательская часть.
- •1.1. Технические требования
- •1.2. Выбор метода регистрации магнитограмм
- •1.2.1. Метод Биттера
- •1.2.2. Магнитная силовая микроскопия
- •1.2.3. Магнитооптические методы
- •1.2.3.1 Магнитооптический эффект Керра
- •1.2.3.2. Магнитооптический эффект Фарадея.
- •1.2.4. Сравнение выбранного магнитооптического метода с другими методами визуализации.
- •1.3. Математическое описание оэурм
- •1.3.1 Поляризатор.
- •1.3.2 Магнитооптический кристалл
- •1.3.3 Анализатор.
- •Материалы для магнитооптических устройств и их основные характеристики
- •1.4.1 Феррит-гранаты
- •1.4.1.1 Кристаллическая структура и параметры решетки.
- •1.4.1.2 Оптическое поглощение.
- •1.4.1.3 Фарадеевское вращение.
- •1.4.1.4 Магнитооптическая добротность.
- •1.4.1.5 Намагниченность насыщения.
- •1.4.1.6 Магнитная анизотропия.
- •1.4.2 Ортоферриты.
- •1.4.3 Металлические аморфные пленки
- •1.4.3.1 Природа магнитного упорядочения и структура.
- •1.4.3.2 Одноосная анизотропия.
- •1.4.3.3 Магнитооптические свойства.
- •2. Конструкторская часть.
- •2.1 Выбор и обоснование конструкции оптико-электронного устройства регистрации магнитограмм
- •2.2 Крепление оптических элементов.
- •2.3 Крепление светодиода.
- •2.4 Крепление фпзс-матрицы.
- •2.5 Крепление магнитооптического кристалла и постоянного магнита.
- •2.6 Сборка осветительной ветви.
- •2.7 Сборка измерительной ветви.
- •2.9 Установка в общий корпус.
- •4. Технологическая часть
- •4.1 Требования к монокристаллической пленке феррит-граната
- •4.2 Изготовление магнитооптического кристалла.
- •2. Ориентация кристалла
- •4.4 Ориентация кристалла
- •4.5 Механообработка подложки
- •4.5.1 Резка подложки на заготовки
- •4.5.2 Шлифование подложки
- •4.5.3 Полирование подложки
- •4.6 Эпитаксиальное выращивание Bi-содержащих мпфг
- •4.7 Нанесение покрытий
- •4.7.1 Нанесение зеркального покрытия термическим испарением в вакууме
- •Установка вакуумная модели ву-1а
- •4.7.2 Нанесение просветляющего покрытия
- •4.8 Разрезание на заготовки 10x10 мм
- •4.8.1 Лазерное скрайбирование
- •4.8.2 Разламывание пластин на кристаллы
- •4.9 Контроль магнитооптических параметров
- •Анализ технологичности изготовления магнитооптического кристалла.
- •4.11 Вывод.
- •5.2 Определение стоимости проектно-конструкторских работ
- •Расчёт простого срока окупаемости инвестиций
- •Расчёт дисконтированного срока окупаемости инвестиций
- •Охрана труда и экология
- •6.1. Анализ вредных и опасных факторов при производстве магнитооптического кристалла
- •6.2 Микроклимат
- •6.4 Освещение
- •6.5 Требования пожарной безопасности
- •6.6 Рентгеновское излучение.
- •6.7 Защита от травмирования
- •6.8 Вентиляция
- •6.9 Химические факторы
- •6.10 Утилизация производственного брака
- •Заключение.
- •Список литературы
- •Приложение 1. Паспорт на фпзс-матрицу.
- •Приложение 2.
6.10 Утилизация производственного брака
Разрабатываемое изделие является оптической деталью. Оптические изделия сложны в изготовлении, и практически неизбежно появление брака на производстве.
Брак выявляется методами контроля оптических поверхностей (визуальными, механическими и оптическими). При изготовлении магнитооптического кристалла контролируемыми параметрами являются чистота поверхности, отклонения от заданной формы, магнитооптические параметры. Производственный брак может появляться при выявлении дефектов в материале, сколов, неустранимых погрешностей формы. Отбракованные изделия идут в бой стекла ГОСТ Р 52233-2004.
Технология обращения с отходами стекла включает: сбор, транспортировку, обработку (в зависимости от получаемой продукции может включать различные стадии: сортировку, сепарацию, очистку от примесей, отмывку), дробление, помол, получение конечной продукции. Конечной продукцией при переработке стеклобоя является стеклопорошок различных фракций, а также стеклоизделия и стройматериалы. Постоянно возрастающие цены на энергоресурсы и сырьевые материалы, а также необходимость повышения экологичности производства делают переработку производственного брака все более значимой, поскольку увеличение содержания стеклобоя в шихте для варки стекла всего на 1% дает экономию потребляемой энергии приблизительно 0.2 – 0.5 %.
Заключение.
В ходе выполнения данной работы был проведен анализ методов регистрации магнитных полей рассеяния, выбран магнитооптический метод на эффекте Фарадея, т.к. он обладает рядом преимуществ: низкая стоимость, малые габариты, простота, высокая чувствительность и является неразрушающим методом.
Проведен выбор и обоснование оптической схемы оптико-электронного устройства регистрации магнитных полей рассеяния. Выбрана элементная база для магнитооптического устройства: светодиод КИПД 21 К-Ж, линза коллиматорная, рассеиватель, поляризатор, магнитная пленка феррит-граната, анализатор, объектив, ФПЗС-матрица ICX285AQ.
Осуществлено математическое описание оптико-электронного устройства регистрации магнитных полей рассеяния аппаратом поляризационной оптики. Получены выражения, определяющие оптимальные параметры магнитооптического кристалла (толщина пленки, магнитооптическая добротность).
В результате анализа существующих магнитооптических материалов, было установлено, что наиболее подходящим материалом для решения поставленной задачи являются висмутсодержащие пленки феррит-гранатов в силу ряда преимуществ: высокое фарадеевское вращение, позволяющее получить высокий контраст изображения, низкое оптическое поглощение и, как следствие, высокая магнитооптическая добротность
Проведен расчет оптических элементов схемы, в результате которого определили параметры коллиматорной линзы (f’=22мм, S’F’=0, SF=-18,7мм), и рассчитан объектив (f’=24мм, S’F’=21,33мм, SF=-21,33мм) .
Проведен аберрационный анализ работы системы. Выявлены такие недостатки двухлинзового склеенного объектива, как низкая разрешающая способность (100 л/мм на уровне E=0,27) и высокие значения аберраций. В результате оптимизации в программе “Zemax” удалось снизить аберрации и повысить разрешающую способность (100 л/мм на уровне E=0,55).
Рассчитан коэффициент пропускания оптической системы τ=0,32. Определена освещенность на приемнике излучения и сделан вывод о правильности выбора главных элементов схемы - по паспортным данным, минимальный порог освещенности для данного приемника излучения составляет 0,01 лк, поэтому выбранная элементная база является правильной для нормальной работы устройства.
Разработана конструкция оптико-электронного устройства регистрации магнитных полей рассеяния, описан процесс сборки, выбраны методы крепления оптических элементов в оправы.
Разработан технологический процесс, включающий в себя следующие операции: выращивание гадолиний-галлиевого граната, ориентация подложки, резка подложки на заготовки, механообработка подложки, жидкофазную эпитаксию, нанесение просветляющего и зеркального покрытий, разрезание на заготовки 10х10мм, контроль магнитооптических параметров. Разработана технологическая карта изготовления магнитооптического кристалла, осуществлен подбор технологического оборудования, разработаны метрологические операции контроля, произведен анализ технологичности.
Проведен расчет экономической эффективности проектирования и производства оптико-электронного устройства регистрации магнитных полей рассеяния.
Проведен анализ вредных и опасных факторов при производстве магнитооптического кристалла, выявлен наиболее опасный фактор: рентгеновское излучение при осуществлении операции по ориентации кристалла. Предложен метод защиты в виде свинцовой ширмы толщиной 4,36мм.