9. Механическая обработка оптических кристаллических материалов

9.1. Основные физико-механические и физико-химические свойства

В оптическом приборостроении используются самые разнообразные кристаллические материалы. Относительно «мягкие» кристаллы с микротвердостью до 10⁶ Па условно можно разделить на несколько групп, объединяющих материал по их основным физико-механическим и физико-химическим свойствам [9].

К твердым оптическим кристаллам с микротвердостью выше 10⁶ Па относятся кварц, гранат, фианит, оптический монокорунд (лейкосапфир, рубин, сапфир)[10].

9.2. Условия для обработки кристаллов и техника безопасности

Кристаллы с микротвердостью до 6∙10⁶ Па необходимо обрабатывать в помещениях, изолированных от участков обработки других более твердых материалов, со стабильной температурой воздуха, равной 24 ± 1°С, относительной влажностью 55 ± 5 % и чистотой воздуха по 1-му классу (ОСТ 3-5757-84). Обработку производят в спецодежде (халате, головном уборе), на руки надевают напальчники или резиновые перчатки.

До начала обработки заготовки кристаллов выдерживают от 3 до 12 ч в условиях, где ведется обработка. Заготовки проходят входной контроль на наличие скрытых трещин, посечек, вырывов материала; они должны соответствовать категориям пузырности, однородности, двойному лучепреломлению.

Коэффициент запуска деталей обычно предусматривается большим, чем у стекла, и составляет 1,5 – 2,0.

Ориентирование кристаллов. Оптически изотропные кристаллы ориентируют обычно относительно оси роста и реже – относительно кристаллографических направлений куба [100], додекаэдра [110], октаэдра [111], когда учитывают влияние анизотропии физико-механических свойств материала на чистоту и точность формы поверхности обрабатываемой детали.

Для ориентации используют установку для рентгеноструктурного анализа типа УРС-50 (для деталей диаметром не более 0,12 м; и точность измерения не более 2 угл. мин) или гониометр типа Г5М (для деталей диаметром не более 0,2 м; точность измерения ± 5 с).

Метод оценки разориентации в кристаллах CaF₂, BaF₂ по относительному коэффициенту зеркального отражения света (ρ_mах) шлифованной поверхностью обеспечивает точность свыше 10 угл. град и пригоден для любого размера кристалла. Значение ρ_mах измеряют рефлексометром ПКЩ-1 по различным кристаллографическим плоскостям или блокам. По аналогии с анизотропией микротвердости определяют коэффициент анизотропии II рода k_аниз^II.

Электрооптические кристаллы типа DKDP, KDP, ADP ориентируют в двух кристаллографических направлениях (001) или z-среза перпендикулярно к главной оптической оси и (100), (010) или х, у-срезов параллельно главной оптической оси. Для ориентации применяют поляризационный микроскоп или коноскопическую установку типа ПК-809. Измерения производят с точностью 2 – 3 угл. мин по коноскопической картине, которая видна только в направлении оптической оси. При отклонении рабочих поверхностей от нужного положения оптической оси центры изображения смещаются с центра поля зрения. По углу, на который необходимо наклонить пластинку до совмещения центра симметрии коноскопической картины с оптической осью прибора, определяют имеющееся отклонение.