第14章-光学零件的胶合

第十四章光学零件的胶合西安工业大学徐均琪改善光学系统象质；减少光能损失，增加成象清晰度；简化光学零件的加工；保护刻划面。胶合的目的胶合的技术要求一是保证中心误差或角度误差，对于透镜，保证透镜的中心误差；对于棱镜或平面镜，保证棱镜的光学平行差。二是保证胶合表面实现“零疵病”的胶合，即保证胶合的抛光表面不因为胶合而降低对表面疵病的要求，同时不因为胶合而影响非胶合面的面形。第一节概述光学元件的结合方法机械法——机械法是采用机械零件（如隔圈、压圈等）将若干个光学零件结合起来，构成一个复杂的光学部件的。胶合法——胶合法是利用光学级的透明胶，将若干个光学零件胶合成复杂的光学部件。光胶法——而光胶法是依靠零件抛光表面之间分子的吸引力，将若干个光学零件结合成复杂的光学部件。胶合的机理机械结合、物理吸附、静电引力、互相扩散、化学键。胶合的主要技术要求保证胶合透镜的中心误差；保证胶合棱镜的平行差；排除胶合层内的气泡；胶层牢固；保证胶合件的面形精度。第二节透镜胶合的定心定中心方法透射像焦点定中心球心反射像定中心激光干涉法定心胶合透镜自动定心一、透射像焦点定心二、球心反射像定心三、激光干涉定心仪四、胶合透镜自动定心将胶合中的负透镜的凸面或平面放在工作台面上，正透镜放在负透镜上，依靠零件的自重，使透镜的重心与其光轴自动重合。第三节胶合工艺一、胶合材料1、胶合后对胶层的要求:光学性能机械强度耐寒性-40~-70℃耐热性40~70℃2、对胶合材料的要求光学性能：与光学材料接近机械性能：膨胀系数、弹性模量、固化时体积收缩小热学性能：-70~70℃热稳定性好化学性能：稳定无毒其他：制备简单、拆胶容易二、胶合材料的种类天然树脂光学胶：热塑性、浅黄色玻璃状固体；不结晶、光学一致性好；有一定粘结力、不腐蚀玻璃；固化迅速、易拆胶；应力可消除。缺点：膨胀系数大，使用温度范围不大。合成树脂光学胶光学环氧树脂胶：固化收缩小；粘接力大；机械强度高；耐高低温性能好；化学稳定性好；缺点是固化时间不易掌握；拆胶困难；所用固化剂，稀释剂有毒。甲醇胶：光谱透过率、机械强度、耐寒性、耐热性好。缺点固化收缩大。光敏胶特点：透明度好；机械强度高，并有较好的柔韧性和弹性；膨胀系数小；耐高低温性能好；化学稳定性好；固化迅速，收缩率小；粘度和固化时间可以调节，使用方便；无色无味，毒性小。缺点：拆胶困难。其他名称型号主要技术性能指标备注光学胶粘剂环氧树脂胶双组分，浅黄色流体，常温固化，高低温度范围：-60℃~70℃光学零件胶合甲醇胶(冷胶)单组分，无色透明，低黏度。高低温度范围：-60℃~60℃大、中、小光学零件胶合热胶(冷杉树脂胶，加拿大树脂胶)单组分，淡黄色固体，高低温度范围：-40℃~50℃光学光敏胶GGJ-1近无色透明，单组分，紫外线固化，低黏度流体大尺寸光学零件胶合GGJ-2近无色透明，单组分，紫外线固化，半固态体。高低温度范围：-45℃~60℃中小尺寸光学零件胶合GBN-501双组分，近无色至淡黄色流体，紫外线固化，低黏度流体。高低温度范围：-60℃~70℃一般光学零件胶合定中心（或校角度）准备胶合清洗退火四、胶合的检验1、胶层的颜色2、胶合件疵病几何尺寸偏差零件的相对几何位置偏差表面变形焦距五、胶合件的脱胶及产生原因橡树叶状或柏树叶状脱胶光带状脱胶点状或气泡状脱胶倒边处脱胶脱胶产生的原因胶合零件的清洁胶层内有气泡胶层粘度和厚度控制不当定中心时使胶层粘度降低初聚合温度过高固化温度过高、时间过长有机溶剂浸入胶层长期存放在潮湿空气中胶层失效六、拆胶高温拆胶直接法：天然树脂胶80~120℃；光敏胶120℃。间接法：对于环氧树脂胶合件，在蓖麻油中加热到290℃；对于光敏胶合件于80%H2SO4中加热到180℃。低温拆胶（冷冻法）液态氧低温箱降温到-120~-150℃常温法捶击拆胶第四节光胶工艺一、光胶机理二、光胶工艺准备擦拭定中心光胶退火温度零件内部形成温度梯度的变形周围介质温度变化时产生的变形光胶件本身温度变化时的变形表面清洁度三、各种因素对光胶的影响四、光胶的质量评价光胶的优点机械强度高光学性能好耐温性强性能稳定光胶变形小光胶的缺点面形精度要求高对环境要求高定中心困难耐急冷性能差光胶的适用范围大口径高温条件下工作零件数目多的系统短波波段工作的仪器五、光胶常见问题及克服方法疵病名称产生原因解决方法光胶层有白斑1、光胶层有局部空气没有排干净；2、光胶面局部光圈低，留有空气层；3、光胶面有破点，粗纹路，开口气泡，脏点等。1、用棉球蘸乙醚，从边缘擦拭胶合件致使零件脱胶到疵病处；2、再重新加压，挤出空气，重新胶合；3、重新修磨光胶面。光胶面脏1、光胶面没有清洁干净；2、光胶面已腐蚀、生霉。1、重新清洁光胶面；2、重新修磨光胶面。脱胶1、光胶面光圈太高或太低；2、空气没有被排净。1、重新修磨光圈；2、光胶后仔细检查胶面。光胶面光洁度