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超光滑拋光玻璃表面粗糙度為納米量級,超精密拋光加工精度達到分子級或原子級。超光滑和超精密拋光新技術(shù)包括數(shù)控小工具拋光、應力盤拋光、浴法拋光、磁流變拋光、離子束拋光、電子束拋光、激光拋光和等離子輔助拋光等。本文重點闡述采用20KeV、1×1014. ions/cm2和1×1016. ions/cm2的N+離子對鈉鈣硅酸鹽和鉛玻璃進行離子束拋光的原理與工藝,拋光后粗糙度僅為幾十納米。采用高束流脈沖電子束拋光時,當束流超過1012 W/cm2時,玻璃表面Griffith裂紋擴張,粗糙度反而增加,必須嚴格控制拋光時電子束能量。
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對采用傳統(tǒng)瀝青和聚氨酯拋光技術(shù)以及磁流變加工技術(shù)所加工的石英玻璃元件表面進行了實驗。實驗發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)拋光所加工石英元件表面層硬度大于磁流變(MRF)加工的表面層,其可能為傳統(tǒng)加工與MRF不同的加工機理所導致。傳統(tǒng)加工中材料的去除主要靠拋光粉顆粒與玻璃表面的正壓力作用,其微觀壓強很高,足以引起石英的硬化或致密化。而MRF主要是剪切力引起材料去除,正壓力很小,不能夠達到引起石英致密化所需要的壓強。拋光過程中,會同時發(fā)生機械作用的致密化和化學作用的離子交換,最終的表面性質(zhì)由機械和化學作用同時決定。在MRF加工中,由于使用剪切力去除材料,因此機械致密化作用較弱,而化學作用較強,導致石英表面變小,折射率下降;而傳統(tǒng)加工中機械作用較強,因此引起石英玻璃表面硬化,折射率增大。
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