光盘版前言

Transcription

1 光 盘 版 前 言 基 础 光 学 工 艺 1987 年 译 成 交 稿, 机 械 工 业 出 版 社 于 1988 年 发 稿 并 准 备 出 版, 但 因 征 订 数 太 少 而 停 止 出 版 最 近 德 清 微 光 元 件 有 限 公 司 的 同 仁 将 译 稿 输 入 光 盘, 使 我 国 同 行 可 以 读 到 这 本 工 艺 书 由 于 是 十 四 年 前 的 译 著, 受 翻 译 水 平 与 工 艺 水 平 的 限 制, 谬 误 之 处 在 所 难 免, 希 望 读 者 不 吝 赐 教, 以 便 随 时 订 正 对 于 德 清 微 光 元 件 有 限 公 司 同 仁 的 辛 勤 劳 动, 谨 表 衷 心 的 谢 意! 译 者 曹 天 宁 2001 年 6 月 30 日 II

2 目 录 第 一 篇 基 本 操 作 第 一 章 光 学 技 术 人 员 第 二 章 基 本 操 作 第 三 章 手 工 抛 光 第 四 章 平 面 和 球 面 样 板 的 检 验 第 五 章 玻 璃 均 匀 性 的 检 验 第 二 篇 棱 镜 和 透 镜 的 制 造 第 六 章 自 准 直 法 测 量 棱 镜 第 七 章 棱 镜 抛 光 第 八 章 直 角 棱 镜 和 道 威 棱 镜 第 九 章 用 标 准 角 度 棱 镜 和 平 面 干 涉 仪 复 制 棱 镜 角 度 第 十 章 菱 形 棱 镜 第 十 一 章 精 密 分 束 器 第 十 二 章 角 锥 棱 镜 第 十 三 章 转 向 屋 脊 棱 镜 第 十 四 章 精 密 平 行 平 板 和 夹 层 窗 第 十 五 章 球 面 样 板 第 十 六 章 透 镜 工 艺 装 备 第 十 七 章 用 硬 质 晶 体 制 造 光 学 零 件 第 十 八 章 用 软 质 晶 体 制 造 光 学 零 件 第 三 篇 望 远 镜 系 统 第 十 九 章 离 轴 抛 物 面 镜 第 二 十 章 短 焦 距 抛 物 面 镜 第 二 十 一 章 施 密 特 照 相 机 第 二 十 二 章 共 轴 与 离 轴 的 贝 克 尔 型 f/0.35 施 密 特 照 相 机 第 二 十 三 章 施 密 特 - 卡 塞 格 林 平 场 光 学 系 统 第 二 十 四 章 用 非 球 面 物 镜 的 平 面 干 涉 仪 第 四 篇 光 学 检 验 第 二 十 五 章 万 能 检 验 仪 第 二 十 六 章 傅 科 刀 口 检 验 或 阴 影 检 验 第 二 十 七 章 消 色 差 物 镜 检 验 第 二 十 八 章 双 丝 检 验 和 单 丝 检 验 第 二 十 九 章 干 涉 检 验 与 光 学 表 面 修 磨 的 一 些 特 性 附 录 附 录 1 棱 镜 的 类 型 附 录 2 小 尺 寸 平 行 平 板 的 制 造 附 录 3 用 沥 青 胶 粘 结 玻 璃 导 块 与 保 护 玻 璃 附 录 4 偏 转 棱 镜 的 干 涉 检 验 法 附 录 5 磨 料 对 照 表 附 录 6 样 板 条 纹 换 算 表 附 录 7 镀 银 液 的 剂 量 和 配 制 次 序 附 录 8 棱 镜 的 光 学 修 磨 附 录 9 光 胶 法 附 录 10 度 量 单 位 及 换 算 表 附 录 11 用 威 廉 姆 斯 干 涉 仪 制 造 分 光 板 附 录 12 用 轴 承 钢 球 作 激 光 扩 束 光 源 附 录 13 球 面 半 径 铣 削 成 型 的 磨 轮 的 角 度 调 整 附 录 14 沥 青 抛 光 模 的 轮 廓 形 状 附 录 15 用 路 灯 代 替 光 学 平 面 附 录 16 大 型 抛 物 面 的 修 磨 附 录 17 光 学 检 测 用 的 穆 翟 扫 描 干 涉 仪 附 录 18 用 穆 翟 干 涉 仪 检 验 光 学 材 料 试 样 的 均 匀 性 附 录 19 接 近 理 想 的 光 学 立 方 体 附 录 20 棱 镜 反 射 角 的 检 验 附 录 21 由 干 涉 图 判 读 波 面 和 表 面 的 斜 率 误 差 附 录 22 沥 青 抛 光 模 夹 具 和 模 具

3 教 程 基 础 光 学 工 艺 美 阿 瑟 S. 德 范 尼 著 曹 天 宁 译 ISBN /TH.311 本 书 介 绍 了 美 国 光 学 工 业 中 精 密 的 及 特 殊 的 光 学 零 件 的 制 造 技 术, 主 要 有 基 本 操 作 棱 镜 和 透 镜 的 制 造 望 远 系 统 与 光 学 检 测 等 几 个 部 分 书 末 的 二 十 二 个 附 录 还 列 出 了 大 量 的 光 学 工 艺 数 据 章 末 附 有 习 题 本 书 共 三 十 多 万 字 本 书 可 作 光 学 生 产 工 人 的 教 学 用 书, 大 专 院 校 有 关 师 生 及 光 学 工 艺 技 术 人 员 亦 可 参 考

4 ( 内 部 资 料 ) 美 阿 瑟 S. 德 范 尼 著 曹 天 宁 译 机 械 工 业 出 版 社

5 内 容 简 介 本 书 介 绍 了 美 国 光 学 工 业 中 精 密 的 及 特 殊 的 光 学 零 件 的 制 造 技 术, 主 要 有 基 本 操 作 棱 镜 和 透 镜 的 制 造 望 远 系 统 与 光 学 检 测 等 几 个 部 分 书 末 的 二 十 二 个 附 录 还 列 出 了 大 量 的 光 学 工 艺 数 据 及 图 表 每 章 末 均 有 练 习 题 与 参 考 文 献 本 书 宜 作 光 学 生 产 工 人 的 教 学 用 书, 也 可 以 作 为 大 专 院 校 光 学 仪 器 类 专 业 师 生 的 教 学 参 考 书, 光 学 工 艺 技 术 人 员 亦 可 参 考 Master Optical Techniques ARTHUR S. DEVANY John Wiley & Sons Inc. 1981

6 译 者 的 话 本 书 与 D. F. Horne 所 著 的 光 学 生 产 工 艺 (Optical Production Technology) (1983 年, 第 二 版 ) 相 比 较, 后 者 侧 重 介 绍 国 外 光 学 零 件 大 批 量 生 产 的 工 业 实 践, 而 本 书 侧 重 介 绍 国 外 精 密 及 特 殊 光 学 零 件 的 制 造 技 术 本 书 取 材 广 泛, 深 入 浅 出, 图 文 并 茂, 因 出 自 作 者 一 人 之 手, 所 以 内 容 连 贯, 正 文 与 附 录 前 后 呼 应, 互 相 补 充 每 章 末 均 有 练 习 题 与 参 考 文 献, 给 教 学 或 阅 读 带 来 很 大 方 便 在 叙 述 工 艺 细 节 时, 细 致 入 微, 不 吝 向 读 者 传 授 工 艺 技 艺 工 艺 诀 窍 与 经 过 实 践 锤 炼 而 得 来 的 工 艺 数 据 故 将 其 译 出, 以 供 光 学 工 人 有 关 师 生 及 技 术 人 员 参 考 光 学 零 件 制 造 技 术 与 光 学 检 测 所 涉 及 的 技 术 范 围 较 广, 技 术 术 语 目 前 仍 不 完 全 统 一, 我 国 与 国 外 的 工 艺 习 惯 又 不 尽 相 同, 给 翻 译 本 书 带 来 不 少 困 难 在 翻 译 过 程 中, 译 者 一 方 面 尊 重 原 来 的 技 术 含 义, 另 一 方 面 又 顾 及 到 了 我 国 光 学 工 艺 界 的 传 统 习 惯 除 第 三 篇 望 远 镜 系 统 由 周 淑 文 翻 译 外, 全 书 其 余 部 分 均 由 曹 天 宁 翻 译 董 太 和 教 授 审 校 了 全 部 译 文, 孔 庆 元 工 程 师 对 译 文 部 分 章 节 提 出 了 不 少 宝 贵 的 修 改 意 见, 在 此 一 并 表 示 衷 心 感 谢! 由 于 译 者 水 平 有 限, 译 文 中 必 然 有 不 少 错 误 和 不 妥 之 处, 敬 请 读 者 不 吝 指 教 译 者

7 序 言 本 书 适 用 于 从 事 基 础 光 学 工 艺 技 术 的 工 作 者, 如 大 学 生 教 师 和 从 事 实 践 的 光 学 工 艺 技 术 人 员 他 们 可 从 本 书 了 解 到 棱 镜 透 镜 和 非 球 面 光 学 零 件 等 制 造 过 程 中 的 各 种 光 学 技 术 及 操 作 工 艺 的 实 际 发 展 水 平, 本 书 为 光 学 制 造 者 介 绍 了 从 光 学 材 料 的 选 用 检 验 到 零 件 制 造 中 的 抛 光 检 验 的 每 一 步 应 该 采 用 的 方 法 书 中 采 用 了 较 多 的 插 图, 使 内 容 通 俗 易 懂 书 中 引 用 现 代 技 术 及 其 最 新 发 展, 循 序 渐 进 地 阐 明 了 各 种 所 讨 论 的 技 术 本 书 分 为 四 部 分 :I 基 本 操 作 ;II 棱 镜 和 透 镜 的 制 造 ;III 望 远 镜 系 统 ;IV 光 学 检 验 每 一 章 将 一 个 实 际 零 件 的 制 造 又 分 成 了 几 个 阶 段, 有 助 于 初 学 者 从 事 各 种 零 件 的 生 产, 并 从 中 对 各 种 零 件 制 造 中 产 生 的 一 些 问 题 找 到 答 案 第 I 部 分 叙 述 了 光 学 原 理 并 讨 论 了 一 般 的 工 艺 : 金 刚 石 锯 切 球 面 的 成 型 与 倒 边 手 工 抛 光 和 平 面 球 面 样 板 的 检 验 第 II 部 分 深 入 讨 论 了 直 角 棱 镜 道 威 棱 镜 五 角 棱 镜 转 向 屋 脊 棱 镜 和 几 类 其 它 棱 镜 系 统 此 外 还 介 绍 了 透 镜 玻 璃 样 板 和 晶 体 零 件 的 制 造 工 艺 第 III 部 分 叙 述 了 抛 物 面 反 射 镜 施 密 特 - 卡 塞 格 林 卡 塞 格 林 马 克 苏 多 夫 及 施 密 特 型 照 相 系 统 的 制 造 方 法 第 IV 部 分 叙 述 了 刀 口 检 验 技 术 和 单 丝 双 丝 的 检 验 方 法 在 形 成 切 变 干 涉 图 的 简 单 光 学 装 置 中 介 绍 了 激 光 光 源 光 学 检 测 系 统 中 采 用 这 种 光 源 所 获 得 的 罗 契 图 比 任 何 其 它 光 源 所 获 得 的 结 果 更 为 满 意 感 谢 许 多 人 对 我 写 作 本 书 所 提 供 的 帮 助 阿 瑟 S. 德 范 尼 著 美 加 里 福 尼 亚 州, 圣 刻 勒 米 特

8 目 录 第 一 篇 基 本 操 作 第 一 章 光 学 技 术 人 员 第 二 章 基 本 操 作 第 三 章 手 工 抛 光 第 四 章 平 面 和 球 面 样 板 的 检 验 第 五 章 玻 璃 均 匀 性 的 检 验 第 二 篇 棱 镜 和 透 镜 的 制 造 第 六 章 自 准 直 法 测 量 棱 镜 第 七 章 棱 镜 抛 光 第 八 章 直 角 棱 镜 和 道 威 棱 镜 第 九 章 用 标 准 角 度 棱 镜 和 平 面 干 涉 仪 复 制 棱 镜 角 度 第 十 章 菱 形 棱 镜 第 十 一 章 精 密 分 束 器 第 十 二 章 角 锥 棱 镜 第 十 三 章 转 向 屋 脊 棱 镜 第 十 四 章 精 密 平 行 平 板 和 夹 层 窗 第 十 五 章 球 面 样 板 第 十 六 章 透 镜 工 艺 装 备 第 十 七 章 用 硬 质 晶 体 制 造 光 学 零 件 第 十 八 章 用 软 质 晶 体 制 造 光 学 零 件 第 三 篇 望 远 镜 系 统 第 十 九 章 离 轴 抛 物 面 镜 第 二 十 章 短 焦 距 抛 物 面 镜

9 第 二 十 一 章 施 密 特 照 相 机 第 二 十 二 章 共 轴 与 离 轴 的 贝 克 尔 型 f/0.35 施 密 特 照 相 机 第 二 十 三 章 施 密 特 - 卡 塞 格 林 平 场 光 学 系 统 第 二 十 四 章 用 非 球 面 物 镜 的 平 面 干 涉 仪 第 四 篇 光 学 检 验 第 二 十 五 章 万 能 检 验 仪 第 二 十 六 章 傅 科 刀 口 检 验 或 阴 影 检 验 第 二 十 七 章 消 色 差 物 镜 检 验 第 二 十 八 章 双 丝 检 验 和 单 丝 检 验 第 二 十 九 章 干 涉 检 验 与 光 学 表 面 修 磨 的 一 些 特 性 附 录 附 录 1 棱 镜 的 类 型 附 录 2 小 尺 寸 平 行 平 板 的 制 造 附 录 3 用 沥 青 胶 粘 结 玻 璃 导 块 与 保 护 玻 璃 附 录 4 偏 转 棱 镜 的 干 涉 检 验 法 附 录 5 磨 料 对 照 表 附 录 6 样 板 条 纹 换 算 表 附 录 7 镀 银 液 的 剂 量 和 配 制 次 序 附 录 8 棱 镜 的 光 学 修 磨 附 录 9 光 胶 法 附 录 10 度 量 单 位 及 换 算 表

10 附 录 11 用 威 廉 姆 斯 干 涉 仪 制 造 分 光 板 附 录 12 用 轴 承 钢 球 作 激 光 扩 束 光 源 附 录 13 球 面 半 径 铣 削 成 型 的 磨 轮 的 角 度 调 整 附 录 14 沥 青 抛 光 模 的 轮 廓 形 状 附 录 15 用 路 灯 代 替 光 学 平 面 附 录 16 大 型 抛 物 面 的 修 磨 附 录 17 光 学 检 测 用 的 穆 翟 扫 描 干 涉 仪 附 录 18 用 穆 翟 干 涉 仪 检 验 光 学 材 料 试 样 的 均 匀 性 附 录 19 接 近 理 想 的 光 学 立 方 体 附 录 20 棱 镜 反 射 角 的 检 验 附 录 21 由 干 涉 图 判 读 波 面 和 表 面 的 斜 率 误 差 附 录 22 沥 青 抛 光 模 夹 具 和 模 具

11 第 二 章 基 本 操 作 第 二 章 基 本 操 作 初 学 的 光 学 加 工 人 员 必 须 学 会 操 作 各 种 机 器, 包 括 球 面 铣 磨 机 磨 边 机 金 刚 石 切 割 机 带 锯 及 各 种 型 式 的 抛 光 机, 也 必 须 学 会 用 真 空 夹 头 或 沥 青 粘 结 模 及 石 膏 模 将 玻 璃 零 件 上 盘 工 作 时, 必 须 注 意 遵 守 安 全 规 则 只 有 建 立 恰 当 的 操 作 规 程, 才 能 保 证 操 作 安 全 1 金 刚 石 锯 切 第 一 种 基 本 的 机 床 就 是 金 刚 石 锯 床 尽 管 市 场 上 有 多 种 金 刚 石 锯 床, 但 其 操 作 都 是 类 似 的 在 光 学 车 间 里 最 普 遍 的 是 菲 尔 克 劳 (Felkner) 机 床 建 筑 工 人 也 采 用 它 来 切 割 水 泥 预 制 品 旋 转 的 金 刚 石 磨 轮 以 垂 直 位 置 安 装 在 主 轴 上, 两 只 橡 皮 管 在 被 切 割 的 玻 璃 上 喷 冷 却 液 通 常 锯 片 旋 转 时, 小 工 件 用 手 工 进 给, 而 大 工 件 则 需 要 液 压 进 给 金 刚 石 锯 切 瓷 砖 的 步 骤 如 下 : 第 一 步 : 安 装 锯 片, 使 之 伸 出 到 工 作 台 面 下 面 大 约 1mm 处, 用 水 封 螺 丝 把 锯 片 固 紧 在 支 架 上 ; 第 二 步 : 用 一 支 软 铅 笔 划 线, 标 出 切 割 部 位 ; 第 三 步 : 开 动 机 器, 冷 却 液 直 接 喷 入 移 动 工 作 台 的 锯 缝 中 ; 第 四 步 : 瓷 砖 靠 着 水 平 的 档 块, 移 动 工 作 台, 按 划 线 进 行 切 割 有 经 验 的 操 作 者 通 常 不 这 么 做, 而 是 用 双 手 将 瓷 砖 推 向 旋 转 的 锯 片 但 为 了 保 证 手 指 的 安 全, 应 将 移 动 工 作 台 固 紧 如 果 落 下 的 粉 料 是 紫 红 色 而 不 是 工 作 正 常 时 的 白 色, 则 表 示 在 材 料 上 施 加 的 第 1 页

12 第 二 章 基 本 操 作 压 力 太 大 常 规 金 刚 石 锯 片 的 安 装 如 图 2.1 所 示 图 2.1 带 有 冷 却 液 泵 的 夫 勒 克 尔 - 德 来 赛 (Flecker-Dreser) 金 刚 石 锯 片,80-BQ 型 切 割 机 及 机 座 当 锯 切 玻 璃 或 晶 体 时, 金 刚 石 磨 轮 或 钢 丝 可 能 堵 塞, 需 用 一 块 碳 化 硅 或 特 殊 的 白 色 石 块 除 去 堵 塞 物 1.1 切 割 厚 的 工 件 有 些 固 定 在 液 压 控 制 轴 上 的 金 刚 石 锯 片 可 以 切 割 安 置 在 可 移 动 工 作 台 上 的 厚 玻 璃 平 板 为 把 一 块 平 板 锯 成 几 块, 人 们 必 须 先 切 出 整 个 厚 度 的 一 半, 然 后 把 平 板 翻 过 来 再 切 割 另 一 半 有 两 个 约 束 条 件 限 制 了 玻 璃 的 切 割 尺 寸 锯 片 和 防 冷 却 液 的 档 片 直 径 以 及 使 锯 片 固 定 在 旋 转 轴 上 的 固 定 垫 圈 直 径 操 作 方 法 如 图 2.2 所 示 图 2.2 用 正 反 锯 口 锯 切 法 把 厚 玻 璃 平 板 切 割 成 两 块 的 一 种 改 进 方 法 第 2 页

13 第 二 章 基 本 操 作 1.2 圆 片 的 切 割 经 常 需 要 把 一 块 大 直 径 的 玻 璃 圆 柱 体 切 割 成 薄 的 圆 玻 璃 片 操 作 者 需 要 采 取 一 些 临 时 性 的 凑 合 办 法 先 将 定 位 圆 柱 体 用 的 V 型 金 属 档 块 固 定 在 工 作 台 上, 再 将 一 只 90 的 金 属 直 立 挡 板 也 固 定 在 工 作 台 上, 使 之 当 用 手 旋 转 玻 璃 圆 柱 体 时 有 固 定 的 位 置 锯 切 的 操 作 如 图 2.3 所 示 操 作 时 锯 片 切 入 玻 璃 圆 柱 体 内, 切 割 到 固 定 垫 圈 尺 寸, 即 1/8in 然 后 转 动 玻 璃 圆 柱 体, 一 直 切 到 在 中 心 只 剩 下 一 个 小 圆 芯 为 止 如 果 圆 芯 直 径 大, 则 不 应 掰 开 圆 切 片, 而 可 以 用 一 只 细 齿 手 锯 和 80 号 碳 化 硅 金 刚 砂 将 圆 芯 锯 去 这 种 方 法 虽 慢 但 却 有 效 在 玻 璃 圆 柱 体 的 直 立 挡 板 间 放 入 一 块 方 形 木 块, 就 可 以 切 割 另 一 块 圆 片 图 2.3 将 一 块 大 玻 璃 圆 柱 体 切 割 成 玻 璃 圆 盘 1.3 棱 镜 的 锯 切 将 粗 抛 光 过 的 平 行 平 板 切 成 各 种 大 小 的 棱 镜 时, 必 须 先 胶 合 两 块 保 护 玻 璃 以 保 护 其 粗 抛 光 过 的 表 面 胶 合 时 工 件 在 电 炉 上 加 热 到 100, 并 在 每 个 表 面 涂 上 沥 第 3 页

14 第 二 章 基 本 操 作 青 胶 抛 光 表 面 与 保 护 用 的 窗 玻 璃 间 应 衬 以 透 镜 纸 或 薄 棉 纸 从 玻 璃 块 上 切 下 的 棱 镜 的 尺 寸 最 好 用 一 种 宽 的 绝 缘 胶 带 纸 标 出 为 便 于 锯 切 排 样, 可 用 厚 纸 板 或 薄 塑 料 板 做 棱 镜 模 型 锯 切 和 铣 削 出 来 的 棱 镜 表 面 要 尽 量 使 用, 因 为 劳 动 力 比 玻 璃 的 价 格 更 昂 贵 1.4 分 束 器 首 先 锯 切 成 矩 形 玻 璃 块, 然 后 从 平 行 平 板 上 切 出 反 射 棱 镜 和 分 束 器 用 双 面 胶 带 纸 将 玻 璃 块 粘 贴 在 V 型 块 上, 对 准 玻 璃 上 的 狭 长 表 面 进 行 难 度 较 大 的 对 角 切 割, 如 图 2.4 所 示 V 型 夹 具 固 定 在 锯 料 机 的 活 动 工 作 台 上 玻 璃 块 的 棱 角 首 先 用 手 磨 出 0.1in 的 倒 边, 以 此 作 为 切 割 的 对 准 线 和 开 始 切 入 区 但 是 必 须 在 切 割 前 作 一 些 检 验, 棱 角 及 其 倒 边 应 与 磨 轮 片 静 止 位 置 保 持 对 准 如 果 对 准 不 精 确, 则 必 须 移 动 工 件 到 正 确 的 位 置 后 再 牢 牢 紧 固 沿 着 夹 具 里 的 铣 切 切 口 走 动 的 锯 片, 切 不 可 切 入 金 属 夹 具 当 锯 片 全 部 锯 出 时, 操 作 必 须 谨 慎, 注 意 玻 璃 不 能 裂 开 或 跌 落 到 金 属 工 作 台 上 为 了 防 止 碰 破 玻 璃, 可 在 夹 具 近 旁 处 放 一 块 厚 的 波 纹 橡 皮 垫 用 木 头 尖 臂 或 塑 料 尖 臂 很 容 易 将 棱 镜 从 胶 带 上 撬 开 而 脱 开 夹 具 想 要 安 装 一 块 新 的 棱 镜 和 调 换 新 的 双 面 胶 带 以 前, 必 须 擦 净 夹 具 在 夹 具 的 每 一 面 只 需 用 一 小 条 胶 带, 若 胶 带 太 多 反 而 会 使 棱 镜 难 以 取 下 棱 镜 上 的 所 有 锐 角 均 要 倒 边 2 带 锯 或 线 锯 玻 璃 或 晶 体 切 片 时 常 采 用 带 锯 光 学 上 采 用 的 带 锯 类 似 于 木 工 或 金 工 车 间 的 常 规 带 锯 在 制 成 一 块 椭 圆 形 光 学 平 板 ( 见 图 2.5) 以 前, 普 通 带 锯 的 操 作 是 先 除 去 一 块 大 的 玻 璃 圆 盘 外 圆 的 多 余 部 分 该 方 法 需 要 挠 性 的 含 油 的 金 属 锯 片 大 而 重 的 玻 璃 圆 盘 要 放 在 装 有 多 个 小 轴 承 钢 球 的 台 板 上 并 作 运 动, 钢 球 压 入 台 板 胶 合 第 4 页

15 第 二 章 基 本 操 作 图 2.4 用 双 面 胶 带 纸 或 树 脂 胶 把 一 块 柱 形 块 粘 贴 在 夹 具 上 切 割 成 两 只 反 射 棱 镜 板 的 支 座 里 在 宽 的 绝 缘 胶 带 上 画 好 要 切 割 的 椭 圆, 在 转 动 的 锯 片 与 玻 璃 间 注 入 冷 却 液, 以 防 止 应 变 对 圆 盘 及 其 圆 周 进 行 喷 砂 或 细 磨 ( 见 图 2.6) 可 以 使 应 变 消 失 用 钻 床 马 达 带 动 一 个 挠 性 圆 磨 盘, 对 圆 盘 的 外 圆 进 行 细 磨 用 线 锯 方 法 切 割 大 而 重 的 玻 璃 块 是 不 切 实 际 的, 因 为 这 种 切 割 需 要 压 力 在 许 多 车 间 里 用 线 锯 或 浸 油 的 弦 锯 切 割 制 作 红 外 (IR) 器 件 用 的 晶 体 零 件 镶 嵌 金 刚 石 的 线 锯 用 于 切 割 硬 晶 体, 而 浸 油 的 弦 锯 用 于 切 割 软 晶 体, 例 如 钠 碘 化 合 物 为 防 止 被 切 割 的 晶 体 分 解, 必 须 仔 细 地 选 择 冷 却 液 线 锯 如 图 2.7 所 示 3 球 面 铣 磨 成 型 在 玻 璃 零 件 上 铣 磨 成 型 球 面 是 一 项 常 规 的 操 作 标 准 的 球 面 铣 磨 机 ( 通 常 称 为 研 磨 机 ) 如 图 2.8 所 示 如 斯 德 雷 斯 巴 (Strasbaugh)7-M 型 可 以 加 工 直 径 达 24in 的 玻 璃 毛 坯 并 可 铣 磨 成 凹 面 凸 面 或 平 面, 也 可 以 倒 角 磨 边 及 钻 孔 玻 璃 圆 盘 第 5 页

16 第 二 章 基 本 操 作 图 2.5 将 一 块 大 的 派 勒 克 斯 (Pyrex) 玻 璃 圆 盘 用 带 锯 锯 成 一 块 椭 圆 形 平 面 块 (42 30cm) 在 制 造 椭 圆 时, 先 加 工 成 圆 盘 形 状 图 2.6 用 碳 化 硅 圆 盘 研 磨 模 研 磨 锯 成 椭 圆 的 圆 周, 椭 圆 的 内 倒 边 第 6 页

17 第 二 章 基 本 操 作 用 一 只 挠 性 研 磨 盘 进 行 细 磨, 并 在 研 磨 盘 上 贴 一 张 碳 化 硅 砂 皮 图 2.7 激 光 技 术 公 司 (North Hollywood,CA.) 制 造 的 2006 线 锯 切 割 机 床, 用 运 动 的 金 刚 石 细 线 切 割 晶 体 时 必 须 仔 细 地 选 择 冷 却 液 用 一 只 带 有 可 压 缩 的 O 型 圈 的 真 空 夹 头 装 夹 操 作 方 法 如 图 2.9 所 示 选 择 的 金 刚 石 磨 轮 的 直 径 应 大 于 铣 磨 零 件 直 径 的 一 半 半 径 稍 有 变 化 时, 可 调 整 倾 斜 角 来 进 行 校 正, 并 用 球 径 仪 检 查 铣 磨 出 的 曲 率 半 径 第 7 页

18 第 二 章 基 本 操 作 图 2.8 斯 德 雷 斯 巴 7-M 型 球 面 铣 磨 机 加 工 工 件 直 径 达 24in, 玻 璃 厚 度 为 7in 3.1 球 径 仪 球 径 仪 用 于 测 量 铣 磨 球 面 与 给 定 球 面 间 的 偏 离 程 度 由 三 个 球 组 成 的 球 形 测 环, 支 承 着 玻 璃 工 件, 工 件 表 面 曲 率 半 径 为 : r=(r 2 /2h)+(h/2)±a (2-1) 第 8 页

19 第 二 章 基 本 操 作 图 2.9 用 斯 德 雷 斯 巴 7-M 型 铣 磨 机 可 以 完 成 的 各 种 工 作, 钻 中 心 孔 需 要 特 殊 的 真 空 吸 盘 式 中 h 是 矢 高 ;a 是 小 球 半 径 ;R 是 测 杆 中 心 到 支 承 小 球 中 心 的 距 离 凹 面 工 件 a 取 负 号, 凸 面 工 件 a 取 正 号 球 径 仪 可 以 选 用 3/ 和 3in 等 不 同 直 径 的 测 环 ( 见 图 2.10) 许 多 光 学 车 间 采 用 环 式 球 径 仪 取 代 球 形 球 径 仪 3.2 斯 德 雷 斯 巴 铣 磨 机 的 操 作 方 法 我 们 介 绍 一 下 铣 磨 凹 球 面 的 步 骤 第 一 步 必 须 确 定 玻 璃 圆 坯 的 表 面 是 否 平 整 因 为 起 伏 不 平 的 表 面 使 真 空 吸 盘 难 以 吸 住 工 件 如 果 存 在 这 种 表 面, 则 必 须 在 带 第 9 页

20 第 二 章 基 本 操 作 图 AS 型 斯 德 雷 斯 巴 数 字 式 球 径 仪 测 量 铣 磨 球 面 的 矢 高, 精 度 达 0.001mm 旋 转 铁 平 模 的 单 轴 机 上 进 行 粗 磨, 以 先 除 去 表 面 的 起 伏 不 平 圆 盘 还 应 该 是 好 磨 的, 否 则 必 须 在 磨 圆 机 或 铣 磨 机 上 磨 边 主 轴 转 速 为 10r/min 为 了 检 查 偏 心, 在 安 装 百 分 表 以 前 应 使 玻 璃 毛 坯 先 行 运 转 如 果 偏 心 太 大, 则 圆 坯 必 须 移 动 一 半 偏 心 量, 然 后 用 百 分 表 检 查 偏 心 注 意 总 偏 心 量 应 除 以 2, 用 读 数 值 的 一 半 来 校 正 圆 坯 的 偏 心 为 了 达 到 零 读 数, 可 能 需 要 调 整 几 次, 并 用 铅 笔 画 几 个 同 心 圆, 以 找 出 圆 坯 的 中 心 现 在, 根 据 计 算 值 调 整 铣 磨 机 金 刚 石 磨 轮 主 轴 的 倾 斜 角 升 高 工 件 主 轴 ( 静 止 时 ), 侧 向 移 动 铣 磨 机 磨 轮, 使 磨 轮 边 缘 对 准 玻 璃 圆 坯 上 铅 笔 所 作 的 中 心 点 记 号, 使 其 误 差 在 1/8in 以 内 开 动 冷 却 液 泵, 把 冷 却 液 直 接 喷 洒 在 圆 坯 中 心 启 动 工 件 主 轴, 将 圆 坯 的 O 环 开 关 转 向 ON 启 动 铣 磨 机 磨 轮, 用 手 进 给 一 直 到 切 入 玻 璃 毛 坯 的 深 度 为 1mm 降 低 圆 坯, 目 测 工 件 中 心 区 域 是 否 存 在 小 凸 包 若 玻 璃 凸 包 较 明 显, 则 移 动 磨 轮, 使 之 磨 入 凸 包 区 域 启 动 装 有 玻 璃 圆 坯 的 工 件 轴, 打 第 10 页

21 第 二 章 基 本 操 作 开 冷 却 液, 并 升 高 圆 坯, 使 旋 转 磨 轮 进 行 磨 削 打 开 自 动 进 给 开 关, 使 主 轴 慢 慢 地 向 上 进 给, 切 入 圆 坯 当 球 面 铣 磨 到 大 于 一 半 直 径 时, 下 降 圆 坯 工 件, 关 闭 全 部 机 床 开 关, 然 后 用 球 径 仪 见 长 凹 面 曲 率 半 径 如 果 曲 率 半 径 不 正 确, 则 必 须 改 变 磨 轮 的 倾 斜 角 ; 若 曲 率 半 径 太 小, 就 减 小 磨 轮 的 倾 斜 角 ; 反 之 就 增 大 磨 轮 的 倾 斜 角 如 果 曲 率 半 径 误 差 的 测 量 值 在 0.02in 以 内, 则 不 需 要 改 变 磨 轮 倾 斜 角, 因 为 下 一 道 工 序 ( 即 研 磨 时 ), 可 以 修 正 曲 率 半 径 铣 磨 凸 球 面 的 全 部 步 骤 与 铣 磨 凹 球 面 的 步 骤 类 似 主 要 的 差 别 只 是 采 用 磨 轮 的 内 边 缘, 角 度 以 相 反 方 向 倾 斜 因 为 精 确 对 准 磨 轮 的 边 缘 位 置 教 困 难, 所 在 铣 磨 球 面 的 中 心 经 常 出 现 凸 包 凸 包 一 旦 出 现, 则 铣 磨 零 件 总 是 向 磨 轮 内 边 缘 移 动 平 面 铣 磨 类 似 于 球 面 曲 率 半 径 铣 磨 成 形 ( 平 面 具 有 无 穷 大 的 曲 率 半 径 ), 磨 轮 的 倾 斜 角 为 零 所 有 铣 出 的 平 面 应 略 带 凹 面 是 一 个 成 功 的 经 验 整 个 面 的 凹 下 矢 高 值 约 为 0.002in, 因 为 在 细 磨 整 个 表 面 时, 为 了 除 去 边 缘 的 砂 眼, 往 往 易 于 细 磨 成 凸 表 面 4 磨 边 玻 璃 磨 边 可 以 用 两 种 方 法 第 一 种 方 法 采 用 调 成 5 ~10 倾 角 是 用 来 细 磨 凸 球 面 的 倾 斜 的 磨 轮 有 利 于 向 下 切 入 玻 璃 毛 坯, 从 而 磨 出 外 圆 为 防 止 破 边, 先 将 毛 坯 外 圆 磨 出 一 个 0.25in 的 台 阶, 用 百 分 表 测 量 这 个 尺 寸 百 分 表 磁 性 座 固 定 在 接 近 磨 轮 的 横 向 拖 板 上 然 后, 将 磨 轮 移 开 玻 璃 毛 坯, 上 升 工 件 主 轴, 移 动 横 向 拖 板, 使 倾 斜 的 磨 轮 达 到 百 分 表 指 示 的 预 定 位 置, 以 相 反 方 向 磨 去 毛 坯 边 缘 剩 下 的 0.25in( 见 图 2.9) 第 11 页

22 第 二 章 基 本 操 作 第 二 种 方 法 需 要 一 只 类 似 于 外 圆 柱 面 研 磨 机 上 使 用 的 常 规 金 刚 石 磨 轮 当 磨 轮 移 动 ( 进 给 ) 时, 装 着 玻 璃 坯 的 主 轴 就 上 升 和 下 降 在 此 磨 轮 始 终 与 玻 璃 表 面 保 持 部 分 接 触 是 非 常 重 要 的, 否 则 将 会 产 生 破 边 用 碗 状 金 刚 石 磨 轮 或 常 规 金 刚 石 外 圆 磨 轮 倒 边 时, 应 调 整 磨 轮 到 要 求 的 倒 边 倾 角, 其 倾 角 一 般 为 45 5 钻 孔 钻 孔 用 中 心 钻 当 中 心 钻 旋 转 时 就 穿 入 玻 璃 玻 璃 平 板 必 须 仔 细 地 对 好 中 心 为 防 止 中 心 钻 穿 通 零 件 孔 时 损 坏 真 空 夹 具, 可 在 玻 璃 毛 坯 背 面 用 沥 青 胶 一 块 玻 璃 制 作 一 只 具 有 钻 模 的 特 殊 夹 具, 可 使 中 心 钻 自 由 地 进 刀 到 夹 具 里 ( 见 图 2.9) 用 马 克 苏 多 夫 (Maksutor) 扇 形 校 正 透 镜 能 很 好 地 说 明 铣 磨 磨 边 和 锯 切 的 组 合 操 作 过 程, 如 图 2.11 所 示 注 意 其 中 陡 峭 的 深 曲 率 半 径 的 凹 面 和 凸 面 要 倒 三 面 角 和 外 圆 图 2.11 用 斯 德 雷 斯 巴 铣 磨 机 铣 磨 的 马 克 苏 多 夫 校 正 棱 镜 的 扇 形 曲 面 ( 注 意 两 个 具 有 深 曲 率 半 径 表 面 的 倒 角 和 磨 边 ) 6 铣 磨 棱 镜 的 角 度 平 面 通 常, 铣 磨 棱 镜 角 度 平 面 的 铣 磨 机 用 劳 (LOH) 厂 生 产 的 G-6 机 床 ( 见 图 2.12) 它 有 两 只 金 刚 石 碗 形 磨 轮, 磨 轮 一 次 安 装 可 以 铣 磨 出 两 个 角 度 平 面 将 小 的 镀 铝 第 12 页

23 第 二 章 基 本 操 作 平 行 平 板 粘 到 棱 镜 角 度, 从 而 增 加 机 床 的 通 用 性 当 然, 棱 镜 角 度 面 的 标 准 角 必 须 正 确 地 调 整 到 预 定 值 这 种 机 床 通 常 适 用 于 0.75in 大 小 的 的 棱 镜 或 更 大 的 表 面 比 此 小 的 棱 镜 用 另 外 型 号 的 铣 磨 机 铣 磨 这 将 在 下 面 讨 论 图 2.12 同 时 铣 磨 直 角 棱 镜 两 个 直 角 面 的 劳 厂 万 能 研 磨 机 大 多 数 棱 镜 大 批 量 生 产 时, 可 用 多 种 方 法 铣 磨 棱 镜 的 角 度 面 不 少 光 学 公 司 采 用 表 面 粗 糙 的 棱 镜 模 压 毛 坯 第 一 步 用 粘 结 胶 将 棱 镜 胶 合 到 铸 铁 平 行 平 板 上, 铣 磨 棱 镜 的 两 面 角 和 两 个 平 面 用 这 种 方 法 一 次 可 以 加 工 出 20 只 或 更 多 只 棱 镜, 这 主 要 取 决 于 棱 镜 的 底 面 尺 寸 在 铣 磨 每 个 角 度 平 面 以 前, 把 棱 镜 固 定 在 铸 铁 角 度 模 具 上, 可 以 铣 磨 出 组 合 的 反 射 玻 璃 角 ( 也 可 以 参 阅 图 13.6) 第 13 页

24 第 二 章 基 本 操 作 另 一 种 方 法 就 是 布 朗 查 德 (Blanchard) 铣 磨 表 面 的 方 法 这 种 方 法 采 用 各 种 角 块 夹 具 铣 出 各 种 玻 璃 角 度 通 常 设 计 角 度 夹 具 时 总 是 将 棱 镜 的 参 考 角 胶 合 在 铸 铁 夹 具 上 用 布 朗 查 德 铣 磨 机 一 次 可 以 铣 磨 出 许 多 棱 镜 这 种 机 床 用 磁 性 吸 盘 吸 住 棱 镜, 铸 铁 金 属 夹 具 必 须 达 到 严 格 的 角 度 公 差 如 果 非 常 仔 细 地 将 棱 镜 胶 到 夹 具 上, 则 反 射 玻 璃 角 的 尖 塔 差 可 达 分 级 最 好 将 所 有 表 面 做 成 稍 凹 的 面 形, 这 是 因 为 在 细 磨 和 抛 光 ( 棱 镜 石 膏 上 盘 ) 时, 可 以 防 止 棱 镜 走 动 加 工 0.5in 或 更 小 尺 寸 的 棱 镜 表 面 时, 采 用 特 殊 的 夹 具 很 容 易 进 行 控 制 在 这 种 夹 具 上 测 量 轴 一 端 为 自 准 直 仪, 另 一 端 为 镀 铝 的 8 面 体 ( 见 图 2.13) 作 为 一 种 辅 助 表 面 加 工 的 角 度 测 量 装 置 的 分 度 头 也 装 在 夹 具 上 这 种 夹 具 还 可 装 在 劳 厂 的 铣 磨 机 上 ( 见 图 2.14a 和 b) 图 2.13 可 以 与 图 2.14a 和 b 所 示 机 器 连 接 的 一 种 特 殊 准 直 夹 具, 这 种 夹 具 是 劳 厂 铣 磨 机 的 附 件 第 14 页

25 第 二 章 基 本 操 作 图 2.14 用 于 劳 厂 万 能 铣 磨 机 ( 图 2.12) 的 两 只 劳 厂 附 件 ( 用 来 铣 磨 棱 镜 和 光 学 零 件 的 角 度 平 面 ) 这 种 特 殊 夹 具 需 仔 细 安 装, 主 要 应 使 夹 具 的 定 位 面 与 八 面 体 的 自 准 直 反 射 平 面 保 持 平 行, 其 平 行 度 用 带 精 密 千 分 表 的 高 度 游 标 卡 尺 来 测 量 因 小 棱 镜 的 定 位 面 也 小, 故 定 位 夹 具 必 须 精 确 制 造 ( 图 2.15) 第 15 页

26 第 二 章 基 本 操 作 图 2.15 阿 米 西 (Amici) 棱 镜 及 其 类 似 棱 镜 要 求 精 密 的 玻 璃 反 射 角 及 小 平 面 ( 制 造 这 类 棱 镜 表 面 需 要 如 图 2.13 所 示 的 特 殊 夹 具 ) 7 用 小 磨 轮 铣 磨 大 球 面 小 型 光 学 车 间 一 般 很 少 有 大 于 6in 的 金 刚 石 磨 轮, 在 只 有 一 种 工 作 位 置 的 情 况 下 不 可 能 用 小 的 磨 轮 铣 磨 出 大 直 径 的 工 件 如 图 2.16 所 示, 若 将 磨 轮 改 变 一 个 新 的 角 度 并 使 之 重 叠 一 段 距 离, 再 次 将 磨 轮 倾 斜 一 个 新 的 角 度 的 分 步 铣 磨 方 法, 就 可 以 铣 磨 出 尺 寸 大 的 工 件 分 步 铣 磨 方 法 的 几 何 关 系 如 图 2.16 所 示 它 涉 及 两 个 基 本 公 式 : 小 磨 轮 的 第 一 倾 角 的 计 算 式 为 : SinA 1 =d/2r (2-2) 式 中 A 1 为 金 刚 石 磨 轮 的 第 一 倾 角 ;d 为 磨 轮 边 缘 直 径 ;( 铣 磨 凹 面, 取 磨 轮 外 边 缘 ; 铣 磨 凸 面, 取 磨 轮 内 边 缘 );R 为 曲 率 半 径 第 16 页

27 第 二 章 基 本 操 作 图 2.16 为 加 工 直 径 工 件, 铣 磨 机 所 需 大 磨 轮 与 直 径 较 小 磨 轮 间 的 几 何 关 系 θ 1 角 为 第 一 倾 角,θ 2 为 第 二 倾 角,R 为 曲 率 半 径, r 为 毛 坯 的 半 直 径,d 为 磨 轮 直 径,a 为 l 1 与 l 2 间 的 距 离 分 步 铣 磨 方 法 中 同 一 只 金 刚 石 磨 轮 的 第 二 个 新 的 倾 角 公 式 是 : SinA 2 = (R 2 /a 2-1) 1/2 +(4R 2 /d 2-1) 1/2 (ad/2r 2 ) (2-3) 式 中 A 2 为 磨 轮 新 倾 角 ;a 为 磨 轮 两 个 位 置 的 重 叠 距 离,R 为 磨 轮 边 缘 直 径 用 分 步 法 铣 磨 直 径 大 的 反 射 镜 或 透 镜 凹 球 面 时, 磨 轮 按 第 一 个 公 式 确 定 倾 角, 玻 璃 毛 坯 铣 出 凹 面 的 矢 高 为 h=r-(r 2 -Y 2 ) 1/2 (2-4) 式 中 h 为 矢 高,R 为 要 求 的 曲 率 半 径,Y 为 玻 璃 毛 坯 铣 出 凹 坑 的 半 径 当 中 心 区 铣 到 整 个 计 算 深 度 以 后, 就 可 以 测 量 这 个 尺 寸 ( 见 图 2.16) 这 个 尺 寸 是 玻 璃 凹 坑 直 径 的 二 分 之 一 改 变 的 倾 角 不 应 使 磨 轮 的 重 叠 量 增 大, 从 而 增 大 磨 轮 的 直 径, 因 为 去 除 的 玻 璃 量 是 按 磨 轮 的 直 径 的 平 方 比 增 大 的 按 SinA2 公 式, 用 重 叠 量 a 计 算 新 的 倾 角 提 示 : 新 的 倾 角 减 去 先 前 的 倾 角 SinA1, 总 比 第 一 次 计 算 的 倾 角 稍 大 些 金 刚 石 磨 轮 垂 直 地 进 刀 到 玻 璃 内, 直 到 磨 轮 到 达 被 加 工 表 面 为 止 最 好 先 制 作 一 块 预 定 曲 率 半 径 的 塑 料 样 板 来 检 查 铣 磨 表 面 8 定 中 心 和 磨 边 玻 璃 零 件 的 定 中 心 和 磨 边 可 在 圆 柱 形 磨 边 机 上 进 行 ( 见 图 2 17) 玻 璃 毛 坯 的 磨 边 应 先 用 沥 青 胶 把 工 件 胶 到 车 削 好 的 黄 铜 夹 头 上, 然 后 用 螺 旋 固 定 到 可 旋 转 的 亦 第 17 页

28 第 二 章 基 本 操 作 可 从 机 床 上 卸 下 的 套 筒 上 ( 有 许 多 套 筒 可 供 选 用 ) 当 一 块 玻 璃 工 件 磨 边 时, 另 一 块 件 可 以 在 辅 助 工 作 台 的 夹 头 上 胶 结 定 中 心 ( 见 图 2.18) 沥 青 胶 接 重 量 配 方 : 三 份 蜂 蜡 三 份 无 色 透 明 松 香, 二 份 地 蜡 ( 巴 西 可 以 代 替 地 蜡 ) 图 2.17 带 有 可 更 换 套 筒 夹 头 的 斯 德 雷 斯 巴 H-6 型 磨 边 机, 如 果 夹 具 直 径 取 工 件 直 径 的 1/10 则 玻 璃 毛 坯 可 以 磨 到 16in 第 18 页

29 第 二 章 基 本 操 作 磨 边 玻 璃 工 件 必 须 用 手 慢 慢 地 进 刀 直 到 工 件 正 好 接 触 金 刚 石 磨 轮 的 外 径 为 方 止, 同 时 必 须 检 查 磨 轮 同 心 度, 决 不 允 许 磨 轮 在 任 何 一 端 超 出 玻 璃 工 件 正 确 的 操 作 方 法 是 使 磨 轮 的 一 半 宽 度 留 在 玻 璃 毛 坯 上 而 不 出 头 图 2.18 当 透 镜 在 可 靠 的 水 平 位 置 定 中 心 时, 可 在 套 筒 夹 头 上 装 一 只 精 密 的 千 分 表 冷 却 液 直 接 喷 向 玻 璃 块 与 旋 转 磨 轮 间, 把 分 厘 卡 调 到 要 求 的 直 径 公 差 内, 启 动 自 动 进 刀 用 一 支 软 铅 笔 在 工 件 圆 周 上 作 出 记 号, 以 表 明 磨 边 情 况, 多 次 测 量 第 19 页

30 第 二 章 基 本 操 作 圆 盘 工 具 的 直 径 两 次 读 数 之 差 值 就 是 磨 边 时 已 去 除 的 数 值 定 中 心 是 完 工 的 玻 璃 或 晶 体 零 件 在 磨 边 时 所 需 要 的 一 道 工 序 其 目 的 是 使 每 一 个 球 面 的 曲 率 中 心 同 轴, 而 且 定 心 应 开 始 以 前, 必 须 真 正 地 使 黄 铜 夹 头 的 圆 周 边 缘 与 转 轴 同 心 当 黄 铜 夹 头 装 在 铣 磨 机 工 作 台 的 套 筒 上 时, 需 要 进 行 检 查 ( 见 图 2.18) 如 果 有 大 批 零 件 要 定 心 磨 边, 则 应 备 有 4 只 或 辅 助 或 更 多 只 的 黄 铜 夹 头 一 般 情 况 下, 车 削 和 修 整 黄 铜 夹 头 是 机 械 加 工 车 间 的 工 作, 但 有 时 这 项 工 作 亦 须 由 光 学 技 术 来 完 成 如 果 光 学 车 间 里 有 小 型 车 床, 则 黄 铜 夹 装 在 套 筒 里 就 可 以 自 行 车 修 另 一 种 方 法 是 采 用 劳 厂 WG 铣 磨 机 ( 见 图 2.19a 和 b) 定 心 的 另 一 种 方 是 修 整 在 套 筒 里 的 磨 边 夹 头 夹 头 的 边 缘 朝 旋 转 的 金 刚 石 磨 轮 移 动 约 0.1in 进 行 修 整 然 后 旋 转 钢 夹 头, 用 细 锉 刀 和 刮 刀 修 去 小 台 阶 和 纹, 最 后 用 600 号 碳 化 硅 砂 一 下 外 圆, 再 用 克 罗 塞 斯 (Cocells) 布 及 软 木 条 楷 擦, 使 之 光 滑 操 作 时, 主 轴 以 最 高 速 率 旋 转 由 于 金 刚 石 磨 轮 的 外 边 缘 需 用 碳 化 硅 磨 块 作 修 整, 所 以 不 会 因 单 边 负 荷 而 导 致 损 坏 光 学 零 件 可 以 用 几 种 方 法 定 心 最 常 用 的 方 法 是 将 小 的 透 镜 零 件 放 在 平 板 上 加 热, 并 用 白 毛 巾 纸 垫 着, 以 防 止 抛 光 零 件 擦 伤 或 过 热 ( 如 果 纸 烧 焦, 表 示 温 度 太 高 ) 下 一 步 是 将 铜 装 于 手 柄 螺 旋 上, 再 在 本 生 灯 的 火 苗 中 加 热, 夹 头 的 四 周 和 内 端 面 慢 慢 地 涂 上 软 沥 沥 青 胶 的 配 方 见 P 留 孔 稿 53 页 ), 粘 上 放 在 毛 巾 上 透 镜 元 件, 并 用 深 度 游 标 卡 测 量 透 镜 和 夹 头 的 相 对 位 置, 以 校 正 中 心 将 铜 夹 头 装 在 机 床 的 套 筒 里, 再 在 本 生 灯 火 苗 中 缓 缓 加 热, 使 铜 夹 头 四 周 的 沥 青 胶 溶 化 到 透 镜 的 表 面 上 有 时 还 需 在 夹 具 和 透 镜 间 滴 入 一 些 沥 青 胶 第 20 页

31 第 二 章 基 本 操 作 图 2.19 劳 厂 手 磨 机 上 的 吸 盘 式 夹 头 (a.b 两 图 分 别 表 示 磨 削 夹 头 的 外 边 和 内 边 的 装 置 ) 第 21 页

32 第 二 章 基 本 操 作 透 镜 夹 头 装 在 套 筒 里 后, 最 后 还 要 定 中 心 为 此 可 在 离 透 镜 约 9in 处 放 一 小 光 源, 较 里 面 的 反 射 象 和 外 面 的 反 射 象, 如 果 两 个 象 重 叠 而 且 不 动, 表 示 透 镜 已 定 心 再 把 透 镜 磨 边 到 给 定 的 直 径 通 常, 象 总 是 晃 动 的, 则 透 镜 必 须 在 夹 头 上 移 动 当 透 镜 以 5rmin 旋 转 时, 缓 缓 地 加 热 黄 铜 夹 头, 切 不 要 过 热, 否 则 透 镜 可 能 掉 落 在 机 床 的 金 属 板 者 宜 在 粘 上 透 镜 的 夹 头 下 面 放 一 块 波 纹 状 的 橡 皮 垫 ) 在 稳 定 的 支 架 ( 文 误 为 钢 夹 头 - 译 者 注 ) 上 放 一 块 小 木 条, 渐 渐 地 用 木 条 移 动 透 镜, 直 到 两 个 反 射 象 慢 慢 地 重 合 在 一 起 为 止 另 一 种 更 严 格 的 定 心 方 法 是 透 镜 需 用 辅 助 装 置 才 能 装 夹 到 可 拆 卸 的 套 筒 上 ( 见 图 2.2 ) 用 这 种 装 置 夹 的 透 镜 处 于 水 平 位 置, 并 在 透 镜 边 缘 用 一 只 读 数 为 百 分 之 一 的 百 分 表 测 量 中 心 偏 差 首 先 把 透 镜 固 定 在 铜 夹 头 上, 然 后 仔 细 地 旋 到 可 拆 卸 的 套 筒 上, 稍 微 加 热 夹 头, 侧 向 移 动 透 镜, 直 到 百 分 表 上 得 到 零 读 数 为 止, 操 作 者 必 须 经 常 移 动 透 镜, 透 镜 移 动 量 为 百 分 表 总 读 差 值 的 一 半 图 2.20 一 种 大 物 镜 定 中 心 的 特 殊 装 置, 并 可 同 时 检 查 中 心 偏 差 ( 显 然 图 2.18 r 所 示 装 置 也 可 以 采 用 ) 第 22 页

33 第 二 章 基 本 操 作 另 一 种 带 有 辅 助 装 置 的 方 法 也 经 常 用 于 透 镜 定 中 心 光 线 从 具 有 可 调 光 栏 的 显 微 镜 灯 反 射 后, 经 过 套 筒 上 的 光 孔 投 射 出 来, 用 一 台 低 放 大 倍 率 的 望 远 镜 观 察 该 投 影 象 若 投 影 象 在 目 镜 视 场 中 旋 转, 则 侧 向 移 动 透 镜, 直 到 十 字 丝 分 划 板 上 的 投 影 象 不 动 为 止 这 种 方 法 适 宜 于 直 径 小 于 8in 以 内 的 透 镜 定 中 心 铜 夹 头 的 尺 寸 约 为 透 镜 直 径 的 7/10 还 有 一 种 定 心 方 法 是 用 一 种 筒 形 夹 具 夹 紧 的 自 动 定 心 方 法 用 联 邦 德 国 斯 德 雷 斯 巴 工 厂 和 劳 厂 制 造 的 两 只 筒 形 夹 头 ( 见 图 2.21a 和 b) 牢 固 地 夹 紧 透 镜 表 面, 实 现 自 动 定 中 心 表 面 曲 率 大 的 透 镜 要 比 表 面 平 坦 的 透 镜 具 有 更 精 确 的 定 心 精 度 第 23 页

34 第 二 章 基 本 操 作 图 2.21 大 量 生 产 用 的 斯 德 雷 斯 巴 70 型 机 械 定 心 磨 边 机 特 性 : 机 械 定 心 冷 却 液 自 动 循 环 快 速 装 夹, 主 轴 手 动 进 给 ( 也 可 以 自 动 进 给 ), 适 宜 于 直 径 小 于 6in 的 透 镜 磨 边 与 倒 角, 内 装 有 机 械 定 心 夹 头 的 修 整 工 具, 夹 头 修 整 不 需 要 从 机 床 上 拆 下 来 机 床 具 有 许 多 与 劳 厂 的 机 械 定 心 磨 边 机 同 样 的 特 性 9 石 膏 上 盘 与 沥 青 胶 上 盘 棱 镜 通 常 用 石 膏 上 盘 来 加 工 角 度 平 面 透 镜 零 件 根 据 透 镜 表 面 的 曲 率 半 径 来 确 定 用 刚 性 模 沥 青 胶 粘 结 上 盘 还 是 用 圆 形 平 面 模 具 沥 青 胶 粘 结 上 盘 现 在 考 虑 用 一 块 圆 玻 璃 毛 坯 来 加 工 一 块 大 棱 镜 固 定 棱 镜 的 玻 璃 圈 必 须 足 够 厚, 玻 璃 圈 的 中 心 孔 直 径 比 棱 镜 底 面 尺 寸 稍 大 些 在 钻 中 心 孔 时 圆 玻 璃 坯 应 放 在 胶 合 板 平 面 上, 用 钉 子 将 两 块 薄 木 条 钉 在 胶 合 板 平 面 上 构 成 一 个 直 角 将 玻 璃 圆 盘 放 在 机 械 工 人 所 用 的 V 型 铁 上 定 中 心, 并 用 金 刚 石 划 出 记 号 再 把 偏 摆 器 装 在 钻 床 卡 盘 里, 以 便 钻 床 工 作 时 不 再 偏 移 然 后 将 玻 璃 圆 盘 放 入 V 型 槽 (90 木 条 ) 第 24 页

35 第 二 章 基 本 操 作 实 际 运 转 的 偏 摆 器 使 中 心 钻 处 于 划 出 刻 线 的 中 心 上 带 有 循 环 冷 却 液 的 中 心 钻 在 钻 床 卡 盘 里 定 位 以 前, 首 先 必 须 牢 固 夹 紧 装 有 玻 璃 圆 盘 的 工 作 台 玻 璃 圆 盘 用 木 片 塞 紧, 启 动 中 心 钻 (150r/min), 缓 慢 地 用 较 轻 压 力 向 玻 璃 进 给 在 玻 璃 翻 面 以 前 最 好 先 钻 入 厚 度 的 一 半, 然 后 再 钻 另 外 一 面 ( 确 保 玻 璃 圆 盘 靠 着 V 型 块 ) 因 为 一 次 定 位 直 接 钻 通 玻 璃 时, 钻 到 底 部 会 使 底 面 破 损 钻 出 中 心 孔 以 后, 玻 璃 圈 的 两 面 必 须 磨 出 大 的 倒 角 面 用 三 角 锉 刀 和 120 号 碳 化 硅 磨 料 把 几 条 槽 锉 成 内 圆 槽 即 使 研 磨 整 个 组 合 体 ( 用 石 膏 将 棱 镜 胶 进 玻 璃 圈 ), 其 底 部 亦 应 有 一 些 浅 的 沟 槽 棱 镜 和 玻 璃 圈 组 合 体 如 图 2.22 所 示 图 2.22 为 校 正 第 二 个 45 反 射 角 ( 与 第 一 个 45 互 为 余 角 ), 将 棱 镜 放 在 预 制 的 玻 璃 圈 内 用 石 膏 上 盘 为 了 制 作 石 膏 盘, 首 先 在 平 模 上 涂 上 一 层 轻 油, 将 棱 镜 贴 紧 模 具 表 面, 在 棱 镜 上 安 放 玻 璃 圈, 牢 固 地 把 棱 镜 粘 合 剂 到 模 具 上, 然 后 注 入 石 膏 混 合 液 棱 镜 安 放 到 平 模 以 前, 必 须 涂 以 虫 胶 或 软 沥 青 胶 ( 棱 镜 必 须 稍 许 加 热 ), 需 涂 面 积 包 括 已 经 细 磨 和 抛 光 过 的 角 度 表 面 图 2.22 表 示 正 在 抛 光 的 直 角 棱 镜 的 一 个 45 表 面, 第 25 页

36 第 二 章 基 本 操 作 涂 虫 胶 或 涂 保 护 层 的 棱 镜 面 是 弦 面 和 入 射 面 的 三 分 之 一, 箭 头 所 示 为 自 准 直 仪 的 平 行 光 束 最 后, 被 加 工 棱 镜 上 的 所 有 虫 胶 和 沥 青 胶 必 须 清 除 干 净 下 一 步 是 混 合 石 膏 浆, 并 把 它 注 入 玻 璃 圈 与 棱 镜 间 隙 中 混 合 物 由 7 份 石 膏 和 4 份 水 ( 按 重 量 ) 组 成 将 石 膏 搅 拌 几 分 钟, 用 手 指 研 碎 石 膏 块, 在 棱 镜 四 周 注 入 稠 的 石 膏 浆, 用 小 舍 形 片 捣 实, 使 空 气 泡 排 出 硬 水 会 使 石 膏 硬 化 延 缓, 水 太 少 石 膏 会 太 硬, 使 棱 镜 难 以 从 玻 璃 圈 里 取 下 用 铜 丝 刷 子 刷 去 石 膏 约 0.02in 的 深 度 时, 用 虫 胶 涂 覆 玻 璃 圈 与 棱 镜, 或 把 沥 青 胶 滴 进 凹 坑 里 在 检 验 以 前, 首 先 应 清 洁 圈 内 所 有 的 玻 璃 表 面 及 石 膏 盘 的 底 面, 并 用 自 准 直 法 检 查 所 有 玻 璃 角 度 的 大 小 ( 见 图 7.2) 对 多 只 棱 镜 (3 只 或 多 到 38 只 ) 的 石 膏 盘, 采 用 类 似 的 方 法 上 盘 先 清 洁 表 面 稍 凹 的 粗 铣 好 的 棱 镜, 用 145 号 石 英 砂 将 所 有 的 棱 角 倒 边 有 些 光 学 车 间 在 加 热 的 棱 镜 上 涂 上 虫 胶 或 者 把 它 们 放 入 稀 薄 的 热 沥 青 胶 中, 然 后 放 在 金 属 丝 网 上 干 燥 石 膏 上 盘 时 需 用 铜 圈 固 紧 棱 镜, 铜 圈 的 高 度 至 少 应 高 出 棱 镜 1in, 再 用 一 只 比 安 装 棱 镜 的 石 膏 盘 大 些 的 铸 铁 平 模 细 磨 和 抛 光 时 要 用 一 只 在 上 面 或 底 部 带 有 螺 纹 突 子 的 铝 盘 作 为 驱 动 和 握 持 用, 并 需 要 一 些 塑 料 容 器 来 搅 拌 石 膏 等 在 石 膏 上 盘 过 程 中, 将 平 盘 用 螺 旋 旋 到 竖 直 的 立 柱 上, 然 后 用 甲 醇 或 二 甲 苯 清 洁 棱 镜 表 面, 再 用 剃 须 刀 除 去 多 余 的 虫 胶 或 沥 青 胶 将 已 清 洁 的 棱 镜 牢 固 地 粘 合 到 涂 油 的 平 模 表 面 上 用 玻 璃 辅 助 块 填 满 所 有 空 的 区 域, 把 铜 圈 放 在 平 模 上 包 围 住 棱 镜 在 平 模 上 放 几 支 火 柴 棒, 使 铜 圈 稍 许 高 出 棱 镜 将 成 型 的 粘 结 剂 长 条 放 在 铜 环 的 周 围, 以 防 止 液 态 石 膏 渗 出 在 棱 镜 四 周 低 1/4in 深 度 上 撒 上 干 净 木 屑, 第 26 页

37 第 二 章 基 本 操 作 用 一 根 大 搅 棒 在 大 塑 料 容 器 里 彻 底 地 混 合 牙 科 石 膏 或 Hydrocal, 并 用 戴 手 套 的 手 指 研 碎 所 有 的 石 膏 团 块 于 是 大 部 分 石 膏 流 入 空 隙, 而 半 流 质 石 膏 至 少 要 超 过 棱 镜 顶 点 0.5in 将 驱 动 用 的 铝 平 模 埋 入 石 膏 盘, 但 决 不 可 使 铝 模 与 棱 镜 接 触 顶 部 用 牢 的 胶 带 纸 粘 住, 以 防 止 铝 模 下 陷 完 工 的 石 膏 盘 如 图 2.23 所 示 图 2.23 用 于 细 磨 抛 光 的 棱 镜 石 膏 盘 的 制 作 法 ( 注 意 在 中 心 死 点 没 有 棱 镜 ) 细 磨 抛 光 时 用 沥 青 胶 上 盘, 一 只 镜 盘 上 可 安 装 3 块 或 更 多 块 零 件 图 2.24 表 示 常 用 的 镜 盘 上 的 零 件 排 布 在 特 殊 的 铝 模 中 浇 铸 沥 青 胶 团, 每 次 约 浇 50 只 或 更 多 只, 胶 团 将 零 件 粘 在 铝 模 上 用 冰 冻 方 法 (-10 ) 可 将 胶 团 从 凹 槽 中 取 出, 放 在 加 热 到 100 的 零 件 表 面 上 ( 使 沥 青 胶 团 加 热 到 半 流 动 状 态 ) 被 加 工 的 零 件 表 面 湿 贴 到 先 用 的 模 具 上, 加 热 了 的 铝 球 面 粘 结 模 沉 到 沥 青 胶 层 和 玻 璃 零 件 上 ( 见 图 2.25) 支 承 镜 盘 的 粘 结 模 一 般 用 铝 制 造, 粘 结 模 直 径 必 须 稍 大 于 镜 盘 零 件 所 形 成 的 圆 周 直 径 第 27 页

38 第 二 章 基 本 操 作 图 2.24 用 沥 青 胶 团 在 球 面 粘 结 模 上 安 装 多 个 零 件 的 镜 片 排 列 形 式 图 2.25 将 透 镜 压 入 球 面 模 具 的 半 流 动 的 沥 青 胶 中 ( 通 常 用 手 扳 压 力 机 ), 沥 青 必 须 达 到 零 件 厚 度 的 一 半 以 上 当 沥 青 胶 团 与 零 件 仍 然 热 的 时 候, 用 一 只 小 型 手 扳 压 力 机 把 零 件 压 入 胶 团 当 沥 青 胶 团 稍 扩 展 到 大 于 零 件 厚 度 的 1/3 时, 就 用 吸 水 海 绵 冷 却 热 的 铝 粘 结 模 图 2.25 表 示 凸 镜 盘 与 凹 镜 盘 10 研 磨 抛 光 机 细 磨 抛 光 机 床 的 运 动 部 分 包 括 旋 转 主 轴 和 偏 心 摆 动 臂 根 据 情 况, 主 轴 上 可 以 安 装 镜 盘 或 磨 模, 偏 心 摆 动 臂 横 穿 下 面 的 主 轴, 驱 动 顶 针 连 接 在 偏 心 臂 上 的 摆 动 顶 针 手 柄 可 以 调 整 到 任 意 要 求 的 动 程 和 摆 速, 下 面 的 主 轴 也 可 以 调 整 到 所 需 的 转 速 第 28 页

39 第 二 章 基 本 操 作 原 则 上, 当 玻 璃 零 件 在 模 具 上 面 加 工 时, 加 工 的 是 一 凹 面 ; 相 反, 当 磨 模 在 玻 璃 零 件 上 面 加 工 时, 加 工 的 是 一 凸 面 抛 光 光 学 表 面 可 以 认 为 是 超 精 研 磨 改 变 主 轴 的 转 速 和 放 慢 驱 动 顶 针 的 摆 臂 速 度 可 在 一 定 范 围 内 修 改 面 形 另 外 一 种 方 法 是 将 工 件 ( 玻 璃 零 件 或 组 件 ) 由 顶 部 调 到 底 部 图 2.26 表 示 旋 转 的 下 主 轴 和 在 偏 心 摆 动 臂 上 的 驱 动 顶 针 偏 心 摆 动 臂 也 可 以 作 伸 缩 调 节, 但 需 注 意 两 种 可 能 的 偏 心 臂 位 置 图 2.27 所 示 为 R6Y-1 型 斯 特 雷 斯 巴 抛 光 机, 摆 动 臂 底 部 具 有 随 机 调 整 装 置 ( 该 装 置 可 以 调 出 任 何 往 复 动 程 ) 同 时 也 可 以 看 到, 气 压 夹 具 能 防 止 抛 光 时 驱 动 顶 针 从 工 件 向 上 跳 动 在 抛 修 光 圈 时, 机 床 上 有 许 多 调 整 量 可 供 选 用, 操 作 者 可 以 进 行 多 种 调 节 他 们 在 抛 修 透 镜 或 其 他 零 件 时 经 常 采 用 低 主 轴 转 速 的 手 工 抛 光, 而 手 工 动 程 是 没 有 重 复 性 的 图 2.26 R6Y-1 型 斯 特 雷 斯 巴 四 轴 研 磨 抛 光 机 ( 图 中 所 示 为 研 磨 状 态 ) 第 29 页

40 第 二 章 基 本 操 作 图 2.27 摆 动 臂 随 机 调 节 的 R6Y-1 型 斯 特 雷 斯 巴 机 床 ( 注 意 旋 转 主 轴 摆 动 臂 和 动 程 长 度 偏 心 的 调 整 可 能 性, 这 种 型 号 也 有 一 种 保 持 向 下 的 空 气 压 力 筒 ) 图 2.28 用 于 大 批 量 生 产 的 6AA 型 十 轴 斯 特 雷 斯 巴 机 床, 每 一 种 零 件 使 用 一 种 泵 循 环 抛 光 粉 悬 浮 液 许 多 类 似 零 件 的 大 批 量 生 产 需 要 多 头 操 作 图 2.28 表 示 抛 光 凹 面 或 凸 面 的 十 轴 机 输 液 管 直 径 把 抛 光 粉 悬 浮 液 输 到 每 个 主 轴 上, 通 过 从 顶 轴 到 底 轴 许 多 不 同 第 30 页

41 第 二 章 基 本 操 作 的 调 整, 工 件 可 以 获 得 各 自 不 同 的 变 化 反 之 亦 然, 驱 动 顶 针 可 背 向 中 心 移 动, 当 然 主 轴 转 速 和 偏 心 臂 及 其 动 程 的 任 何 变 化 将 显 著 地 影 响 所 有 的 抛 光 效 果 图 2.29 斯 德 雷 斯 巴 ( 德 雷 珀 型 )6-AC 型 机 床, 为 使 工 件 在 检 验 时 翻 转 到 垂 直 位 置, 机 床 带 有 翻 转 工 作 台, 注 意 驱 动 轴 能 使 装 有 大 反 射 镜 的 工 作 台 作 逆 时 针 翻 转, 60in 的 工 作 台 转 速 为 2~6r/min, 该 机 床 亦 有 磨 边 倒 角 等 功 能 对 于 很 大 的 工 件, 例 如 天 文 反 射 镜, 则 需 要 大 的 抛 光 机 ( 见 图 2.29) 该 机 器 模 仿 著 名 科 学 家 和 作 者 汉 里 德 雷 珀 (Henry Draper)( 大 约 1860 年 ) 的 设 计 另 一 名 著 名 光 学 技 术 人 员 理 奇 伟 (Ritchey) 为 威 尔 逊 (Wilson) 天 文 台 制 造 了 一 块 100in 反 射 镜, 为 了 检 验 镜 面 而 附 加 了 工 作 台 面 的 倾 斜 运 动 在 San Diego 附 近 的 帕 拉 马 山 天 文 台 则 由 H.H. 布 朗 (Brown) 用 类 似 的 机 床 制 造 了 200in 的 反 射 镜 这 种 斯 特 雷 斯 巴 机 床 可 以 夹 住 60in 的 工 件, 并 有 许 多 附 带 的 功 能, 可 以 磨 边 倒 边 钻 孔, 用 凸 轮 跟 踪 机 构 和 凸 轮 支 承 架 可 以 加 工 曲 面 因 为 小 的 抛 光 模 可 以 对 旋 转 的 反 射 镜 反 转, 在 精 密 修 整 非 球 面 时, 可 以 采 用 横 梁 套 筒 机 构 这 样 可 以 控 制 象 散 到 最 第 31 页

42 第 二 章 基 本 操 作 小 的 量 值 这 种 机 床 有 7ft10in 高,7ft 宽,10ft6in 长 ( 最 大 动 程 为 3ft) 为 了 透 镜 的 大 批 量 生 产, 劳 厂 和 许 多 其 他 公 司 研 制 出 了 金 刚 石 高 速 精 磨 机 (50 号 金 刚 石 ) 金 刚 石 精 磨 表 面 在 类 似 精 磨 机 的 机 床 上 进 行 抛 光, 采 用 可 以 承 受 高 速 和 高 压 的 塑 料 抛 光 模 劳 厂 的 PLM100 型 抛 光 机 用 聚 氨 酯 抛 光 模 抛 光 金 刚 石 精 磨 (50 号 砂 ) 表 面, 抛 光 时 间 取 决 于 工 件 的 直 径 为 5~15 分 钟 见 霍 恩 H.H.Horne, Optical Production Technology(crane, Russak & co., Inc, New York. 1972) 沥 青 胶 胶 合 剂 及 虫 胶 的 配 方 及 出 处 : 胶 合 用 沥 青 胶 : 1) 按 重 量 比 : 三 份 无 色 透 明 松 香 三 份 蜂 蜡 二 份 地 蜡 2) 按 重 量 比 : 六 份 虫 胶 三 份 纯 柏 油 3) 按 重 量 比 : 三 份 无 色 透 明 松 香 三 份 蜂 蜡 上 盘 用 沥 青 胶 或 虫 胶 : 1) 按 重 量 比 :5lb 无 色 透 明 松 香 5oz 纯 沥 青 加 上 同 样 体 积 的 Agroshell ( 磨 碎 的 胡 桃 壳 或 黄 色 的 猪 石 ) 2) Hold-Tite 上 盘 粘 结 胶 : 恩 斯 特, 佐 贝 尔 (Ernst-Zobel) 公 司 在 275 F 温 度 熔 化 3) 万 能 虫 胶 及 其 供 应 公 司 (Universal Shellac & Supply Co.) 供 应 三 种 等 级 :No.1( 全 年 使 用 );No.8( 冬 天 等 级 );No.16( 夏 天 等 级 ) 第 32 页

43 第 二 章 基 本 操 作 抛 光 用 沥 青 胶 格 可 兹 (Gugolz) 牌 瑞 士 沥 青,No 及 91 No.91 为 极 硬 No.72 用 于 手 工 抛 光 及 大 多 数 机 器 抛 光, 属 中 等 软 度 No.64 用 于 抛 光 非 球 面,No.82 用 于 热 压 成 型 的 大 曲 率 工 件 来 源 : 阿 达 尔 夫 默 勒 尔 (Adolf Meller) 公 司 第 33 页

44 第 三 章 手 工 抛 光 第 三 章 手 工 抛 光 手 工 抛 光 是 用 时 间 和 经 验 而 获 得 的 一 项 技 术 本 章 讨 论 手 工 抛 光 的 一 些 基 础 知 识 用 沥 青 抛 光 光 学 表 面 称 为 光 学 抛 光 沥 青 抛 光 模 或 抛 光 工 具 是 用 一 种 混 合 抛 光 材 料 制 成 的, 在 标 准 室 温 条 件 下, 抛 光 层 稍 有 塑 性 流 动 抛 光 光 学 表 面 采 用 两 种 型 式 的 沥 青 抛 光 模 第 一 种 是 网 格 型 式, 在 大 网 格 面 上 压 制 出 更 小 的 网 格 面 形 第 二 种 是 带 有 粗 槽 线 的 整 体 型 式 沥 青 胶 配 方 : 沥 青 胶 的 配 方 一 般 对 同 行 是 保 密 的, 每 一 个 光 学 技 工 都 有 其 喜 爱 的 沥 青 抛 光 胶 的 配 方 和 方 法 因 此, 并 不 限 制 他 们 在 胶 锅 里 混 入 些 什 么 东 西 管 理 人 员 和 公 司 通 常 只 坚 持 一 个 方 针, 就 是 要 求 每 个 新 的 光 学 技 工 采 用 标 准 的 沥 青 胶 配 方 下 面 列 出 某 些 典 型 的 抛 光 沥 青 胶 的 配 方 按 重 量 比 : D 光 学 胶 1 磅 (453.6g) 加 石 蜡 1 盎 司 (28.35g) D 光 学 胶 1 磅 加 石 蜡 2 盎 司 ( 抛 光 修 整 用 ) D 光 学 胶 1.5 磅 加 OZHINITE3/4 盎 司 和 松 香 柏 油 5 盎 司 D 光 学 胶 2 磅 加 ZORPHALAC2 磅 2) 号 和 3) 号 沥 青 抛 光 胶 用 于 抛 光 冕 牌 玻 璃 派 勒 克 斯 玻 璃 窗 玻 璃 和 石 英 晶 体 4) 号 沥 青 胶 用 于 抛 光 稀 土 玻 璃 和 火 石 玻 璃 后 来 D. 亨 德 里 克 斯 根 据 一 条 简 单 规 则 把 沥 青 胶 配 方 划 为 类 似 化 合 物 的 混 合 物 例 如, 沥 青 胶 中 松 香 从 松 树 得 到, 蓖 麻 油 或 亚 麻 仁 油 是 植 物 油, 故 称 为 植 物 性 混 合 物 D 光 学 胶 是 从 炼 油 厂 得 到 的 软 沥 青 化 合 物 混 合 而 成 的 无 机 物 或 无 机 物 的 混 合 物 亨 德 里 克 斯 研 究 了 若 干 种 沥 青 胶 的 配 方 : 按 重 量 比 : 无 色 透 明 松 香 5 磅, 蓖 麻 油 6 盎 司 D 光 学 胶 2 磅, 亚 麻 仁 油 6 盎 司 D 光 学 胶 2 磅, 松 香 柏 油 4 盎 司, 蜂 蜡 1.5 磅, 加 1~3 匙 松 节 油, 然 后 调 均 匀 采 用 的 沥 青 配 方 是 5 磅 无 色 透 明 的 松 香 和 6 盎 司 松 香 柏 油 ( 液 态 ), 可 以 预 先 置 好 沥 青 胶 以 作 准 备 用 佐 贝 尔 (Zobal) 牌 号 有 软 沥 青 胶 和 硬 沥 青 胶 这 种 胶 是 透 明 的, 加 一 些 较 软 的 胶 可 以 使 较 硬 的 胶 软 化 万 能 虫 胶 供 应 公 司 (Brooklyn,NY) 提 供 的 No450 中 硬 抛 光 胶 是 广 泛 使 用 的 胶 该 公 司 也 提 供 各 种 不 同 硬 度 和 熔 化 范 围 的 布 尔 根 德 (Burgundy) 沥 青 胶 W. 蒂 查 (Wn Dixon) 和 其 公 司 (Newark,NJ) 是 又 一 家 提 供 优 质 光 学 沥 青 胶 的 公 司 有 些 进 口 沥 青 胶 也 是 很 好 的 并 能 保 证 质 量 虽 然 没 有 各 种 配 方 的 完 整 规 格, 但 沥 青 胶 是 可 以 根 据 特 殊 需 要 而 专 门 研 制 的 沥 青 胶 硬 度 的 测 量 沥 青 胶 硬 度 有 几 种 测 量 方 法 一 般 采 用 针 入 度 计, 该 仪 器 在 压 有 0.5kg 铜 重 块 的 滑 杆 上 固 定 一 只 直 径 为 6mm 的 轴 承 钢 球 在 圆 柱 体 滑 杆 上 固 定 一 只 每 英 寸 1000 分 到 处 圆 度 盘,5min 以 后 读 出 轴 承 钢 球 穿 入 沥 青 胶 的 数 值 ( 见 图 3.1) 许 多 早 期 的 光 学 技 工 用 拇 指 甲 以 约 为 2~3 磅 的 压 力 在 1~2s 钟 内 压 入 胶 内, 其 它 测 量 方 法 是 仿 效 该 法 得 图 3.1 测 试 抛 光 沥 青 胶 硬 度 的 到 的 拇 指 甲 压 胶 虽 是 一 种 粗 略 的 方 法, 但 可 以 设 计 出 典 型 沥 青 胶 针 入 度 装 置 一 只 带 有 锐 边 的 轮 子, 棒 的 支 点 到 轮 子 的 长 度 为 10cm, 棒 上 穿 一 个 重 为 8 盎 司 的 铜 重 块,60s 第 17 页

45 第 三 章 手 工 抛 光 后 测 量 轮 子 刀 刃 穿 入 沥 青 胶 的 宽 度 和 深 度 ( 见 图 3.2) 虽 然 采 用 加 重 块 的 穿 入 方 法 更 为 精 确, 但 它 的 缺 点 是 因 沥 青 胶 的 雾 气 凝 聚 在 测 杆 上, 而 使 昂 贵 的 千 分 表 渐 渐 失 去 精 度 机 器 抛 光 或 手 工 抛 光 所 采 用 的 沥 青 胶 的 硬 度 是 可 以 测 量 的 应 该 在 室 温 70~72 F 抛 光 派 勒 克 斯 玻 璃 石 英 晶 体 冕 牌 玻 璃 和 陶 瓷 玻 璃 时 测 量 针 入 度 的 度 盘 读 书 应 该 为 0.012~0.016in 具 有 这 样 针 入 度 数 值 的 胶 对 手 工 抛 光 棱 镜 及 小 平 面 是 极 为 适 用 的 用 于 抛 修 非 球 面 的 沥 青 抛 光 胶 的 硬 度 为 0.018~ in 用 于 火 石 玻 璃 的 胶 硬 度 为 0.025~ 图 3.2 类 似 于 拇 指 甲 测 试 沥 青 胶 硬 度 的 0.03in 对 于 稀 土 玻 璃, 例 如 EDF3, 其 硬 另 一 种 设 计 方 案 度 范 围 为 0.03~0.04in 以 上 是 对 40h 研 细 的 巴 塞 特 (Barnsite) 和 抛 光 粉 的 标 准 数 值 抛 光 胶 的 基 本 成 分 ( 例 如 松 香 柏 油 油 脂 或 亚 麻 仁 油 ) 缓 慢 蒸 发, 并 且 抛 光 粉 嵌 入 抛 光 模 后, 沥 青 抛 光 模 就 逐 渐 变 硬 大 多 数 已 开 好 槽 的 沥 青 抛 光 模 表 面 上 还 印 有 更 细 致 的 浅 槽 图 案, 可 以 用 刀 片 重 新 按 图 案 开 出 抛 光 模 沟 槽 沥 青 抛 光 盘 开 槽 手 工 抛 光 棱 镜 的 沥 青 抛 光 模 的 制 作 方 法 如 下 : 将 缓 慢 熔 化 的 5 磅 无 色 透 明 松 香 和 6 盎 司 松 香 柏 油 倒 入 熔 化 的 松 香 中 充 分 搅 拌, 待 松 香 柏 油 充 分 软 化 或 松 香 变 硬 时, 加 入 沥 青 胶, 使 针 入 度 值 大 约 为 0.014in 同 时 做 两 只 10in 直 径 的 抛 光 模, 铝 模 厚 度 至 少 1in, 接 头 直 径 1.5in 或 更 大, 以 防 止 抛 光 模 在 连 接 螺 旋 上 摇 动 将 两 只 夹 模 中 的 一 只 在 煤 气 嘴 下 加 热, 一 直 加 热 到 尚 可 以 用 手 接 触 为 止 然 后 用 很 小 的 力 将 夹 模 旋 在 立 柱 上 如 果 夹 模 是 热 的, 会 装 得 太 紧, 使 大 型 抛 光 模 取 下 来 很 费 力 气 夹 模 的 四 周 用 3/4in 胶 带 纸 粘 贴, 高 出 夹 模 表 面 1/2in 将 半 冷 的 沥 青 胶 慢 慢 地 从 夹 模 中 心 倒 入 已 加 热 的 夹 模 上, 沥 青 胶 的 厚 度 可 以 为 1/16~3/8in, 然 后 让 抛 光 模 慢 慢 地 冷 却 到 室 温 用 类 似 的 方 法 制 作 第 二 只 沥 青 抛 光 模, 但 是 现 在 的 沥 青 胶 里 含 有 胡 桃 壳 的 碎 粒, 将 1 杯 半 的 胡 桃 壳 碎 粒 慢 慢 地 加 入 到 1 夸 特 熔 化 的 沥 青 胶 里 面 每 只 抛 光 模 用 3/4in 铜 条 划 出 3/4in 的 方 块 每 个 方 块 平 面 划 出 1/8in 宽 和 约 3/16in 深 的 浅 槽 沥 青 抛 光 模 用 单 面 刀 片 开 槽 首 次 划 槽 完 成 后, 最 好 先 用 洗 涤 水 涂 抹 抛 光 模 然 后 在 所 有 方 格 槽 的 另 一 侧 切 出 浅 槽, 每 切 一 次 使 凹 槽 切 口 的 深 度 加 深 一 次 右 手 拿 刀 片 的 人 总 是 切 割 出 凹 槽 的 右 边 ( 反 之 为 左 手 持 刀 者 ), 为 了 改 变 切 口 方 向, 可 把 抛 光 盘 转 动 180 切 割 几 次 后, 再 用 4in 钟 表 刷 子 除 去 嵌 入 凹 槽 内 的 沥 青 碎 屑 必 须 用 一 只 12in 的 铸 铁 平 模 压 平 开 过 槽 的 抛 光 模 模 子 在 热 水 中 加 热, 直 到 手 尚 能 接 触 为 止 抛 光 模 上 涂 一 层 浓 的 抛 光 粉 悬 浮 液, 把 加 热 的 平 模 放 在 沥 青 抛 光 模 上, 横 穿 抛 光 模, 推 动 几 个 圆 动 程, 使 抛 光 模 的 边 缘 压 得 与 中 心 一 样 平 完 成 这 些 动 作 后 开 槽 并 进 一 步 压 制 小 方 格 这 道 工 序 可 用 一 块 更 细 网 格 或 塑 料 窗 帘 来 完 图 3.3 压 制 了 小 方 块 的 手 工 抛 成 把 抛 光 液 浸 湿 的 网 格 用 力 贴 合 在 抛 光 模 上, 再 放 上 光 和 机 器 抛 光 的 开 槽 抛 光 模 加 热 的 铸 铁 平 模 必 须 注 意 抛 光 模 上 所 压 出 的 槽 深 度 应 用 模 压 平 板 控 制 抛 光 模 的 面 形 小 于 格 线 直 径 的 一 半 如 果 压 得 太 深, 当 网 格 从 沥 青 抛 光 模 上 取 下 时, 会 发 现 凸 起 的 小 方 块 从 第 18 页

46 第 三 章 手 工 抛 光 抛 光 模 主 体 上 撕 裂 下 来 然 后, 抛 光 模 必 须 再 开 一 次 槽, 以 除 去 流 入 槽 中 的 沥 青 胶 图 3.3 所 示 为 沥 青 抛 光 模 抛 光 模 应 冷 却 几 个 小 时 大 多 数 光 学 技 工 喜 欢 用 表 面 质 量 为 4 个 波 长 或 小 于 4 个 波 长 的 光 滑 平 模 在 机 器 上 压 制 抛 光 模, 在 主 轴 转 速 为 30r/min 摆 臂 摆 速 为 20r/min 和 1/3 直 径 的 动 程 条 件 下 抛 光 10min 用 派 勒 克 斯 玻 璃 压 平 模 控 制 抛 光 模 的 表 面 形 状 将 抛 光 模 压 成 所 要 求 的 形 状 需 要 三 块 派 勒 克 斯 玻 璃 如 果 每 块 派 勒 克 斯 玻 璃 的 两 面 均 可 利 用, 则 做 成 了 六 块 压 平 模 的 系 列 第 一 块 玻 璃 板 的 一 个 面 的 平 面 面 形 可 以 凸 2 个 波 长, 而 另 一 面 为 凹 2 个 波 长 第 二 块 派 勒 克 斯 玻 璃 的 一 面 的 平 面 度 可 凸 3~4 个 波 长, 而 另 一 面 可 能 为 凹 3~4 个 波 长 第 三 块 派 勒 克 斯 玻 璃 一 面 的 平 面 度 可 为 凸 6~8 个 波 长, 而 另 一 面 可 为 凹 6~8 个 波 长 每 块 派 勒 克 斯 玻 璃 必 须 作 上 记 号, 表 示 面 形 的 波 长 偏 离 量 是 凹 的 还 是 凸 的 要 压 出 凸 面 形 的 抛 光 模 必 须 用 凹 的 压 平 模 ; 凹 面 形 的 抛 光 模 必 须 用 凸 的 压 平 板 整 体 式 抛 光 模 这 种 型 式 抛 光 模 用 的 抛 光 胶 称 为 中 硬 ( 稍 软 ) 沥 青 胶 用 针 入 度 计 测 量 的 硬 度 测 量 值 范 围 是 5min 以 内 为 ~0.030in 现 列 举 几 种 典 型 沥 青 胶 配 方 如 下 : 按 重 量 比 : No835 的 中 等 布 尔 根 德 沥 青 2 磅, 达 光 学 质 量 的 松 香 2 磅 佐 贝 尔 软 沥 青 2 磅, 佐 贝 尔 硬 沥 青 2 磅 No850 软 抛 光 布 尔 根 德 沥 青 2 磅, 达 光 学 质 量 的 松 香 2 磅 可 以 制 备 许 多 种 不 通 的 沥 青 胶 瑞 士 软 沥 青 (gregoly)no.55 和 No.64 是 其 中 的 一 种 整 体 式 抛 光 模 一 般 是 小 直 径 的, 典 型 规 格 是 : 工 件 直 径 2in, 抛 光 模 直 径 4in; 工 件 直 径 3in, 抛 光 模 直 径 5in; 工 件 直 径 4in, 抛 光 模 直 径 6in 抛 光 模 上 沥 青 胶 层 的 厚 度 约 1/4in 用 刀 片 无 规 则 地 开 出 浅 槽, 穿 过 抛 光 模 纵 横 方 向 图 3.4 手 工 抛 光 小 平 面 时 的 整 体 式 抛 光 模, 浅 槽 宽 度 为 1/4in 深 为 1/32in 用 小 刀 制 作 一 组 浅 的 径 向 线 形 槽, 由 压 平 板 有 些 操 作 者 喜 欢 在 抛 光 盘 中 心 挖 一 控 制 抛 光 模 面 形 用 网 格 抛 光 模 作 手 工 抛 光 个 1/4in 的 小 孔, 以 使 抛 光 时 沥 青 胶 向 中 心 流 动 ( 见 图 3.4, 图 中 表 示 在 整 体 式 抛 光 模 上 所 刮 出 的 浅 槽 图 形 ) 用 熟 石 膏 上 盘 的 平 面 镜 盘 抛 光 时, 采 用 不 掺 有 胡 桃 壳 的 抛 光 模 ; 而 一 般 的 细 磨 与 抛 光 应 用 加 胡 桃 壳 的 抛 光 模 在 后 一 种 情 况 下, 细 磨 表 面 抛 光 时 必 须 加 上 5~6 磅 的 压 力 较 硬 的 沥 青 抛 光 模 与 较 软 的 沥 青 抛 光 模 相 比 更 易 保 持 面 形 手 工 抛 光 技 术 建 立 在 一 些 易 于 掌 握 的 基 本 原 则 的 基 础 上 用 平 滑 的 铸 铁 盘 在 抛 光 模 上 运 动, 使 抛 光 粉 嵌 新 抛 光 模 而 将 面 形 变 凸 用 平 板 压 制 两 只 抛 光 模 以 前, 最 好 用 稍 为 浸 湿 的 钟 表 刷 子 涂 沫 抛 光 粉 而 压 制 沥 青 抛 光 模 的 时 间 取 取 决 于 压 平 板 的 重 量 如 果 采 用 多 方 面 的 预 防 措 施, 可 以 把 压 平 板 在 抛 光 模 上 放 过 夜 首 先 用 抛 光 粉 稍 湿 润 一 下 抛 光 模 ; 再 把 压 板 放 在 抛 光 模 上 ( 注 意 观 察 整 个 沥 青 胶 表 面 是 否 压 住 ); 最 后 用 12.5mm 的 胶 带 纸 封 住 压 板 及 沥 青 抛 光 模, 使 水 分 不 易 向 四 周 流 出 沥 青 胶 不 易 向 四 周 流 出 从 抛 光 模 上 取 下 凹 的 压 板, 这 时 抛 光 模 表 面 是 凸 的 用 钟 表 刷 子 湿 润 抛 光 模 网 格 面 的 顶 部, 并 涂 布 沉 淀 的 抛 光 粉, 用 两 手 在 抛 光 模 的 中 心 牢 靠 地 拿 住 棱 镜 如 果 光 学 零 件 细 磨 得 很 好, 抛 光 模 在 纵 横 两 个 方 向 采 用 Z 字 形 动 程 并 加 上 5~6 磅 压 力, 则 能 抛 去 全 部 砂 眼 并 达 到 1/8 条 纹 的 质 量 这 时 抛 光 动 程 方 向 与 抛 光 模 槽 形 方 向 成 45, 动 程 数 平 均 每 分 钟 30~40 次 此 速 度 似 乎 是 慢 的, 但 光 学 表 面 抛 光 时 间 的 缩 短 正 比 于 所 加 的 压 力 值, 故 很 少 采 用 增 加 每 分 钟 的 动 程 数 第 19 页

47 第 三 章 手 工 抛 光 因 为 动 程 数 的 增 加 使 被 加 工 光 学 表 面 在 沥 青 抛 光 模 上 跳 动, 以 致 引 起 塌 边 抛 光 5min 以 后 就 应 检 查 表 面 的 光 学 质 量 光 学 表 面 的 潜 热 发 散 出 来 后, 由 凹 面 渐 渐 变 为 平 面 如 果 被 检 面 为 凸 面, 则 需 要 继 续 抛 光, 约 加 3~4 抛 光 液, 有 可 能 使 表 面 变 为 凹 面 当 镜 盘 提 起 来 时 必 须 注 意, 每 次 新 加 抛 光 液 时, 不 能 总 加 在 同 一 侧, 否 则 将 导 致 该 侧 塌 边 加 两 次 或 更 多 次 的 抛 光 液 后, 如 果 表 面 仍 然 向 凸 的 方 向 发 展, 就 说 明 原 来 细 磨 得 不 好 第 一 次 加 抛 光 液 后, 光 学 表 面 可 能 出 现 凹 的 面 形 此 时 应 立 刻 减 少 压 力 到 2~3 磅, 并 降 低 抛 光 模 的 Z 字 形 动 程 的 频 率 加 几 次 抛 光 液 后, 如 果 没 有 使 表 面 凹 度 减 少, 则 用 两 个 波 长 的 凸 压 板 改 变 沥 青 抛 光 模 的 面 形, 使 其 变 为 凹 面 一 般 压 制 抛 光 模 15~20min 为 加 速 压 型 过 程, 在 压 板 上 加 一 块 10 磅 的 铅 块 并 用 纸 片 相 垫 以 防 止 划 伤 压 板 应 强 调 的 是 在 抛 修 到 凸 面 和 凹 面 以 前, 必 须 对 所 有 细 磨 光 学 表 面 教 学 预 抛 光 如 果 继 续 用 这 只 抛 光 模 抛 光 许 多 表 面 时, 必 须 记 住 : 在 抛 光 过 程 中 抛 光 模 凸 面 度 渐 渐 下 降, 如 果 抛 光 模 是 凹 的, 则 反 之 亦 然, 加 工 结 果 是 渐 渐 地 朝 更 凹 的 方 向 发 展 抛 光 时 如 果 光 学 表 面 没 有 麻 点 砂 眼 亮 道 子 和 划 痕, 则 应 减 轻 压 重 如 果 表 面 是 凹 面, 则 压 重 大 约 减 至 2 磅 或 更 小 如 果 有 抛 不 掉 的 亮 道 子 存 在, 则 开 始 时 最 好 不 用 掺 有 胡 桃 壳 的 抛 光 模 本 书 作 者 喜 欢 用 两 个 波 长 的 压 板 压 软 的 抛 光 模, 用 这 种 软 抛 光 模 来 抛 光 光 学 表 面, 不 采 用 每 分 钟 20 次 相 同 Z 字 形 动 程, 来 获 得 光 学 表 面 的 质 量 用 平 晶 检 验 抛 光 表 面 的 表 面 质 量 将 在 第 四 章 介 绍 应 注 意 的 是 : 在 加 工 工 件 以 前 必 须 仔 细 地 分 析 每 个 抛 光 表 面 假 如 能 用 抛 光 方 法 获 得 改 善, 则 镜 片 不 必 再 重 磨 抛 光 棱 镜 和 其 它 矩 形 表 面 的 光 学 元 件 时, 通 常 带 有 象 散 多 半 光 学 元 件 长 度 方 向 是 表 面 形 状 是 凹 的, 宽 度 方 向 是 凸 的 这 称 之 为 马 鞍 形 曲 面 若 将 棱 镜 旋 转 45 度, 并 加 压 在 最 高 角 落 处 就 可 得 到 校 正 另 一 种 普 通 的 表 面 缺 陷 是 腹 部 突 出 或 凹 进 的 飞 鸟 图 案 这 个 意 思 是 如 果 中 心 低 ( 凹 ), 则 中 间 带 区 为 高 ( 凸 ) 而 边 部 塌 边 ; 如 果 中 心 高, 则 中 间 带 区 低 而 边 缘 翘 边 校 正 中 间 或 中 心 区 域 高 的 表 面, 要 在 该 区 域 局 部 加 压 并 将 光 学 零 件 稍 移 移 向 抛 光 片 盘 边 缘 ( 见 图 3.5a 和 b), 而 且 必 须 在 短 时 间 内 仔 细 完 成 操 作 当 棱 镜 相 应 高 带 区 域 变 小 时, 则 在 棱 镜 凸 面 四 周 用 双 手 加 压, 以 较 慢 速 率 在 抛 光 模 上 平 滑 图 3.5 棱 镜 抛 光 的 典 型 倾 斜 面 形 偏 差 该 棱 镜 表 面 交 换 棱 镜 中 心 与 边 缘 的 压 力 下 面 部 分 表 示 校 正 凹 包 的 方 法 并 增 加 速 率, 用 更 短 的 工 字 形 抛 光 动 程 来 校 正 第 二 种 或 相 反 的 表 面 形 状 当 棱 镜 或 光 学 零 件 的 面 形 得 到 改 善 时, 经 常 在 角 隅 附 近 发 现 小 的 凸 包 ( 称 为 谷 粒 ) 这 种 谷 粒 常 常 是 顽 固 的, 不 能 单 独 用 加 压 法 消 除 许 多 有 经 验 的 操 作 者 借 助 于 手 指 修 整 法, 用 得 最 多 的 是 大 姆 指 或 中 指 修 整 10 秒 以 后, 将 棱 镜 角 隅 搁 置 一 边, 过 5min 钟 使 潜 热 释 放 而 达 到 正 常 温 度 这 种 局 部 修 整 棱 镜 的 方 法, 会 导 致 某 些 不 规 则 面 形, 因 此 必 须 用 较 软 抛 光 模 以 慢 行 程 和 轻 压 力 抛 光 ` 修 整 面 形, 因 此 必 须 用 较 软 抛 光 模 以 慢 行 程 和 轻 压 力 抛 光 ` 修 整 面 形 软 抛 光 模 用 面 形 为 两 个 波 长 的 压 板 成 型 第 20 页

48 第 三 章 手 工 抛 光 提 示 抛 光 模 开 始 时 都 象 是 锉 刀 的 形 状, 在 光 学 表 面 上 会 产 局 部 效 应, 直 到 小 网 格 方 块 变 为 相 当 大 的 平 台 时, 才 能 完 成 光 学 表 面 的 抛 光 石 膏 上 盘 加 工 玻 璃 表 面, 尽 管 有 些 操 作 者 用 带 胡 桃 壳 的 抛 光 模, 但 还 必 须 用 不 加 胡 桃 壳 的 沥 表 抛 光 模 以 抛 光 ` 修 整 较 高 质 量 的 光 学 表 面 抛 光 时, 决 不 允 许 在 抛 光 边 缘 处 加 抛 光 液, 而 应 在 抛 光 的 中 心 处 或 每 次 换 一 个 新 的 地 方 加 抛 光 液 采 用 z 字 形 动 程 时, 至 少 要 通 过 抛 光 模 两 次, 并 在 中 心 处 结 束 当 围 绕 抛 光 盘 四 周 改 变 位 置 时, 不 能 在 抛 光 模 中 心 用 力 旋 转 棱 镜, 因 为 这 样 常 导 致 表 面 一 直 是 凹 的 穿 过 抛 光 模 并 与 抛 光 模 上 的 大 槽 线 近 似 成 45 度 方 向 抛 光 时, 只 有 四 个 位 置 可 作 为 动 程 起 点 的 位 置 应 该 用 3in 玻 璃 研 碎 器 研 平 新 的 抛 光 粉, 研 碎 器 带 有 三 个 波 长 以 内 平 面 度 的 平 面 平 面 在 抛 光 模 上 作 旋 转 运 动, 用 一 只 稍 湿 的 钟 表 刷 子 在 凹 槽 里 添 加 新 的 抛 光 粉 在 沥 青 抛 光 模 上 若 抛 光 粉 稀 薄 则 使 棱 镜 或 光 学 零 件 表 面 与 沥 青 模 紧 贴, 可 能 产 生 凹 面 ; 而 浓 的 抛 光 粉 则 使 光 学 零 件 抛 成 为 凸 面 在 由 凸 压 板 形 成 的 凹 沥 青 抛 光 模 上 抛 光 光 学 元 件 或 棱 镜 时 可 以 减 少 表 面 凹 的 程 度 ; 反 之, 用 凹 压 板 形 成 的 凸 抛 光 模 来 抛 光 棱 镜 或 光 学 零 件 时 可 以 减 少 光 学 表 面 凸 的 程 度 抛 光 模 一 次 双 一 次 地 开 槽 及 修 乔 边 缘, 均 应 重 新 修 整 成 锐 边, 并 一 边 高 速 旋 转 一 边 用 单 面 刀 片 修 整 整 体 式 抛 光 模 的 边 缘, 必 须 熟 练 地 细 心 地 用 双 手 拿 稳 刀 片, 并 且 不 要 对 沥 青 胶 层 进 刀 太 深 采 用 整 体 式 抛 光 模 的 操 作 者 应 有 一 些 柱 墩, 三 个 一 组 已 足 够, 其 直 径 为 1-3in, 并 用 下 班 环 氧 树 脂 做 成 呈 小 三 角 形 的 三 分 之 一 in 的 短 手 柄 当 抛 光 凹 面 有 困 难 时, 通 常 可 在 抛 光 模 中 间 放 一 个 柱 墩, 在 沥 青 抛 光 模 上 便 钻 出 一 个 凹 坑, 于 是 较 低 层 的 沥 青 就 流 向 抛 光 模 中 央 的 凹 坑 里, 导 致 抛 光 模 在 该 区 域 为 凹 的, 使 抛 光 作 用 减 小 柱 墩 的 尺 寸 取 决 于 被 抛 光 光 学 无 件 的 凹 凸 程 度 当 较 细 网 格 槽 熔 没 时, 需 重 新 修 乔 或 压 制 网 格 抛 光 模 在 抛 光 机 上 用 铸 铁 平 模 抛 压 旋 转 中 的 抛 光 模, 可 把 沥 青 抛 光 模 上 呈 网 格 状 的 小 方 块 压 平, 用 压 板 压 过 一 但 也 可 以 达 到 此 目 的 6. 用 整 体 式 抛 光 模 作 手 工 抛 光 用 熟 石 膏 上 盘 或 其 它 一 些 上 盘 方 法 已 经 粗 抛 光 过 的 光 学 表 面 通 常 用 整 体 式 抛 光 模 整 修 成 形 这 种 光 学 表 面 存 在 象 散, 而 且 表 面 质 量 最 好 只 有 1-2 个 波 长 被 加 工 的 光 学 零 件 直 径 一 般 不 大 于 4in 大 尺 寸 光 学 零 件 最 好 用 网 格 式 抛 光 模 修 整 成 形 但 这 并 不 意 味 着 如 果 采 用 某 种 措 施 就 可 以 在 整 体 式 抛 光 模 上 抛 光 因 为 吸 附 力 使 光 学 表 面 与 抛 光 模 紧 密 接 触, 因 而 使 较 大 表 面 加 工 发 生 困 难 一 般 用 面 形 压 板 面 型 的 整 体 抛 光 模 形 成 一 个 平 坦 的 面 形 最 好 用 1-4 个 波 长 的 凸 压 板 作 补 偿, 在 整 体 式 抛 光 模 上 压 出 凹 的 面 形 把 压 板 放 在 抛 光 模 上 以 前 必 须 在 整 个 抛 光 盘 直 么 上 用 干 抛 光 粉 慢 慢 地 擦 几 下, 然 后 吹 掉 剩 余 物 如 果 用 铅 锤 将 压 板 向 下 敲 压, 则 在 短 时 间 内 ( 大 约 5min) 可 获 得 平 面 面 形 移 支 压 板 后, 检 验 抛 光 过 的 表 面, 并 确 定 表 面 的 形 状 如 果 是 凹 表 面, 则 用 乔 刀 在 中 心 挖 一 个 小 孔, 从 中 心 到 边 缘 刮 十 条 或 更 多 条 么 向 线 然 后 把 直 么 大 约 为 整 体 抛 光 模 直 径 四 分 之 一 的 小 研 平 器 将 浸 湿 的 抛 光 粉 研 平 直 到 有 清 晰 的 光 津 出 现 如 果 工 件 直 么 小, 则 把 光 这 零 件 放 在 抛 光 模 中 心, 并 用 一 只 手 住 ; 如 果 工 件 直 么 大, 则 用 两 手 抓 住 整 个 操 作 过 程 中, 各 操 作 者 经 常 有 扬 不 同, 有 的 欢 喜 一 只 因 定 椿 柱 加 工 零 件 ; 而 另 一 些 则 欢 喜 在 困 定 椿 柱 上 装 一 个 小 轴, 用 一 只 手 加 手 加 工 光 学 零 件, 而 用 另 一 只 手 旋 转 转 轴, 这 是 一 种 流 行 的 方 法 因 为 加 工 零 件 时, 操 作 人 员 可 以 坐 着 另 一 种 不 同 的 方 法 是 慢 慢 旋 转 抛 光 机 的 主 轴 ( 即 1r/min), 用 两 手 抓 住 工 件 加 工 第 21 页

49 第 三 章 手 工 抛 光 如 果 光 学 表 面 是 凹 的, 则 工 件 穿 过 模 直 径 一 半, 以 每 秒 三 个 动 程 速 率 按 z 字 形 运 动, 然 后 再 反 向 运 动, 光 学 零 件 上 压 力 是 变 化 的 如 果 光 学 表 面 有 两 个 波 长, 有 时 从 抛 光 模 上 取 下 光 学 零 件 停 抛 一 下 是 一 种 好 办 法 抛 光 时, 操 作 者 要 保 持 两 个 工 作 表 面 的 附 着 力 及 内 聚 力 加 工 凸 面 需 要 用 不 同 的 方 法 压 板 面 形 通 常 仅 凸 1 个 波 长, 将 抛 光 模 压 出 凹 的 面 形 抛 光 模 压 形 以 后, 在 抛 光 模 中 心 开 出 小 孔, 并 在 两 个 方 向 上 划 槽, 构 成 一 毓 正 方 形 用 一 只 小 研 碎 器, 在 湿 抛 光 粉 上 工 作, 使 它 保 持 一 定 的 平 面 性, 决 不 允 许 存 在 太 大 的 象 散 或 变 凸 研 平 器 必 须 在 凸 2 个 波 长 的 平 模 上 进 行 抛 光 粉 研 碎 以 后, 抛 光 模 具 有 和 的 光 泽 用 大 约 2 的 压 力 加 工 光 学 零 件, 穿 过 孔 径 的 z 字 形 动 程, 频 率 为 5 次 每 秒 有 些 操 作 者 欢 喜 用 海 棉 除 去 所 有 研 碎 的 散 料 抛 光 粉 然 后 在 抛 光 前 在 抛 光 模 上 滴 几 滴 水, 因 而 可 保 持 边 缘 不 塌 边 如 果 边 缘 边, 则 可 将 散 粒 抛 光 粉 保 留 在 抛 光 模 上 正 如 早 已 指 出 的, 象 散 曲 面 是 抛 光 中 常 出 现 的 学 学 表 面 还 有 一 种 称 之 为 马 鞍 形 面, 因 为 在 一 个 方 向 上 为 凸 面 ; 而 在 另 一 个 方 向 上, 则 是 凹 的 应 找 出 最 高 点 的 位 置, 在 该 区 域 上 使 用 最 大 压 力, 并 需 用 缓 慢 的 z 字 动 程 通 常 接 近 边 缘 的 四 个 角 上 总 有 凸 包 存 在 除 去 这 种 凸 包 是 困 难 的, 只 能 用 大 姆 指 及 中 指 局 部 修 整 法 对 这 种 凸 包 作 仔 细 的 个 别 修 饰 在 抛 光 模 重 新 工 作 以 前, 操 作 者 对 光 学 表 面 缺 陷 作 仔 细 观 是 很 重 要 的 若 光 学 表 面 有 四 分 之 一 波 长 或 更 少 误 差 时, 则 会 出 现 两 种 或 更 多 种 的 表 面 缺 陷 如 果 表 面 凸 2-3 个 波 长, 则 立 即 可 判 断, 不 必 再 等 待 光 学 零 件 发 散 完 它 所 吸 收 的 热, 凸 的 表 面 总 是 比 凹 的 表 面 变 平 的 程 度 差 一 些 加 工 下 班 或 晶 体 需 要 特 殊 的 夹 具 因 为 由 于 抛 光 热 产 生 更 大 的 表 面 面 形 变 化, 这 点 我 们 没 有 讨 论 而 特 殊 夹 具 主 要 用 来 防 止 光 学 零 件 吸 收 潜 热 塑 料 夹 具 与 薄 片 状 光 学 材 料 间 必 须 夹 进 一 块 橡 皮 垫 块 ( 见 图 3.6) 感 谢 石 英 与 下 班 制 造 棱 镜 及 单 个 制 造 的 薄 片, 通 常 要 着 手 套 零 件, 全 程 铊 从 手 上 吸 收 的 热 量 图 3.6 为 减 少 手 抛 光 潜 热, 抛 光 薄 型 光 达 到 最 小 学 晶 体 平 面 时 采 用 多 层 结 构 夹 具 第 22 页

50 第 四 章 平 面 和 球 面 样 板 的 检 验 第 四 章 平 面 和 球 面 样 板 的 检 验 首 先 是 从 浮 在 水 面 的 博 层 油 膜 上 观 察 到 干 涉 彩 色 带, 美 国 的 光 学 工 作 者 通 常 称 他 为 条 纹, 而 在 英 国 则 称 它 为 牛 顿 环 或 环 带 有 两 个 光 学 面 的 球 面 样 板 放 在 透 镜 上, 便 产 生 条 纹 干 涉 条 纹 象 浮 在 水 面 上 的 油 层 一 样, 在 透 镜 表 面 上 扩 展 开 来 本 章 讨 论 用 干 涉 条 纹 对 平 面 进 行 检 测 这 类 检 测 颇 为 困 难, 因 为 玻 璃 表 面 在 手 工 抛 光 时 会 产 生 各 种 带 区 误 差 仔 细 地 分 析 工 件, 并 了 解 工 件 的 表 面 状 态 对 操 作 者 来 说 是 很 重 要 的 一 般 光 学 表 面 上 有 两 种 明 显 的 误 差, 应 寻 找 最 差, 并 首 先 修 正 最 高 的 带 差 1 仪 器 光 学 车 间 里 要 用 到 多 种 反 射 型 观 察 器 最 通 用 的 是 直 接 反 射 观 察 器, 主 要 部 分 由 这 样 置 于 黑 箱 中 的 反 射 平 板 玻 璃 主 成 不 带 罩 的 荧 光 管 放 在 高 级 皮 纸 或 纸 薄 膜 ( 见 图 4.1), 可 以 在 大 于 十 倍 工 件 直 径 的 距 离 处 检 验 工 件 对 于 直 径 7 10in 的 大 尺 寸 3 工 件 的 正 确 观 察 距 离 应 位 于 离 条 纹 15 倍 直 径 以 上 的 地 方 现 在 许 多 光 学 车 间 用 平 面 干 涉 仪 检 验 光 学 平 面 工 件 这 类 仪 器 的 投 资 会 很 快 得 到 效 益 光 学 抛 光 面 不 会 因 戳 伤 擦 伤 划 伤 而 损 坏, 因 为 学 平 晶 不 直 接 接 触 工 件, 因 而 也 无 法 定 出 接 触 点 只 要 压 一 下 目 镜, 在 两 个 平 面 间 的 光 和 就 缩 短 了 水 总 是 向 低 处 流, 干 涉 条 纹 也 是 这 样, 所 以 很 容 易 定 出 凸 面 的 发 散 点 和 凹 面 的 会 聚 点 让 我 们 了 解 一 下 检 验 光 学 平 面 的 干 涉 计 量 法 的 一 些 情 况 车 间 平 晶 可 以 周 期 性 地 用 一 块 标 准 平 晶 进 行 检 验, 车 间 必 须 适 用 于 检 验 不 同 大 小 学 平 面 工 件 的 各 种 尺 寸 与 重 量 的 车 间 平 晶 用 大 平 晶 检 验 小 型 棱 镜 和 其 它 小 型 工 件 是 图 4-1 不 适 宜 的 2 干 涉 条 纹 的 判 读 判 断 平 面 是 的 还 是 的 必 须 遵 循 一 些 基 本 规 则 当 一 块 检 验 平 晶 置 于 另 一 块 平 面 上 时, 就 会 形 成 接 触 点 和 空 气 尖 劈 例 如 一 块 平 晶 放 在 圆 柱 形 表 面 或 马 鞍 形 玻 璃 表 面 上 形 成 两 个 接 触 点 ; 一 块 平 晶 放 在 上 在 面 中 央 形 成 一 个 接 触 点 两 个 表 面 间 的 空 气 尖 劈 的 厚 度 决 定 其 倾 斜 度 一 个 手 指 压 在 平 面 样 板 上 能 改 变 尖 劈 的 位 置, 一 个 手 指 压 地 平 面 样 板 上 能 改 变 尖 劈 的 位 置, 但 接 触 点 就 在 加 压 点 上 这 就 得 出 如 何 判 别 的 要 点 如 果 条 纹 曲 线 向 玻 璃 表 面 受 压 点 移 动, 它 就 是 面 或 低 的 同 理, 如 果 移 开 受 压 点, 就 是 面 或 高 的 每 一 个 受 压 点 都 可 检 验 工 件 ; 当 平 面 样 板 受 压 时, 条 纹 会 回 到 原 接 触 点 轻 微 的 面 或 其 它 不 规 则 性 的 出 现 会 产 生 不 同 的 条 纹 图 形 明 显 的 玻 璃 表 面 带 区 误 差 有 如 图 所 示, 显 然, 带 区 误 差 可 以 出 现 在 任 何 直 径 上, 这 些 典 型 的 球 形 条 纹 图 形 仅 仅 是 代 表 性 的 例 子 把 样 板 放 在 光 学 表 面 上 时, 要 注 意 以 下 几 点 : 表 面 要 用 柔 软 而 光 滑 的 毛 巾 擦 净, 然 后 用 毛 第 23 页

51 第 四 章 平 面 和 球 面 样 板 的 检 验 刷 除 去 大 尘 粒 和 毛 巾 纤 维 物, 再 把 样 板 并 轻 轻 放 上, 以 防 意 外 事 故 图 4-2 其 它 一 些 不 同 的 条 纹 图 形 见 图, 有 一 种 是 既 有 面 又 有 面 的 球 形 象 散 表 面 这 种 表 面 大 部 分 图 4-3 是 由 于 在 抛 光 模 上 修 正 棱 镜 的 角 度 时 施 力 集 中 于 一 点 而 产 生 的 图 4-4 另 一 种 象 散 表 面 是 马 鞍 形, 它 常 在 薄 型 未 然 学 平 面 和 球 面 工 件 上 产 生 这 时 是 指 有 两 个 或 第 24 页

52 第 四 章 平 面 和 球 面 样 板 的 检 验 四 个 接 触 点 或 高 边 如 果 有 两 个 接 触 点, 一 处 是 面 另 一 处 是 面 ( 常 见 于 矩 形 工 件 ) 如 果 两 个 或 四 个 接 触 点 位 于 工 件 边 角, 则 可 观 察 到 图 中 的 图 形 3 平 面 干 涉 仪 的 使 用 平 面 干 涉 仪 是 一 种 用 来 测 试 诸 如 抛 光 晶 体 玻 璃 和 抛 光 金 属 表 面 平 面 性 的 光 学 仪 器 它 也 可 用 于 检 验 平 行 平 面 的 平 行 度 在 标 准 参 考 样 板 和 工 件 表 面 间 没 有 实 际 的 接 触, 这 就 免 除 了 昂 贵 学 学 样 板 的 使 用 与 移 动 损 耗 这 种 分 离 式 的 测 试 方 法 也 避 免 了 在 工 件 表 面 上 出 现 压 痕 与 擦 伤 平 面 干 涉 仪 的 光 源 是 由 舌 簧 式 水 银 灯 分 滤 出 的 波 长 为 5460A 戴 威 逊 D-305 型 干 涉 仪 见 图 4-5 图 4-5 干 涉 仪 尺 寸 范 围 直 径 为 2-12in 图 4-6 是 一 种 简 单 价 廉 的 平 面 干 涉 仪 平 透 镜 的 材 料 是 经 过 精 选 的 无 条 纹 的 玻 璃 陶 瓷 或 石 英 如 果 只 有 细 小 条 纹 进 入 观 察 视 野, 则 可 忽 略 之 透 镜 焦 比 大 约 为 f/6.0 其 光 路 一 块 图 4-6 或 两 块 光 学 平 面 反 射 镜 折 叠 组 成 一 种 紧 凑 的 系 统 4 教 学 上 使 用 的 检 测 面 形 的 莫 尔 条 纹 学 习 如 何 根 据 干 涉 条 纹 判 断 表 面 质 量 对 于 初 学 的 学 学 技 术 人 员 来 说 是 有 一 定 困 难 众 所 周 知, 单 色 光 源 在 两 个 平 面 或 互 配 的 两 个 球 面 上 将 产 生 牛 顿 环 和 干 涉 条 纹 而 非 光 学 元 件 用 一 个 简 单 的 光 学 装 置 可 以 获 得 莫 尔 条 纹 图 4-7 为 罗 契 光 栅 测 量 表 面 面 形 的 简 单 结 构 图, 即 在 打 开 的 书 的 不 同 倾 斜 可 以 看 到, 面 第 25 页

53 第 四 章 平 面 和 球 面 样 板 的 检 验 的 倾 斜 区 在 书 脊 下, 面 倾 斜 区 在 翻 动 书 的 一 边 非 接 触 的 光 学 方 法 产 生 莫 尔 条 纹 的 应 用 为 物 理 实 验 室 提 供 了 一 个 向 学 生 演 示 光 干 涉 的 某 些 性 质 的 实 验 装 置 中 观 察 到 的 莫 尔 条 纹 是 由 直 线 型 罗 契 光 栅 检 验 圆 柱 偏 斜 而 形 成, 圆 型 莫 尔 条 纹 与 牛 顿 环 相 似, 它 由 圆 光 栅 检 验 带 有 象 散 形 状 的 圆 型 轮 廓 所 形 成 对 于 位 置 1, 罗 契 光 栅 放 在 书 脊 附 近 明 显 的 面 上, 用 铅 笔 的 橡 皮 头 压 在 光 栅 中 心, 手 指 施 加 压 力, 随 着 光 栅 受 力 的 增 加, 正 象 水 向 下 流 一 样, 条 纹 向 光 栅 边 缘 移 动 ; 对 于 位 置 2, 罗 契 光 栅 放 在 翻 动 处 附 近 的 面 上, 可 以 观 察 一 随 着 该 光 栅 中 心 受 力 的 增 加, 面 条 纹 移 向 中 心 还 可 以 用 另 一 种 方 法 来 判 断 平 晶 或 球 面 样 板 在 表 面 上 构 成 的 条 纹 这 种 方 法 观 察 者 要 上 下 摆 动 自 己 的 头, 对 于 面, 头 向 下 摆, 条 纹 向 内 移 动, 即 向 光 栅 中 心 移 动 ; 头 向 上 摆, 条 纹 向 外 移 动 对 于 面 则 相 反 在 此 光 程 的 增 减 实 际 上 是 由 于 改 变 了 观 察 点 在 白 光 下 很 难 观 察 到 莫 尔 条 纹 的 移 动 在 单 色 光 下 能 形 成 较 细 的 条 纹, 容 易 观 察 到 它 的 移 动 这 也 许 是 第 一 个 在 单 色 光 下 将 莫 尔 条 纹 牛 顿 环 或 观 察 点 的 变 化 联 系 在 一 起 的 实 验 图 4-7 习 题 : 1 制 作 一 块 直 径 2in 厚 度 1/6in 的 派 勒 克 斯 玻 璃 平 板 一 面 抛 光 到 优 于 一 个 条 纹, 另 一 面 抛 光 到 优 于 1/10 波 长 ; 表 面 不 规 则 程 度 应 小 于 1/20 波 长 2 制 作 一 块 矩 形 平 板, 长 度 为 宽 度 的 两 倍, 厚 度 为 宽 度 的 1/10 一 个 面 抛 光 到 优 于 一 条 条 纹 ; 另 一 面 抛 光 到 优 于 1/10 条 条 纹 ; 不 规 则 程 度 小 于 1/ 20 条 纹 3 指 出 平 面 干 涉 仪 与 标 准 样 板 比 较 的 四 个 优 点 4 在 大 型 光 学 样 板 ( 平 晶 ) 上 观 看 少 于 五 光 圈 的 条 纹 时 会 在 什 么 现 象? 第 26 页

54 第 五 章 玻 璃 的 均 匀 性 检 验 第 五 章 玻 璃 均 匀 性 的 检 验 光 学 元 件 的 玻 璃 均 匀 性 检 验 是 一 种 基 本 检 验, 因 为 大 的 不 均 匀 性 无 法 在 光 学 抛 修 中 消 除 操 作 者 必 须 了 解 他 所 加 工 的 玻 璃 即 使 玻 璃 均 匀 性 符 合 MIL174-A 的 指 标 有 时 仍 不 能 满 足 要 求, 所 以 要 用 一 种 简 单 方 法 进 行 检 验 本 章 中, 叙 述 玻 璃 均 匀 性 的 检 验 方 法 分 为 三 部 分 : 威 廉 姆 斯 干 涉 仪 激 光 干 涉 仪 和 巴 比 特 裣 干 涉 仪 在 检 验 玻 璃 时 应 制 成 具 有 一 定 精 确 度 的 平 行 平 南, 其 精 度 必 须 达 到 可 以 同 时 观 察 到 透 射 条 纹 和 反 射 条 纹, 也 就 是 就 试 件 平 行 度 必 须 在 20 以 内 在 此 将 讨 论 三 类 干 涉 仪 威 廉 姆 斯 干 涉 仪 系 利 用 两 个 球 面 镜 ( 曲 率 半 径 接 近 相 等 ), 球 面 的 曲 率 半 径 对 就 被 检 玻 璃 的 厚 度 符 合 穆 翟 激 光 干 涉 仪 使 用 f/8 的 抛 物 面 镜 另 一 类 干 涉 仪, 即 巴 比 特 补 偿 器, 基 本 用 途 是 测 量 玻 璃 中 的 应 力 1. 威 廉 姆 斯 干 涉 仪 由 于 气 泡 室 风 洞 和 大 型 天 文 望 远 镜 的 出 现, 需 要 高 均 匀 性 的 大 块 厚 玻 璃 有 的 玻 璃 直 径 为 150cm, 厚 度 16cm 威 廉 姆 斯 干 涉 仪 提 供 了 一 种 低 耗 费 的 检 验 玻 璃 均 匀 性 的 方 法 这 种 仪 器 也 可 用 于 检 验 平 行 平 面 的 平 行 度, 并 为 制 造 分 光 板 提 供 了 一 种 检 验 方 法 威 廉 姆 斯 干 涉 仪 的 光 学 系 统 简 单, 在 大 多 数 光 学 车 间 或 实 验 室 里 都 可 找 到 零 件 或 自 行 制 造, 其 光 学 原 理 见 图 5-1 两 块 球 面 镜 的 球 面 性 为 1/32 波 长, 并 有 相 同 的 曲 率 半 径 和 直 径, 其 镜 面 互 成 90 放 置, 其 中 一 击 剑 安 装 在 导 轨 上, 以 便 对 固 定 球 面 镜 作 调 整 在 一 般 的 光 学 车 间 中, 球 面 镜 直 径 为 30.7cm 曲 率 半 径 为 310cm( 曲 率 半 径 可 以 在 50mm 范 围 内 变 化 ) 这 种 仪 器 适 用 于 厚 度 为 5~200mm 的 玻 璃 对 于 厚 度 大 于 200mmr 玻 璃, 要 求 R/D 为 14 图 5-1 在 三 脚 架 上 放 置 一 块 小 型 分 束 器, 并 大 致 处 于 两 块 球 面 镜 的 半 径 夹 角 内 因 为 这 是 等 光 程 干 涉 仪, 接 近 等 厚 玻 璃 的 补 偿 器 须 放 置 在 靠 近 分 束 器 处, 由 于 光 束 锥 角 很 小 所 以 实 质 上 不 会 对 结 果 产 生 什 么 影 响, 仪 器 光 源 需 要 0.2mm 直 径 的 针 孔 和 舌 簧 式 水 银 灯 其 中 一 块 反 射 镜 须 镀 分 光 铝 膜, 另 一 块 可 以 不 镀 膜 干 涉 仪 的 调 试 要 求 较 高, 在 安 放 被 检 样 品 ( 平 行 平 面 零 件 ) 和 补 偿 品 前 必 须 先 调 零 两 块 球 面 镜 要 调 到 可 以 在 分 束 器 中 观 察 到 反 射 象, 然 后 使 象 重 叠 首 先 有 小 的 圆 条 纹 出 现, 随 着 可 调 球 面 镜 的 调 整, 圆 条 纹 由 小 变 大, 直 到 可 图 5-2 以 观 察 为 止 当 出 现 间 隔 大 约 为 1in 等 间 距 的 直 条 纹 时, 则 把 被 检 样 品 和 补 偿 器 安 放 在 各 自 第 27 页

55 第 五 章 玻 璃 的 均 匀 性 检 验 的 位 置 上 由 于 玻 璃 厚 度 不 均 匀 或 与 补 偿 器 的 楔 角 不 同, 通 常 仍 需 作 进 一 步 调 试 与 所 有 长 干 涉 仪 一 样, 扰 动 的 空 气 流 会 影 响 威 廉 姆 斯 干 涉 仪 为 此, 可 将 仪 器 封 闭 在 硬 纸 板 制 的 隔 离 罩 中, 或 者 将 球 面 镜 的 R/D 值 缩 小, 使 仪 器 结 构 按 比 例 缩 短 例 如, 如 果 玻 璃 厚 度 小 于 25mm, 则 R/D 值 可 取 7 检 验 的 均 匀 性 样 品 玻 璃, 其 粗 抛 光 平 面 的 平 行 度 必 须 达 到 20 并 使 150mm 直 径 区 域 内 达 到 不 超 过 一 个 波 长 的 表 面 精 度 因 为 还 要 检 验 被 检 样 品 的 菲 索 反 射 条 纹, 所 有 的 玻 璃 样 品 应 靠 近 镀 膜 反 射 镜, 这 个 问 题 在 下 一 节 将 仔 细 地 讨 论 玻 璃 补 偿 器 放 置 在 靠 近 分 束 器 处, 并 与 玻 璃 样 品 厚 度 相 当 可 调 反 射 镜 架 和 分 束 器 一 样, 也 要 进 一 步 调 试, 以 使 两 块 反 射 镜 的 反 射 象 相 互 重 叠 当 观 察 到 圆 条 纹 时, 可 调 反 射 镜 沿 着 轴 向 调 试, 使 条 纹 间 隔 增 加 这 才 是 正 确 的 调 试 方 向 移 动 可 调 反 射 镜, 使 条 纹 间 隔 大 约 为 1 英 寸. 如 果 被 检 样 品 均 匀, 则 条 纹 应 是 平 行 等 距 工 透 射 条 纹 可 能 会 因 穿 过 光 路 中 的 空 气 流 而 发 生 飘 动 现 在 我 们 对 玻 璃 的 均 匀 性 作 定 性 的 快 速 检 测 先 找 出 间 隔 为 1 英 寸 的 平 行 条 纹 的 区 域 ( 见 图 5.2 所 示 图 案 ) 并 用 软 钢 笔 标 出, 再 用 在 水 平 面 内 移 动 条 纹 的 办 法 检 查 一 遍, 圈 出 不 均 匀 区 间 检 测 时 条 纹 会 象 打 开 水 龙 头 的 水 一 样 溢 出 一 些 玻 璃 疵 病 可 参 阅 图 5.3 和 图 5.4 虽 然 某 些 有 疵 病 的 玻 璃 不 能 制 作 棱 镜, 但 可 用 于 制 作 其 他 用 途 的 光 学 零 件 图 5-3 图 穆 翟 干 涉 仪 穆 翟 干 涉 仪 是 大 型 干 涉 系 统 中 价 格 最 便 宜 的 一 种 图 5.2 所 示 为 牛 顿 准 直 仪, 它 是 由 一 块 30cm 焦 比 为 f/4.0 的 抛 物 面 反 射 镜 和 低 功 率 可 同 激 光 光 源 ( 大 约 0.5mw) 及 10 倍 或 20 倍 显 微 镜 组 成 的 准 直 仪,0.25in 抛 光 轴 承 滚 珠 可 以 代 替 显 微 物 镜, 如 图 5-2 虚 线 所 示 ( 出 可 见 第 二 十 章 ) 当 没 不 楔 角 或 略 微 有 些 楔 角 的 平 行 平 板 置 于 平 行 光 中 即 准 直 光 束 中 时, 就 会 投 影 出 对 f/4.0 的 抛 物 面 反 射 镜 和 低 功 率 可 见 激 光 光 源 ( 大 约 0.5mw) 及 10 倍 或 20 倍 显 微 物 镜, 如 图 5-2 虚 线 所 示 ( 也 可 见 第 二 十 章 ) 当 没 有 楔 角 或 略 微 有 些 楔 角 的 平 行 板 置 于 平 行 光 中 即 准 直 光 束 中 时, 就 会 投 影 出 对 f/4.0 焦 比 的 抛 物 镜 校 正 球 差 的 横 向 切 变 干 涉 图 这 是 一 类 有 多 种 用 途 的 干 涉 仪 因 为 准 直 光 束 中 的 元 件 稍 加 改 变 和 重 新 配 置 就 可 用 干 涉 法 检 验 平 行 平 面 透 镜 等 由 于 人 们 对 光 学 玻 璃 和 晶 体 均 匀 性 的 检 验 感 兴 趣, 使 这 种 干 涉 仪 得 到 了 广 泛 的 应 用 2.1 条 纹 条 纹 就 是 脉 纹 或 纹 路, 其 折 射 率 与 周 转 玻 璃 不 同 这 便 于 仔 细 观 察, 在 横 向 切 变 干 涉 图 纺 图 见 图 5.3 如 果 被 检 的 玻 璃 样 品 未 能 经 抛 光, 可 将 两 块 已 抛 光 过 的 平 行 平 面 板 用 匹 配 的 折 射 液 粘 附 在 样 品 的 两 个 细 磨 表 面 上 各 种 折 射 率 的 匹 配 折 射 液 可 以 买 到 或 自 行 配 制, 平 行 平 面 板 的 平 行 度 必 须 优 于 10, 两 面 都 抛 光 到 优 于 1/4 光 圈 的 质 量, 并 进 行 条 纹 度 检 验 因 为 粗 条 纹 在 成 象 系 统 中 会 引 起 明 显 的 光 斑, 而 许 多 细 而 模 糊 的 条 纹 可 能 产 生 光 散 射 并 使 象 不 清 晰, 所 经 棱 镜 选 料 时 要 切 除 这 些 粗 条 纹 也 可 用 类 似 方 法 对 样 品 进 行 刀 口, 大 型 窗 口 用 刀 口 检 验 可 以 判 断 脉 纹 般 的 条 纹 是 否 沿 着 玻 璃 毛 坯 横 断 面 方 向 延 伸, 如 果 条 纹 出 现 在 垂 直 方 向 或 成 锯 齿 形, 则 应 放 第 28 页