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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包括數控小工具拋光、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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對采用傳統瀝青和聚氨酯拋光技術以及磁流變加工技術所加工的石英玻璃元件表面進行了實驗。實驗發現,傳統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,其可能為傳統加工與MRF不同的加工機理所導致。傳統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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