[發明專利]小尺寸KDP晶體表面磁-射流清洗裝置及清洗工藝

有效

• 申請號: 201510020968.5
• 申請日: 2015-01-15
• 公開（公告）號: CN104607420A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 劉增文;黃傳真;王軍;朱洪濤;劉含蓮;徐國強
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B08B7/04
• 分類號: B08B7/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙妍

技術領域

本發明涉及一種小尺寸KDP晶體表面磁-射流清洗裝置及清洗工藝。

背景技術

磷酸二氫鉀(KDP)晶體由于具有各向異性、透過波長領域寬、激光損傷閾值高的特性，被廣泛用于制造電光開關、電光調制器、高速攝影快門等電光元件。由于KDP晶體能夠生長成數十厘米以上的超大型晶體，所以KDP晶體是唯一可用于激光核聚變光學系統倍頻器件和Pockels盒的非線性光學材料。但其軟、脆、易潮解以及對溫度變化敏感等特點使其成為公認的難加工光學材料。目前，KDP晶體常用的加工工藝有：通過切割獲得所需要的尺寸，通過精密車削、銑削、磨削等獲得較高的平面度，通過表面拋光特別是磁流變拋光以獲得較好的表面形貌。磁流變拋光是將由鐵粉(粒徑1-3μm)和大分子有機化合物組成的拋光液注入磁性拋光輪和KDP晶體表面之間，磁性拋光輪高速旋轉，帶動鐵粉剪切去除晶體表面凸點以獲得較好的表面形貌。但是磁流變拋光后晶體表面殘留鐵粉和拋光液，影響晶體的光學性能。目前，有關KDP晶體表面清洗方法和清洗技術的研究較少，國內清洗KDP晶體表面雜質的方法主要有兩種，一種方法是利用“浸泡—吸干—擦拭”方法清洗，此方法對拋光液的清洗效果較好，對鐵粉特別是嵌入晶體內部的鐵粉去除困難，且效率低、效果差，清洗過程中表面容易引起損傷。另一種方法是離子束拋光去除晶體表面固體顆粒，其缺點是成本高，晶體表面拋光液清洗效果差。國外對KDP晶體清洗技術進行封鎖，很少有報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種小尺寸KDP晶體表面磁-射流清洗工藝。

為解決以上技術問題，本發明提供的技術方案為：

一種小尺寸KDP晶體表面磁-射流清洗裝置，包括固定裝置和清洗輪，固定裝置為中空的柱體，中空的部分為第一清洗液通道；所述清洗輪由強力磁鐵制成，包括第一橫截面和第二橫截面，所述清洗輪通過第一橫截面的中部固定在所述固定裝置一端的橫截面上，清洗輪的中部也設有與固定裝置上的第一清洗液通道共軸相通的第二清洗液通道。清洗輪的第二橫截面設有與第二清洗液通道相通的導流槽，導流槽與第二清洗液通道之間的連接為弧形連接，所述導流槽以清洗輪的第二橫截面的圓心為一端點，在清洗輪的第二橫截面呈發散狀分布。

優選的，所述固定裝置和清洗輪一體成型。

優選的，所述導流槽至少為2條。

優選的，所述導流槽為沿清洗輪第二橫截面徑向的直線。

優選的，所述導流槽為曲線狀。

本發明采用磁-射流技術清洗小KDP晶體表面，具體的清洗工藝包括如下步驟：

(1)將KDP晶體安裝在數控機床的主軸上，并且將清洗裝置固定在數控機床的工作臺上；

(2)調整清洗裝置與KDP晶體表面之間的間隙，間隙太小清洗過程中清洗輪會損傷晶體表面，間隙太大，無法封住清洗劑形成射流；

(3)通過對清洗劑進行加壓，使清洗劑注入清洗裝置中，然后通過壓力控制裝置調節清洗劑的壓力，達到最佳的清洗效果；壓力太大，損傷晶體表面，壓力太小，射流清洗效果差；

(4)啟動數控機床，使清洗裝置和KDP晶體之間相對旋轉，并且通過調節數控機床來調節清洗裝置和KDP晶體之間的相對轉速，使達到最佳清洗效果；

(5)利用數控機床使清洗裝置和KDP晶體表面之間作相對平面運動，這樣可均勻清洗KDP晶體的整個表面。

通過以下方式對清洗劑進行加壓：空壓機產生壓縮空氣，使氣液增壓泵將清洗液箱中的液體帶到蓄能器中，蓄能保壓，通過調節壓力控制閥的開度來調節清洗劑的壓力。

優選的，所述清洗劑為低分子有機溶劑。

優選的，所述低分子有機溶劑為乙醇、異丙醇、丙酮和乙醚中的一種或者幾種的混合溶液。

優選的，所述清洗裝置的清洗輪的下表面與KDP晶體表面之間的間隙(h)調整范圍為：0.02-0.5mm。

優選的，所述KDP晶體的轉速范圍為：0-200rpm。

優選的，所述KDP晶體的平面運動速度的調整范圍為：0-500m/min。

優選的，所述清洗劑的壓力調整范圍為：0-10MPa。

優選的，所述步驟(4)中，清洗裝置靜止，KDP晶體在數控機床主軸的帶動下相對于清洗裝置旋轉。

優選的，所述步驟(5)中，清洗裝置在數控機床的帶動下相對于KDP晶體的平面運動。

KDP晶體磁流變拋光后表面主要殘留拋光液和鐵粉，拋光液是二乙二醇丁醚，拋光后，拋光液形成薄膜附著在晶體表面；鐵粉有的被拋光液粘附在晶體表面，有的在拋光壓力下嵌入晶體表面。