光学加工技术
http://www.science-project.com/_members/science-projects/tblib/labopticalwork/laboptics.html 晕！全英文的，有中文版的吗？ 光学实验室工作来源：程序在实验物理
由约翰强
导言。在这一章中，我们将介绍制作所需的镜子，棱镜，干涉仪，镜头和光学等表面技术。这些工具的光学表面的特点是被远远超过普通加工和地面准确。事实上，敏感的百万分之几英寸的光学测试是必要的，显示其缺乏真正的完美。由于我们这里关注高精密工作，在这种错误通常比光波长少，我们不包括平板玻璃，廉价镜头使用方法，以及其他商业作品，其中的耐受性也更大。
这里描述的技术的目的主要是指导研究人员发现谁是可取或必要的准备他自己的光学表面。
但无论如何应在工人设置任务是生成一个非常准确的抛光表面。因此，我们将第一组的一般没有详细的参考技术正在取得什么涉及。后来，我们将会把特别程序。
一般程序。玻璃或其他材料上的光学表面上是准备先大致形成所要求的形状。例如，在一个镜头的情况下，第一步将包括切割出的玻璃盘。一个棱镜将首次从地面锯或一个较大的块粗糙的尺寸。建议的表面本身产生更精确，然后通过适当的圈磨时间。表面粗糙的地面与碳化硅磨料约先，以符合其规格。然后，细化，使用更精细的磨料研磨，直到最后与最优秀的金刚砂面粉终止。磨削是定期中断与直尺，模板，千分尺，球径或测试。经过精细研磨，表面抛光音高一圈，胭脂。最后是使尽可能接近完美的规格为“塑造”，即，通过与当地修饰抛光工具需要。这些计算是按照微妙的光学测试。
理论研磨和抛光。光学研磨和抛光都是一样的，这两个要求的材料比玻璃更难使用。这种材料是用在松散的砂砾或细粉末状。这两个操作都在不同的磨粒和粉末的研磨是一起工作过的表面用硬的工具，无论是一般的玻璃或铸铁制成，而抛光工具是由软基材料制成的使用。一种制备精密光学表面抛光的工具通常是由一些沥青和蜡的软基料的组合。纸布和木材通常用于抛光，其中没有多大精度要求案件的工具。
图。 1。
磨削过程依赖于特征贝壳状过高时产生的压力施加在玻璃表面到一个点断裂。表面上所施加的研磨或砂粒单粒子的压力，因为它是热轧之间的工具和工作，大约积聚超出了玻璃强度的压力，在一个芯片上去除产生。图说明了这一点。 1。碳化硅和金刚砂磨料通常使用。这个过程的效率主要取决于对磨粒的清晰度。碳化硅磨料分解速度比金刚砂，虽然他们比金刚砂更难。裂隙碳化硅磨料有锐边，因此他们磨快。 Ellison1说，碳化硅研磨六如金刚砂倍。碳化硅是用于粗磨粒第一档次，最后细金刚砂成绩。天然金刚砂（刚玉）削减约两倍人造金刚砂快。刚玉碳化硅生产比任何人造金刚砂或光滑的表面，是一个，因此，最好的最后打磨。
各种磨料的硬度是表示在莫氏硬度扩大规模。 （见表一）
从实际的角度来看，我们可以认为，抛光操作是一个刨process.2出现的磨粒固定在该工具的，通常是软质材料本身自动间距，使自己的晶体表面平行的方向运动的工具，并平行于表面的平面。从而形成一个复杂的刮刀。由于在玻璃这个动作，每个磨粒高度自动调节的软支持，使其产生良好的光滑的切面。移除的玻璃冲走液体润滑剂，通常是水。滑行动作开始对“山”的山峰，结果从精磨和抛光生产全有在第一次中风。抛光工具的删除额外glass持续运行，从而使高原和丘陵成为最终刨下到山谷的最深水平。表面的任何特定平台性能不受抛光继续改善，这是被视为完全是从第一笔抛光。图说明了这一点。 2。经过一整表面变得均匀打磨，抛光工具进一步与其他玻璃删除工作。在建立一个实验非球面镜头，多达三十一千分之一英寸的玻璃已被删除通过抛光。
图。 2。
抛光方法。玻璃可成功地与几乎任何罚款研磨抛光，提供了合适的软，高产支持使用。对于某些类型的工作，例如，磨边镜凡在不规则表面无所谓玻璃是用碳化硅或金刚砂抛光工具收取木材。玻璃可能是抛光胭脂，无论是红黑色的磁性氧化物或氧化物，用木炭或氧化锡也。不过，最满意的抛光材料，普通光学工作胭脂。玻璃，石英，金属反射镜，方解石，萤石和表面上是最好的抛光蜡或沥青工具胭脂。抛光剂的各种行动取决于支持类型，是否布，纸，或用沥青，对被抛光材料的硬度，并在润滑方法。这是一些代理商使用时用蜡或沥青工具和水润滑漠不关心抛光使用时是相当有效的在一张纸上圈干燥。对于纸抛光，锡（腻子粉）氧化物是常用的。铬氧化物（）的建议进行抛光，如不锈钢，分别是“攻击”的胭脂某些金属。
图。 3。
为抛光刀具材料可能是一个软金属铜，铅或铝。工具制成的，有时还为抛光的矿物质，是用显微镜检查标本用这些金属薄。 Levigated通常采用氧化铝作为磨料这种类型的工作。
在精密光学抛光工作中使用的工具是由沥青或沥青和蜡化合物，用布或对一些商业产品中使用的纸张所面临的工具对比。玻璃抛光布抛光机上惊人的速度，但它表现出一种独特的颗粒“柠檬皮”表面。这种抛光方法通常用于制造平板玻璃。一般纸抛光产生比布表面更好一些，但很少，除了物美价廉的镜头，如廉价的手放大镜等，用于制造。所有的纤维性质的抛光工具产生“柠檬皮”表面。
程序为3至6英寸，直径和更大的光学表面。该技术将成为我们第一次治疗的核心是特别适合于在玻璃或石英工作3至6英寸直径或更大的表面决策。有关的程序是根本，同样适用于反射镜，透镜，或棱镜。这里的治疗方法是溶解氧克斯，配镜师执业威尔逊山Observatory.3与此程序相关使用在某些方面有所不同，在书中描述的经典的英格尔斯在业余，波特，例如Ellison.4决策和望远镜，在他们的著作，他们建议用下面的工作的工具，而在这里我们主要利用了对工作的首要工具的方法治疗。
图。 4。
切割和粗加工的工作。这项工作，无论是一面镜子，一个镜头，或棱镜，往往可以从股票的平板玻璃切割粗糙形状与普通砂轮切割机，玻璃切割机最常见的形式，这是切割打磨用于各种在所有的普通玻璃的厚度。刀具是隔着玻璃表面绘制一次肯定有足够的压力，以纪念玻璃。它不应该来回跑在同一直线上。后玻璃被“标记”，它是按弯剪，如图所示，例如在图，它拿走。 3。平行下巴钳子，也显示在图。 3，是为使狭窄的削减非常有用。破也可能始于轻轻拍打着把手上的刀所提供的小轮旋钮上的背面玻璃对面的标志。
图。 5。
在切割厚板玻璃的程序是润滑与松节油或煤油轮刀切割之前作出。玻璃被标记后，开始与破钝凿。凿举行坚决反对在玻璃背面直接指向对面的标志和一个小锤子轻轻地拍打着急剧下降。的边缘凿应平行于该商标。它的玻璃具有很好的支持，刀唛倒在布或垫面上。当打破已经开始，这是与领导一起切凿。
非常薄的玻璃是最好的钻石切割点，尤其是安装并为此purpose.5削尖
图。 6。
如果磁盘是理想，玻璃是首次降息广场，墙角，然后切一块给一个多边形逼近所需的形状。粗糙的边缘可能会被持反对一回转盖板铸铁用碳化硅和水的混合物喂养磁盘玻璃。 （见图。5。）此外，玻璃盘上可能安装的金属板蜡中的车床主轴箱。由于它是旋转，边地上，铁工具，这是美联储，水与金刚砂，如图所示。六轻有弹性的工具是一个建议。油布应该用来保护车床，使磨料没有进入其工作的方式或部件。
图。 7。
饼干切割器。小磁盘的切割（高达约6英寸，直径）由玻璃砖常用的方法的一种手段是“饼干切割器，”这是一个简单的铁或黄铜薄壁管安装在钻床所示图。 7。旋转管是美联储在玻璃，碳化硅和水被用勺子应用。图。 7还显示了中央供料的新方法。为了防止切削刀具饼干时透过玻璃去，这是很好地把它与蜡蜂蜡一个辅助的支撑板。 60或90级碳化硅，除了应采用精密切割或细腻，做工精细的削减，在这种情况下120级碳化硅应该被使用。刀具将削减更迅速，如果不是水混合物的松节油和樟脑与碳化硅使用。这种混合物的比例应该是5克樟脑至1 / 2升松节油。
图。 8。
对角镜如一个小望远镜牛顿对角，可切出一个更大的想出用饼干切割平面镜。较大的镜子是安装在钻孔机以45角度，以对平板玻璃支持蜂蜡巩固。这是削减的方式如图所示。 8。通常情况下，该单位前也涂有盖玻璃，贴在用蜂蜡，以防止刮伤表面与磨料想通。镜子从而切出一个轻微的转向可能发展后续优势。但是，如果切的边缘，现在有一个粗糙的地面，是用木头和金刚砂抛光，镜子的数字通常会变得平坦了。 （这有时也被称为特怀曼现象。）
图。 9。
玻璃锯。带和玻璃砖的玻璃隔绝用锯厚的股票。最简单的和这些最简单的设置是所谓的“泥看到，”如图所示。 9（a）条。它由一组与软板碳化硅和水的混合物喂养铁旋转盘。有时，糖，糖浆，滑石粉，甘油，或膨润土（特别好）加入到这种混合物，使碳化硅坚持以刀片和解决，以防止在水库泛了碎。通常的结构允许一个边缘看到动用的“泥”，或金刚砂的混合物，这是一盘盘低于举行。这项工作将是一个平衡slabbed表支持，并反对锯举行了轻微的压力。
一个金刚石锯片铣刀片帮的有效形式。在金刚石锯片显示在图的底部。 5月9日作出如下：如图所示钻石粉在（b）和成一个圆盘的刻痕收取编制，载于（c）项。这些缺口是在推出所示（四）举行的钻石粉末，给锯清除。在操作中锯片润滑与水或煤油清洗。
改性德雷珀机。一旦棱镜，透镜，反射镜，或其他空白被切断时，在研磨和抛光的曲线和搞清楚他们可能会进行手工或用研磨和抛光机无论所涉及的业务。像图中显示的一体机。 10，所谓的修改德雷珀机，是合适的。
图。 10。注意，这里显示万向节用于粗磨只。细研磨，抛光，该工具连接到一个支点和插座安排横担。见图。 16至20。
该工具所提出的修改德雷珀机横向在整个工作薄的椭圆形脸中风。此行程所控制幅度的调整抛出曲柄。可安排的行程由一个可调导轨，使其要么是径向或弦在运动方面的工作。该工具可能被允许自由旋转，也可能是由皮带驱动。此外，该工具可能会被加载，以增加它的压力，也可能是平衡，以减少其对工作压力。在其上安装工作表驱动旋转约2 RPM功率
支持这项工作。这是非常重要的支持这项工作，否则它会发展散光，光工作诅咒。
首要的是使修改后的德雷珀研磨机台转身0.001至0.003英寸的凹，的大小而定。这是再覆盖一层薄和油布感到截至图的底部。 10。这支持了其平面玻璃底部均匀，有效地防止在所有的操作柔性。当镜头是正在制定第二表面，飞机玻璃凹面工具，是在第一面的磨削加工使用的罚款用于支持磨盘上的工作。该工具首先安装在桌子上凹的一面朝上。然后，它是覆盖着的镜头感觉和它身上。
图。 11。许多工人会选择有在一个较低的水平，3至4英尺，比这里显示的工作。注：本图中显示的操作是左撇子
这项工作是支持的表laterally由三个边弧，其中应适当整齐不要施加除非是必要的平衡工具的作用产生的侧向力的任何压力，它的空白边缘。这项工作是在边缘移动支持周围不时在研磨和抛光均匀分布四周的镜子边缘，这些力的作用，避免引进时的散光。
这项工作，如果它是一面镜子或镜头，准备通过它的脸和背部有细地面并用旋转的铸铁作为松散的砂砾如图圈平行。 5。
的边缘，然后轻轻地圆，倒角。最后，边用木工具打磨精细碳化硅颗粒。
磨削在工作曲线。全尺寸磨如铜，黄铜，或软铁，当转向半径曲率一个明确的强硬五金工具，将重现，在玻璃这个半径。软金属表面变得粗糙，被控明显是不穿时，它是基于脆如玻璃材料。另一方面，铸铁工具，在磨削过程中慢慢改变，玻璃工具在大约相同的工作率的变化。
使一个手工6英寸的镜面传统的方法是使用两个同等磁盘的玻璃，一为工作和作为研磨工具等。研磨完成如图所示。同在一个公司工作11座安装，其高度是可选的。配了眼镜，因为他招走与该工具解决它。压力是适用于与右手大拇指的刀具中心。该工具是一个逆时针旋转方向的手指，因为它是整个工作的右侧抚摸。当弦stroke是，上盘和下成为凹凸。通过这种方法的控制一定数额确定经营者。他可能会继续研磨，增加表面的曲率所有的时间，直到达到预期效果。如果他想减少曲率，他将会把下面的工具，它的工作和中风。或者，他可能会定期扭转两个磁盘的相对位置，如果他希望举行的表面相当平坦或曲率半径不变。当它是理想的举办曲率常数，而不是一个直径弦杆使用。
在修改后的德雷珀机，磨到的曲率是一个小工具一定影响半径的一面镜子。凹面曲线切割在玻璃与1/3-size抚摸着在其中心的工作工具。凸曲率是由跨工作和弦抚摸一分直径的工具。虽然凸曲率则会产生一个全尺寸的工具是整个工作（径中风）中心抚摸，它变得更迅速地凸弦中风时使用。的速率，曲率变化是成正比的直径的振幅或中风的弦杆抵消。
工作后一直粗暴对待了与90至适当的曲率半径，或60极端曲线，碳化硅全尺寸工具用于立面如此。这里使用的行程是整个中心的工作薄椭圆形。所用的幅度大约三分之一到六分之一的工作直径。磨削是继续与全尺寸的工具，直到刀具和工件呈球形。这是所显示的之间的工具和工作，可与有关工作提出了适合铅笔标记测试质量。此过程可能会产生划痕。模板是一个圆形往往所需半径和地面工作，直到它符合这种模板。 Spherometers也被用来测试的球形工作。当工作球状，球径阅读，d后，工作，研究曲率半径，并包含该球径腿，R环路半径，有关情况如下：
通过球面磨削索取这么好，其实，谁是眼科医生测试前制定了工作方法，因为他们毫不犹豫地抛光打磨坑今天完全离开，因为他们组成了一个方便的“里程碑”要在其中引用的数字。
图。 12。
磨喜欢一个F / 1施密特相机所需的深曲线，周围的人把镜子边缘带，占地面积一碳化硅磨料层的面貌。乐队持有的镜子碎。随着工作慢慢地旋转，快速lotating分口径铸铁环的工具是截然投桃报李，或近在其表面，在薄薄的椭圆形中风。画笔的幅度调整，使环工具来到了工作在极端边缘的行程。
最后在所有情况下应进行研磨与玻璃研磨工具。玻璃使用，而不是为了有金属在大约相同的速度作为工作的工具的变化，从而确保在之间的工具和工作任何时候都更加完美的结合。该工具可以作为一个玻璃盘的工作形成互补，也就是说，如果工作是凸球面半径为R，该工具将是一个几乎一模一样的凹球面半径。或工具可能是对金属的支持凝成玻璃板。这是很好的切磨削工具与一个或多个，如图所示偏心槽。 12，以防止吸，促进磨料进入该工具的所有部分，并确保该工具磨稍高于工作。这些沟槽可能纳入与钻石或泥浆玻璃切割锯。
对于大的镜子，玻璃磁盘或正方形可以凝成一个凸或凹铁作为后盾，如图所示。 12。
的工作，研究，曲率半径是由一个球径和一些简单的手段，从金属切割模板。后者可以用锋利的钢点（如铜磨车刀）切装在一个长R局结束时起在钉子上的另一端无所不能。对于单位的好直尺可以用来作为模板。
精细研磨。经过适当的半径达到，工作已经trued与全尺寸的工具而建立的，先后通过了配镜师级150人，男，400，600碳化硅。全尺寸的工具，装了约0.5磅/平方英寸的压力，使用。对于一个约一茶匙的磨粒6英寸的望远镜是采用一次。每个磨粒的应用，以水一两勺应用，允许坚韧不拔的切割研磨，直到声音，这是第一次听到，已经软化。对于一个6英寸的镜面，磨料反复添加，直到地上的工作已经在30分钟（或1手小时）的总时间。经过半个世纪的一年级碳化硅研磨小时，配镜传递给下一年级，最后，经过600级碳化硅，有两个档次的金刚砂，302-1/2和303-1/2完成。这项工作，机器的表和工具应彻底清洗后，各年级的磨料精加工。
碳化硅磨料获得商业上是很好的分级，不必清洗。然而，emeries必须洗净每次被使用的时间。洗涤步骤如下：将金刚砂为1夸脱玻璃瓶中一英寸深，瓶子装满水，搅拌，让定居10秒。慢慢倒出暂停金刚砂开了一个干净的瓶子和第二丢弃的残渣。经过10秒，在第二个瓶子，再倒出，再重复第三次手术。在此之后，稳定时间增加一分钟，以产生残留物，我们将指定为残答：在这个液体是到一个干净的瓮，里面装着它，直到它可以解决滗是明确的，产生残留乙围绕B液，然后放回到一个多残留，搅拌，让其静置1分钟，然后再次添加到B，这是重复入B.残留乙，几次从A转移的很大一部分时金刚砂洗粉与滑石粉等体积混合，是随时可以使用的研磨。滑石粉作为润滑剂，防止该工具的坚持。滑石粉必须清洗以相同的方式被冲走的金刚砂自由的金属铁的。
最后以两个职系的金刚砂研磨表面，会产生一个展品在掠入射镜面反射的白光。在一个陡峭的角度来反映图像是红色的。事实上，对频谱的红色部分高达约12掠角镜面反射可能得到。最大的掠角反射镜面提供了一个优良的地面表面质量的简单测试。一个明显的灯丝灯泡，应作为本测试光源，当表面就代表了一个面积约12掠角反射，这项工作已准备好打磨。
当它需要有穿孔的镜子中心，通常是必要的孔切的“饼干模子”开始前的研磨。该插件，然后在固定回用巴黎的石膏的地方。该插件是留在地方，直到完成这些计算。
间距的工具。抛光间距应具有以下性质：应流于一般室温下稍，它应该用锋利的刀修剪容易;，而且，它不应该失去它的挥发油蒸发“脾气”。一种化合物，符合不错是由这些规格如下：
煤焦油（熔点170至180号)..... 2磅。
松焦油（梅福德化工公司)..... 4液体盎司。
蜂蜡..... 12盎司。
Venioe松节油.....不超过2或3毫升。
熔化的焦油和其他成分的含量列出的顺序添加。
图。 13。
该松节油的作用是调整最终的“脾气”的音调。或多或少松节油是说，在是否硬或软沥青是理想而定。再加入松节油和每次此外，测试的脾气球场。在执行此测试简单的方法是冷害后浇嚼在一个寒冷的外面，玻璃表面的小样本的音高。在体温，所谓的“软”的间距可以咀嚼，而“硬”根据牙齿的压力间距裂缝。此外，存储面对硬沥青工具将显示在一个星期左右在沟两侧流的证据。软工具展品流后站在一天。抛光球场上并没有达到它的最终硬度，但仍然冷却硬化了一天以上。这是一种“耶林”过程中，必须考虑排序。
正确的混合后达到脾气，音高是过滤，以除去小棍子或其他硬质颗粒。炎热的间距是上穿了一个纱布过滤器或支持，一个铁环。两个粗棉布层，足以阻止有害杂质。
图。 14。
在直径为6英寸抛光工具或多或少都是由简单地浇了一个支持熔化沥青复合了约3 / 8英寸的深度。冷却后的沥青，它是通过削减渠道与热刀，使表面成方形面的大小均匀偏心系统划分它。这些方面是随后削减在图所示的方式。 13。工具在球场上有气泡，导致发生任何麻烦，除非它的泡沫上的一个全尺寸的工具，可以在过去的镜子或镜头和一个短的行程区的工作一定会出现。为了避免泡沫区，在球场上是投浇在一边支持它，而不是在中心。
有两种方法可容纳不同的工具，夏季和冬季的工作条件：一个，该公式被改变，在场上更多的是与天气转凉松节油脾气的其他，该面的大小改变。小的方面是由在天气转凉。当上述的公式是使用时，应面约1 75楼以上的温度和大约1 / 2至3 / 4号气温低于75平方英寸平方英寸
如果要抛光软或容易刮伤的金属材料如镜，使用，最好是用沥青和有困难的面窄。在球场的渠道让流动均匀，并允许自由的胭脂和水接触到的所有工作部分。对于金属反射镜，建议的面的1 / 32至1 / 16英寸宽和3 / 4英寸长。
图。 15。
要构造一个相对短半径抛光工具，在球场方面，首先投中一个合适的模具形式的支。 （参见图14。。）这是再切成广场和固定在金属工具，如图所示。 15。
之后，工具已经面的，它是温暖的和压制的工作，用肥皂溶液中甘油百分之25的工作作为坚持以防止润滑剂。紧迫的操作如图所示。 16。该工具轻轻地暖在热板上直到球场是软的。然后将它应用到工作，以肥皂和甘油的混合湿，留下来冷却。此过程产生之间的工具和工作亲密接触。楼盘的工具可能首次出现在车床前被按下。在按音高的工具，最好是洗冷水，也洗及干燥努力消除肥皂和甘油。
图。 16。
抛光。进行抛光以同样的方式研磨，抛光工具，但通常可以自由旋转对德雷珀的改装机台。胭脂和水将被添加到工作时间，从附近的滴管工具一边沿时间。胭脂应洗干净。洗涤过程是一样的，对于清洗金刚砂或滑石粉，但稳定时间长，最多一个半小时的描述。
在工具方面可能会造成尖锐的硬区出现在抛光过程中的工作。为了避免在球场上，在该工具的切削作用等违规行为造成的表面不均匀性的影响，作品是“破碎”，也就是说，该工具是经常（或不定期）条发出的旋转。在刀具的偏心方面应形成制度。中风是受雇于一个直径为抛光。阿的抛光机器，也有利于打破工作的特点是无法计量的耦合连接的纽带，对与该阶段的工作轮换获得中风。中风是随时发生变化，从四分之一的刀具直径长冲程为短行程时间。
如果一个球场抛光工具的表面变得如此严重的胭脂，它似乎很难和呆滞的收费，抛光速度将会大大减少，进而“sleeks”是容易出现。 Sleeking，或groovelike痕迹磨光表面外观，可能是造成的球形聚集的胭脂，蜡，也许玻璃，犁出的表面浅层渠道的形成。蜂蜡涂层刀具是在这方面特别困扰。避免sleeks方法之一是让该工具运行之前，几乎每一个新鲜胭脂干燥。配了眼镜称此为“枯竭每个湿。”这可能会导致该工具的表面变得非常温暖，使沥青路面流动较快，并更新自己。
大镜头，非常柔软的材料，由最好的抛光涂层的新鲜沥青或蜂蜡固定期限的抛光表面。抛光工具是要在1至3小时的间隔涂层。蜂蜡使用在很短的棍子上做了绑定粗棉布擦拭工具的层面。最好是有冒着热气的蜡和应用尽可能薄的涂层。抛光金属反射镜，它比较容易刮伤，新鲜的蜂蜡涂装是要与干胭脂费用。胭脂是适用，但波兰是一个完整的实现，也就是说，当磨坑完全消除finger.When尖端到各个方面，工作是准备用于测试和盘算。阿全波兰方便，简单的测试是把重点放在用镜头玻璃表面的太阳光。 说得很详细，学习了.....................
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