專利名稱：磷酸二氫鉀晶體潮解拋光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體的拋光方法。
背景技術(shù)：
KDP晶體是磷酸二氫鉀(KH2P04)晶體的簡(jiǎn)稱，是20世紀(jì)40年代發(fā)展起 來的一類優(yōu)良的電光非線性光學(xué)材料，被廣泛地應(yīng)用于激光變頻、電光調(diào)制和 光快速開關(guān)等高技術(shù)領(lǐng)域，在激光慣性約束核聚變中，KDP晶體則被用于光學(xué) 倍頻轉(zhuǎn)換器和電光開關(guān)。但是，KDP晶體具有質(zhì)軟、易潮解、脆性高、對(duì)溫度 變化敏感的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)對(duì)其加工十分不利，大尺寸高精度光學(xué)KDP晶體零 件是目前公認(rèn)的最難加工的光學(xué)零件之一。為獲得大尺寸高光學(xué)質(zhì)量的KDP 晶體零件，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)其超精密加工方法開展了廣泛的研究，并取得了 一定的進(jìn)展。應(yīng)用于KDP晶體超精密加工的方法主要有單點(diǎn)金剛石切削 (Single Point Diamond Turning,簡(jiǎn)稱SPDT)技術(shù)、超精密磨削技術(shù)、磁 流變拋光技術(shù)等，這些方法加工效率低，成本高，而且都不同程度地存在著一 定的問題，如采用單點(diǎn)金剛石切削技術(shù)加工KDP晶體時(shí)會(huì)產(chǎn)生小尺度波紋，采 用超精密磨削技術(shù)加工KDP晶體時(shí)從金剛石砂輪上脫落下來的磨粒很容易嵌 入KDP晶體表面，嵌入以后很難從KDP晶體表面去除掉，采用磁流變拋光技術(shù) 加工KDP晶體時(shí)拋光表面殘留的磁流變拋光液難以清洗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有采用單點(diǎn)金剛石切削技術(shù)加工KDP晶體時(shí)會(huì)產(chǎn)生小 尺度波紋，采用超精密磨削技術(shù)加工KDP晶體時(shí)從金剛石砂輪上脫落下來的磨 粒很容易嵌入KDP晶體表面，嵌入的磨粒很難從KDP晶體表面去除掉，采用磁 流變拋光技術(shù)加工KDP晶體時(shí)拋光表面殘留的磁流變拋光液難以清洗，以及加 工效率低、成本高的問題，提供了一種磷酸二氫鉀晶體潮解拋光方法，解決上 述問題的具體技術(shù)方案如下
本發(fā)明磷酸二氫鉀晶體潮解拋光方法的步驟如下
步驟一、KDP晶體拋光裝置由拋光墊1、潮解拋光液滴加器2、拋光盤3 和載樣盤5組成，拋光墊1設(shè)在拋光盤3的上表面上，載樣盤5設(shè)在拋光盤3的上方，載樣盤5和拋光盤3分別與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，并且相向設(shè)置；
步驟二、將KDP晶體4坯料固定在載樣盤5的底端面上，采用現(xiàn)有切削技
術(shù)對(duì)KDP晶體4坯料的待拋光面進(jìn)行預(yù)處理；
步驟三、啟動(dòng)壓力控制開關(guān)對(duì)載樣盤5縱向施加壓力，壓力值根據(jù)KDP
晶體待拋光面尺寸大小而定；
步驟四、通過潮解拋光液滴加器2向KDP晶體4坯料下方的拋光墊1的上
表面滴加潮解拋光液，潮解拋光液由水和乙醇配制而成，水和乙醇的體積比為
1 3:7 9;
步驟五、啟動(dòng)載樣盤5的控制開關(guān)和拋光盤3的控制開關(guān)，使載樣盤5 和拋光盤3相對(duì)旋轉(zhuǎn)，對(duì)經(jīng)步驟二預(yù)處理后的KDP晶體的表面進(jìn)行潮解拋光， 在拋光過程中對(duì)KDP晶體拋光表面用原子力顯微鏡AFM或干涉儀進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng) AFM或干涉儀檢測(cè)得到的KDP晶體拋光表面的粗糙度值為1 8nm時(shí)，即完成 對(duì)KDP晶體的拋光。
本發(fā)明磷酸二氫鉀晶體潮解拋光方法的步驟如下
步驟一、KDP晶體拋光裝置由拋光墊1、拋光盤3.、載樣盤5、密封罩6、 水蒸氣輸入管道7和水蒸氣回收管道8組成，拋光墊1設(shè)在拋光盤3的上表面 上，載樣盤5設(shè)在拋光盤3的上方，水蒸氣輸入管道7設(shè)在密封罩6的右上方， 水蒸氣回收管道8設(shè)在密封罩6的左下方，載樣盤5和拋光盤3分別與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī) 構(gòu)連接，并且相向設(shè)置；
步驟二、將KDP晶體4坯料固定在載樣盤5的底端面上，采用現(xiàn)有切削技 術(shù)對(duì)KDP晶體4坯料的待拋光面進(jìn)行預(yù)處理；
步驟三、啟動(dòng)壓力控制開關(guān)對(duì)載樣盤5縱向施加壓力，壓力值根據(jù)KDP 晶體待拋光面尺寸大小而定；
步驟四、通過水蒸氣輸入管道7向密封罩6內(nèi)輸入溫度高于水的沸點(diǎn)l 8"C的常壓水蒸氣，使水蒸氣對(duì)步驟二預(yù)處理后的KDP晶體表面進(jìn)行潮解；
步驟五、啟動(dòng)載樣盤5的控制開關(guān)和拋光盤3的控制開關(guān)，使載樣盤5 和拋光盤3相對(duì)旋轉(zhuǎn)，對(duì)經(jīng)步驟二預(yù)處理后的KDP晶體的表面進(jìn)行潮解拋光， 在拋光過程中對(duì)KDP晶體拋光表面用原子力顯微鏡AFM或干涉儀進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng) AFM或干涉儀檢測(cè)得到的KDP晶體拋光表面的粗糙度值為1 8nm時(shí)，即完成 對(duì)KDP晶體的潮解拋光。潮解是一個(gè)經(jīng)典的物化現(xiàn)象。關(guān)于"潮解"的定義，有多種表述， 一種表 述是"因空氣中水分含量大而使固體物質(zhì)溶解的一種現(xiàn)象叫潮解"，其它的表 述如"可溶性物質(zhì)從空氣中獲得水汽形成溶液的過程叫潮解"，又如"某種物 質(zhì)從空氣中吸收一些水蒸汽，并且在這個(gè)過程中，該物質(zhì)溶解在水分之中形成 溶液叫潮解。"，等等。通過對(duì)上述"潮解"定義進(jìn)行分析，得到一個(gè)很重要的 結(jié)論潮解的本質(zhì)是溶解，在本質(zhì)上，潮解與溶解是一致的。
KDP晶體具有易潮解的特性，同時(shí)，在本質(zhì)上，潮解與溶解是一致的，本 發(fā)明以此為根據(jù)，在KDP晶體拋光過程中， 一方面利用含水的潮解拋光介質(zhì)對(duì) KDP晶體4的表面施加潮解作用，另一方面利用拋光墊1對(duì)KDP晶體4的表面 施加機(jī)械作用，通過拋光墊1的機(jī)械作用去除KDP晶體4表面的潮解層，從而 實(shí)現(xiàn)KDP晶體的潮解拋光。
本發(fā)明KDP晶體的拋光方法具有如下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明的方法新穎、獨(dú)特、簡(jiǎn)單、加工效率高、成本低；加工后的KDP 晶體表面無小尺度波紋，無粒子嵌入，容易清洗，表面粗糙度達(dá)到1 8nm; 本發(fā)明不僅適用于KDP晶體的加工，做相應(yīng)變化后還適用于其它易潮解晶體的 加工。


圖1是本發(fā)明方法所用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是采用密封罩6、水蒸氣 輸入管道7和水蒸氣回收管道8方式對(duì)KDP晶體進(jìn)行潮解的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1描述本實(shí)施方式。本實(shí)施方式的拋光方法其步 驟如下
步驟一、KDP晶體拋光裝置由拋光墊1、潮解拋光液滴加器2、拋光盤3
和載樣盤5組成，拋光墊1設(shè)在拋光盤3的上表面上，載樣盤5設(shè)在拋光盤3 的上方，載樣盤5和拋光盤3分別與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，并且相向設(shè)置；
步驟二、將KDP晶體4坯料固定在載樣盤5的底端面上，采用現(xiàn)有切削技 術(shù)對(duì)KDP晶體4坯料的待拋光面進(jìn)行預(yù)處理；
步驟三、啟動(dòng)壓力控制開關(guān)對(duì)載樣盤5縱向施加壓力，壓力值根據(jù)KDP 晶體待拋光面尺寸大小而定；
步驟四、通過潮解拋光液滴加器2向KDP晶體4坯料下方的拋光墊1的上表面滴加潮解拋光液，潮解拋光液由水和乙醇配制而成，水和乙醇的體積比為
1 3:7 9;
步驟五、啟動(dòng)載樣盤5的控制開關(guān)和拋光盤3的控制開關(guān)，使載樣盤5 和拋光盤3相對(duì)旋轉(zhuǎn)，對(duì)經(jīng)步驟二預(yù)處理后的KDP晶體的表面進(jìn)行潮解拋光， 在拋光過程中對(duì)KDP晶體拋光表面用原子力顯微鏡AFM或干涉儀進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng) AFM或干涉儀檢測(cè)得到的KDP晶體拋光表面的粗糙度值為1 8nm時(shí)，即完成 對(duì)KDP晶體的拋光。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖2描述本實(shí)施方式。本實(shí)施方式的拋光方法其步 驟如下
步驟一、KDP晶體拋光裝置由拋光墊1、拋光盤3、載樣盤5、密封罩6、 水蒸氣輸入管道7和水蒸氣回收管道8組成，拋光墊1設(shè)在拋光盤3的上表面 上，載樣盤5設(shè)在拋光盤3的上方，水蒸氣輸入管道7設(shè)在密封罩6的右上方， 水蒸氣回收管道8設(shè)在密封罩6的左下方，載樣盤5和拋光盤3分別與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī) 構(gòu)連接，并且相向設(shè)置；
步驟二、將KDP晶體4坯料固定在載樣盤5的底端面上，采用現(xiàn)有切削技 術(shù)對(duì)KDP晶體4坯料的待拋光面進(jìn)行預(yù)處理；
步驟三、啟動(dòng)壓力控制開關(guān)對(duì)載樣盤5縱向施加壓力，壓力值根據(jù)KDP 晶體待拋光面尺寸大小而定；
步驟四、通過水蒸氣輸入管道7向密封罩6內(nèi)輸入溫度高于水的沸點(diǎn)l 8'C的常壓水蒸氣，使水蒸氣對(duì)步驟二預(yù)處理后的KDP晶體表面進(jìn)行潮解;
步驟五、啟動(dòng)載樣盤5的控制開關(guān)和拋光盤3的控制開關(guān)，使載樣盤5 和拋光盤3相對(duì)旋轉(zhuǎn)，對(duì)經(jīng)步驟二預(yù)處理后的KDP晶體的表面進(jìn)行潮解拋光， 在拋光過程中對(duì)KDP晶體拋光表面用原子力顯微鏡AFM或干涉儀進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng) AFM或干涉儀檢測(cè)得到的KDP晶體拋光表面的粗糙度值為1 8nm時(shí)，即完成 對(duì)KDP晶體的潮解拋光。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式步驟三中當(dāng)KDP晶體待拋光面尺寸為18mm X12咖時(shí)，對(duì)載樣盤5縱向施加壓力為0. 14MPa。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式步驟四中潮解拋光液水和乙醇的體積比為
2:8。
權(quán)利要求
1、 磷酸二氫鉀晶體潮解拋光方法，其特征在于該方法的步驟如下-步驟一、KDP晶體拋光裝置由拋光墊(1)、潮解拋光液滴加器(2)、拋光 盤(3)和載樣盤(5)組成，拋光墊(1)設(shè)在拋光盤(3)的上表面上，載樣 盤(5)設(shè)在拋光盤(3)的上方，載樣盤(5)和拋光盤(3)分別與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 連接，并且相向設(shè)置；步驟二、將KDP晶體(4)坯料固定在載樣盤(5)的底端面上，采用現(xiàn)有 切削技術(shù)對(duì)KDP晶體(4)坯料的待拋光面進(jìn)行預(yù)處理；步驟三、啟動(dòng)壓力控制開關(guān)對(duì)載樣盤(5)縱向施加壓力，壓力值根據(jù)KDP 晶體待拋光面尺寸大小而定；步驟四、通過潮解拋光液滴加器(2)向KDP晶體(4)坯料下方的拋光墊 (1)的上表面滴加潮解拋光液，潮解拋光液由水和乙醇配制而成，水和乙醇 的體積比為1 3:7 9;步驟五、啟動(dòng)載樣盤(5)的控制開關(guān)和拋光盤(3)的控制開關(guān)，使載樣 盤(5)和拋光盤(3)相對(duì)旋轉(zhuǎn)，對(duì)經(jīng)步驟二預(yù)處理后的KDP晶體的表面進(jìn)行 潮解拋光，在拋光過程中對(duì)KDP晶體拋光表面用原子力顯微鏡AFM或干涉儀進(jìn) 行檢測(cè)，當(dāng)AFM或干涉儀檢測(cè)得到的KDP晶體拋光表面的粗糙度值為1 8nm 時(shí)，即完成對(duì)KDP晶體的拋光。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸二氫鉀晶體潮解拋光方法，其特征在于步 驟四中潮解拋光液水和乙醇的體積比為2:8。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸二氫鉀晶體潮解拋光方法，其特征在于步 驟三中當(dāng)KDP晶體待拋光面尺寸為18mniX12mm時(shí)，對(duì)載樣盤(5)縱向施加壓 力為0. 14MPa。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸二氫鉀晶體潮解拋光方法，其特征在于一 方面利用含水的潮解拋光介質(zhì)對(duì)KDP晶體表面施加潮解作用，另一方面利用拋 光墊對(duì)KDP晶體表面施加機(jī)械作用，通過拋光墊的機(jī)械作用去除KDP晶體表面 的潮解層，從而實(shí)現(xiàn)KDP晶體的潮解拋光。
5、 磷酸二氫鉀晶體潮解拋光方法，其特征在于該方法的步驟如下 步驟一、KDP晶體拋光裝置由拋光墊(1)、拋光盤(3)、載樣盤(5)、密封罩(6)、水蒸氣輸入管道(7)和水蒸氣回收管道(8)組成，拋光墊(1)設(shè)在拋光盤(3)的上表面上，載樣盤(5)設(shè)在拋光盤(3)的上方，密封罩 (6)將拋光盤(3)和載樣盤(5)罩住，水蒸氣輸入管道(7)設(shè)在密封罩(6) 的右上方，水蒸氣回收管道(8)設(shè)在密封罩(6)的左下方，載樣盤(5)和 拋光盤(3)分別與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，并且相向設(shè)置；步驟二、將KDP晶體(4)坯料固定在載樣盤(5)的底端面上，采用現(xiàn)有 切削技術(shù)對(duì)KDP晶體(4)坯料的待拋光面進(jìn)行預(yù)處理；步驟三、啟動(dòng)壓力控制開關(guān)對(duì)載樣盤(5)縱向施加壓力，壓力值根據(jù)KDP 晶體待拋光面尺寸大小而定；步驟四、通過水蒸氣輸入管道(7)向密封罩(6)內(nèi)輸入溫度高于水的沸 點(diǎn)1 8'C的常壓水蒸氣，使水蒸氣對(duì)步驟二預(yù)處理后的KDP晶體表面進(jìn)行潮 解；步驟五、啟動(dòng)載樣盤(5)的控制開關(guān)和拋光盤(3)的控制開關(guān)，使載樣 盤(5)和拋光盤(3)相對(duì)旋轉(zhuǎn)，對(duì)經(jīng)步驟二預(yù)處理后的KDP晶體的表面進(jìn)行 潮解拋光，在拋光過程中對(duì)KDP晶體拋光表面用原子力顯微鏡AFM或干涉儀進(jìn) 行檢測(cè)，當(dāng)AFM或干涉儀檢測(cè)得到的KDP晶體拋光表面的粗糙度值為1 8nm 時(shí)，即完成對(duì)KDP晶體的潮解拋光。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的磷酸二氫鉀晶體潮解拋光方法，其特征在于步 驟三中當(dāng)KDP晶體待拋光面尺寸為18mmX12mm時(shí)，對(duì)載樣盤(5)縱向施加壓 力為0. 14MPa。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的磷酸二氫鉀晶體潮解拋光方法，其特征在于一 方面利用含水的潮解拋光介質(zhì)對(duì)KDP晶體表面施加潮解作用，另一方面利用拋 光墊對(duì)KDP晶體表面施加機(jī)械作用，通過拋光墊的機(jī)械作用去除KDP晶體表面 的潮解層，從而實(shí)現(xiàn)KDP晶體的潮解拋光。
全文摘要
磷酸二氫鉀晶體潮解拋光方法，它涉及晶體的拋光方法。它解決了現(xiàn)有超精密加工方法加工KDP晶體時(shí)晶體表面會(huì)產(chǎn)生小尺度波紋和粒子嵌入、晶體表面難以清洗以及加工效率低、成本高的問題。本發(fā)明方法為一、采用KDP晶體拋光裝置；二、采用現(xiàn)有切削技術(shù)對(duì)KDP晶體(4)坯料的待拋光面進(jìn)行預(yù)處理；三、對(duì)載樣盤(5)縱向施加一定壓力；四、使潮解拋光液或水蒸氣潮解經(jīng)步驟二預(yù)處理后的KDP晶體表面；五、啟動(dòng)載樣盤(5)的控制開關(guān)和拋光盤(3)的控制開關(guān)，對(duì)經(jīng)步驟二預(yù)處理后的KDP晶體的表面進(jìn)行潮解拋光。本發(fā)明的方法新穎、獨(dú)特、簡(jiǎn)單、加工效率高、成本低，加工的KDP晶體表面無小尺度波紋，無粒子嵌入，容易清洗，表面粗糙度達(dá)到1～8nm。
文檔編號(hào)B24B9/14GK101310922SQ20081006404
公開日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者勇 張, 張飛虎, 郭少龍 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)