小尺寸kdp晶體表面磁-射流清洗裝置及清洗工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)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(shù)】
[0002] 磷酸二氫鉀（KDP)晶體由于具有各向異性、透過波長領(lǐng)域?qū)?、激光損傷閾值高的 特性，被廣泛用于制造電光開關(guān)、電光調(diào)制器、尚速攝影快門等電光兀件。由于KDP晶體能 夠生長成數(shù)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(xué)系統(tǒng)倍 頻器件和Pockels盒的非線性光學(xué)材料。但其軟、脆、易潮解以及對溫度變化敏感等特點(diǎn) 使其成為公認(rèn)的難加工光學(xué)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l_3ym)和大分子有機(jī)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(zhuǎn)，帶動鐵粉剪切去 除晶體表面凸點(diǎn)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(xué)性能。目前，有關(guān)KDP晶體表面清洗方法和清洗技術(shù)的研宄較少，國內(nèi)清洗 KDP晶體表面雜質(zhì)的方法主要有兩種，一種方法是利用"浸泡一吸干一擦拭"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(nèi)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(diǎn)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(shù)進(jìn)行封鎖，很少有報(bào) 道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種小尺寸KDP晶體表面磁-射流清洗工藝。
[0004] 為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0005] 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(qiáng)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(shè)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(shè)有與第二清洗液通道相通的導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽與第二清洗液通道之間的連接 為弧形連接，所述導(dǎo)流槽以清洗輪的第二橫截面的圓心為一端點(diǎn)，在清洗輪的第二橫截面 呈發(fā)散狀分布。
[0006] 優(yōu)選的，所述固定裝置和清洗輪一體成型。
[0007] 優(yōu)選的，所述導(dǎo)流槽至少為2條。
[0008] 優(yōu)選的，所述導(dǎo)流槽為沿清洗輪第二橫截面徑向的直線。
[0009] 優(yōu)選的，所述導(dǎo)流槽為曲線狀。
[0010] 本發(fā)明采用磁-射流技術(shù)清洗小KDP晶體表面，具體的清洗工藝包括如下步驟：
[0011] (1)將KDP晶體安裝在數(shù)控機(jī)床的主軸上，并且將清洗裝置固定在數(shù)控機(jī)床的工 作臺上；
[0012] (2)調(diào)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；
[0013] (3)通過對清洗劑進(jìn)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(diào) 節(jié)清洗劑的壓力，達(dá)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；
[0014] (4)啟動數(shù)控機(jī)床，使清洗裝置和KDP晶體之間相對旋轉(zhuǎn)，并且通過調(diào)節(jié)數(shù)控機(jī)床 來調(diào)節(jié)清洗裝置和KDP晶體之間的相對轉(zhuǎn)速，使達(dá)到最佳清洗效果；
[0015] (5)利用數(shù)控機(jī)床使清洗裝置和KDP晶體表面之間作相對平面運(yùn)動，這樣可均勻 清洗KDP晶體的整個(gè)表面。
[0016] 通過以下方式對清洗劑進(jìn)行加壓：空壓機(jī)產(chǎn)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(diào)節(jié)壓力控制閥的開度來調(diào)節(jié)清洗劑的壓力。
[0017] 優(yōu)選的，所述清洗劑為低分子有機(jī)溶劑。
[0018] 優(yōu)選的，所述低分子有機(jī)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。
[0019] 優(yōu)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(diào)整范 圍為：0· 02-0. 5mm。
[0020] 優(yōu)選的，所述KDP晶體的轉(zhuǎn)速范圍為：0-200rpm。
[0021] 優(yōu)選的，所述KDP晶體的平面運(yùn)動速度的調(diào)整范圍為：0-500m/min。
[0022] 優(yōu)選的，所述清洗劑的壓力調(diào)整范圍為：0_10MPa。
[0023] 優(yōu)選的，所述步驟（4)中，清洗裝置靜止，KDP晶體在數(shù)控機(jī)床主軸的帶動下相對 于清洗裝置旋轉(zhuǎn)。
[0024] 優(yōu)選的，所述步驟（5)中，清洗裝置在數(shù)控機(jī)床的帶動下相對于KDP晶體的平面運(yùn) 動。
[0025] KDP晶體磁流變拋光后表面主要?dú)埩魭伖庖汉丸F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。
[0026] 該發(fā)明的清洗機(jī)理是：將與拋光液相溶的低分子化學(xué)溶劑加壓后，注入磁性清洗 裝置，清洗輪的下表面設(shè)有導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽將清洗劑沿垂直KDP晶體表面的運(yùn)動轉(zhuǎn)化為平 行KDP晶體表面的運(yùn)動，并在KDP晶體表面形成清洗劑射流，避免了垂直于KDP晶體表面的 沖擊力引起KDP晶體表面產(chǎn)生裂紋、損傷。清洗過程中，清洗劑溶解拋光液，使拋光液在KDP 晶體表面的附著力降低，同時(shí)使被拋光液粘附在KDP晶體表面的鐵粉處于游離狀態(tài)；清洗 劑射流的沖蝕作用一方面加速清洗劑對拋光液的溶解，另一方面利用清洗劑射流的沖蝕動 能去除KDP晶體表面被清洗劑溶解的拋光液和游離的鐵粉等殘留物；磁性清洗裝置的磁力 吸引附著在KDP晶體表面的鐵粉，并且與清洗劑射流的沖蝕力共同作用將附著或嵌入KDP 晶體表面的鐵粉拔出、去除。
[0027] 本發(fā)明的技術(shù)效果為：
[0028] 本發(fā)明在不損傷KDP晶體表面拋光質(zhì)量的前提下，采用磁、射流及化學(xué)去除相結(jié) 合的方式，去除晶體表面殘留物，為小尺寸KDP晶體磁流變拋光表面提供一種可靠、高效的 殘留物去除技術(shù)。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明的小尺寸KDP晶體清洗原理示意圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明清洗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖3為KDP晶體磁流變拋光表面圖；
[0032] 圖4為清洗后KDP晶體表面圖。
[0033] 其中，1、清洗裝置2、清洗劑射流3、KDP晶體4、導(dǎo)流槽。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 本發(fā)明應(yīng)用于中國工程物理研宄院KDP晶體磁流