Experimental and statistical models of impact determination of the electron beam parameters on surface layers properties of optical elements in precisi on instruments building.

Abstract

To prevent destruction of optical elements the electron beam methods of work surfaces finishing at the stage of manufacture has practical signific ance. These methods can improve the propertie s of the element surface layers and thu s make them more resistant to external thermal and mechanical action. Aim: The aim is to determine the optimal ranges of parameters of the electron beam and the development of experi- mental and statistical models that will au tomatically generate database with improved properties of the surface layers of optic al elements in real time mode after previous electron beam treatment. Materials and Methods: To study the influence of paramete rs of the electron beam on the properties of the surface layers of the optical elements used plates of optical glass and ceramic s. Determination of the surface layers properties of the optical e lements before and after electron beam treatment was carried out by known me thods of physical an d chemical analysis. Results : It was established that under the influence of the electron beam on the surface of the optical element there is visible clearing of various impurities take place, various micro-defects that remai n on it after standard processing methods remove and also its smoothness significantly increases, i. e. height of residual asperiti es on the surface is reduced. I t was also found that the processing of optical glass elements by elec tron beam their surface layers ch ange their structure, which is close to the quar tz. It is sho wn that the surface of the pre-processed electron beam elements able to withstand the critical value of external heat flows in 1.3...1.5 times higher than before treatm ent. Conclusions: As results of the research the experimental and statistical models to determine the impact of parameters of the electro n beam on the basic proper ties of the surface layers of the optical elements and their resistance to thermal action have been developed. This makes it possible automatically in real time to form a managed database with improved properties that impact on the technical and operational characteristics of optical components and devices based on the m.

Для запобігання руйнуванням оптичних елементів практичне значення мають електронно - променеві методи фінішної обробки їх робочих поверхонь на стадії виготовлення , які дозволяють покращувати властивості поверхневих шарів еле - ментів і тим самим робити їх стійкішими до зовнішнього теплового і механічного впливу . Мета : Метою роботи є визначення оптимальних діапазонів зміни параметрів електронного променя , а також розробка експериментально - статистичних моделей , що дозволять автоматично в режимі реального часу формувати базу даних за покращеними властивостями поверхневих шарів оптичних елементів після їх попередньої електронно - променевої об - робки . Матеріали і методи : Для дослідження впливу параметрів електронного променя на властивості поверхневих шарів оптичних елементів було використано пластини з оптичного скла і кераміки . Визначення властивостей поверхневих шарів оптичних елементів до і після електронно - променевої обробки проводилося за відомими методами фізико - хімічного аналізу . Результати : При дії електронного променя на поверхню оптично - го елемента відбувається її помітне очищення від різних домішок , усуваються різні мікродефекти , що залишаються на ній після стандартних методів обробки , а також суттєво підвищується її гладкість , тобто зменшується висота залишкових мікронерівностей на цій поверхні . Також було встановле - но , що при обробці електронним променем елементів з оптичного скла їх поверхневі шари змінюють свою структуру , яка стає близькою до кварцу . Показано , що поверхні елементів , попередньо оброблені електронним променем , здатні витримувати критичні значення зовнішніх теплових потоків у 1,3...1,5 разу більші , ніж до обробки . Встановлено , що при дії електронного променя на поверхню елементів з оптичних керамік відбувається значне збільшення мікротвердості їх поверхні у 1,3...1,7 разу та утворення зміцнених шарів товщиною 70...230 мкм . Висновки : За результатами проведеного досліджено було розроблено експериментально - статистичні моделі визначення впливу параметрів електронного променя на основні властивості поверхневих шарів оптичних елементів і їх стійкість до теплових дій . Це дає можливість автоматично в режимі реального часу формувати керовану базу даних з покращених властивостей , що впливають на техніко - експлуатаційні характеристики оптичних елементів і приладів на їх основі .