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1、第14章光学零件的胶合本讲稿第一页，共二十九页n改善光学系统象质；改善光学系统象质；n减少光能损失，增加成象清晰度；减少光能损失，增加成象清晰度；n简化光学零件的加工；简化光学零件的加工；n保护刻划面。保护刻划面。胶合的目的胶合的目的本讲稿第二页，共二十九页胶合的技术要求n一是保证中心误差或角度误差保证中心误差或角度误差，对于透镜，保证透镜的中心误差；对于棱镜或平面镜，保证棱镜的光学平行差。n二是保证胶合表面实现保证胶合表面实现“零疵病零疵病”的胶的胶合合，即保证胶合的抛光表面不因为胶合而降低对表面疵病的要求，同时不因为胶合而影响非胶合面的面形。本讲稿第三页，共二十九页第一节第一节 概述概述n
2、光学元件的结合方法光学元件的结合方法n机械法机械法机械法是采用机械零件（如隔圈、压圈等）将若干个光学零件结合起来，构成一个复杂的光学部件的。n胶合法胶合法胶合法是利用光学级的透明胶，将若干个光学零件胶合成复杂的光学部件。n光胶法光胶法而光胶法是依靠零件抛光表面之间分子的吸引力，将若干个光学零件结合成复杂的光学部件。本讲稿第四页，共二十九页胶合的机理胶合的机理n机械结合、物理吸附、静电引力、互机械结合、物理吸附、静电引力、互相扩散、化学键。相扩散、化学键。本讲稿第五页，共二十九页胶合的主要技术要求胶合的主要技术要求n保证胶合透镜的中心误差；保证胶合透镜的中心误差；n保证胶合棱镜的平行差；保证胶合
3、棱镜的平行差；n排除胶合层内的气泡；排除胶合层内的气泡；n胶层牢固；胶层牢固；n保证胶合件的面形精度。保证胶合件的面形精度。本讲稿第六页，共二十九页第二节第二节 透镜胶合的定心透镜胶合的定心n定中心方法定中心方法n透射像焦点定中心透射像焦点定中心n球心反射像定中心球心反射像定中心n激光干涉法定心激光干涉法定心n胶合透镜自动定心胶合透镜自动定心本讲稿第七页，共二十九页一、透射像焦点定心一、透射像焦点定心本讲稿第八页，共二十九页二、球心反射像定心二、球心反射像定心本讲稿第九页，共二十九页三、激光干涉定心仪三、激光干涉定心仪本讲稿第十页，共二十九页四、胶合透镜自动定心四、胶合透镜自动定心n将胶合中的
4、负透镜的凸面或平面放在工将胶合中的负透镜的凸面或平面放在工作台面上，正透镜放在负透镜上，依靠作台面上，正透镜放在负透镜上，依靠零件的自重，使透镜的重心与其光轴自零件的自重，使透镜的重心与其光轴自动重合。动重合。本讲稿第十一页，共二十九页第三节第三节 胶合工艺胶合工艺n一、胶合材料一、胶合材料n1、胶合后对胶层的要求、胶合后对胶层的要求:n光学性能光学性能n机械强度机械强度n耐寒性耐寒性-40-70n耐热性耐热性4070本讲稿第十二页，共二十九页n2、对胶合材料的要求、对胶合材料的要求n光学性能：与光学材料接近光学性能：与光学材料接近n机械性能：膨胀系数、弹性模量、固机械性能：膨胀系数、弹性模量
5、、固化时体积收缩小化时体积收缩小n热学性能：热学性能：-7070 热稳定性好热稳定性好n化学性能：稳定无毒化学性能：稳定无毒n其他：制备简单、拆胶容易其他：制备简单、拆胶容易本讲稿第十三页，共二十九页二、胶合材料的种类二、胶合材料的种类n天然树脂光学胶：天然树脂光学胶：n热塑性、浅黄色玻璃状固体；不结晶、热塑性、浅黄色玻璃状固体；不结晶、光学一致性好；有一定粘结力、不腐光学一致性好；有一定粘结力、不腐蚀玻璃；固化迅速、易拆胶；应力可蚀玻璃；固化迅速、易拆胶；应力可消除。消除。n缺点：膨胀系数大，使用温度范围缺点：膨胀系数大，使用温度范围不大。不大。本讲稿第十四页，共二十九页n合成树脂光学胶合成
6、树脂光学胶n光学环氧树脂胶：固化收缩小；粘接力大；光学环氧树脂胶：固化收缩小；粘接力大；机械强度高；耐高低温性能好；化学稳定性机械强度高；耐高低温性能好；化学稳定性好；缺点是固化时间不易掌握；拆胶困难；好；缺点是固化时间不易掌握；拆胶困难；所用固化剂，稀释剂有毒。所用固化剂，稀释剂有毒。n甲醇胶：光谱透过率、机械强度、耐寒性、甲醇胶：光谱透过率、机械强度、耐寒性、耐热性好。缺点固化收缩大。耐热性好。缺点固化收缩大。本讲稿第十五页，共二十九页n光敏胶光敏胶n特点：透明度好；机械强度高，并有较好的特点：透明度好；机械强度高，并有较好的柔韧性和弹性；膨胀系数小；耐高低温性能柔韧性和弹性；膨胀系数小；
7、耐高低温性能好；化学稳定性好；固化迅速，收缩率小；好；化学稳定性好；固化迅速，收缩率小；粘度和固化时间可以调节，使用方便；无色粘度和固化时间可以调节，使用方便；无色无味，毒性小。无味，毒性小。n缺点：拆胶困难。缺点：拆胶困难。n其他其他本讲稿第十六页，共二十九页名名称称型号型号主要技术性能指标主要技术性能指标备注备注光光学学胶胶粘粘剂剂环氧树脂胶环氧树脂胶双组分，浅黄色流体，常温固化，高低温度范围：双组分，浅黄色流体，常温固化，高低温度范围：-6070光学零件胶合光学零件胶合甲醇胶甲醇胶(冷胶冷胶)单组分，无色透明，低黏度。高低温度范围：单组分，无色透明，低黏度。高低温度范围：-60 60大、
8、中、小光大、中、小光学零件胶合学零件胶合热胶热胶(冷杉树脂胶，冷杉树脂胶，加拿大树脂胶加拿大树脂胶)单组分，淡黄色固体，高低温度范围：单组分，淡黄色固体，高低温度范围：-40 50光光学学光光敏敏胶胶GGJ-1近无色透明，单组分，紫外线固化，低黏度流体近无色透明，单组分，紫外线固化，低黏度流体大尺寸光学零大尺寸光学零件胶合件胶合GGJ-2近无色透明，单组分，紫外线固化，半固态体。高近无色透明，单组分，紫外线固化，半固态体。高低温度范围：低温度范围：-45 60中小尺寸光学中小尺寸光学零件胶合零件胶合GBN-501双组分，近无色至淡黄色流体，紫外线固化，低黏双组分，近无色至淡黄色流体，紫外线固化
9、，低黏度流体。高低温度范围：度流体。高低温度范围：-60 70一般光学零件一般光学零件胶合胶合本讲稿第十七页，共二十九页三、胶合工艺准备胶合定中心（或校角度）清洗退火本讲稿第十八页，共二十九页四、胶合的检验四、胶合的检验n1、胶层的颜色、胶层的颜色n2、胶合件疵病、胶合件疵病本讲稿第十九页，共二十九页n几何尺寸偏差几何尺寸偏差n零件的相对几何位置偏差零件的相对几何位置偏差n表面变形表面变形n焦距焦距本讲稿第二十页，共二十九页五、胶合件的脱胶及产生原因五、胶合件的脱胶及产生原因n橡树叶状或柏树叶状脱胶橡树叶状或柏树叶状脱胶n光带状脱胶光带状脱胶n点状或气泡状脱胶点状或气泡状脱胶n倒边处脱胶倒边处
10、脱胶本讲稿第二十一页，共二十九页n脱胶产生的原因脱胶产生的原因n胶合零件的清洁胶合零件的清洁n胶层内有气泡胶层内有气泡n胶层粘度和厚度控制不当胶层粘度和厚度控制不当n定中心时使胶层粘度降低定中心时使胶层粘度降低n初聚合温度过高初聚合温度过高n固化温度过高、时间过长固化温度过高、时间过长n有机溶剂浸入胶层有机溶剂浸入胶层n长期存放在潮湿空气中长期存放在潮湿空气中n胶层失效胶层失效本讲稿第二十二页，共二十九页六、拆胶六、拆胶n高温拆胶高温拆胶n直接法：天然树脂胶直接法：天然树脂胶8080120120；光敏胶；光敏胶120120。n间接法：对于环氧树脂胶合件，在蓖麻油中加热间接法：对于环氧树脂胶合件
11、，在蓖麻油中加热到到290290；对于光敏胶合件于；对于光敏胶合件于80%H80%H2 2SOSO4 4中加热到中加热到180180。n低温拆胶（冷冻法）低温拆胶（冷冻法）n液态氧低温箱降温到液态氧低温箱降温到-120-120-150-150n常温法常温法n捶击拆胶捶击拆胶本讲稿第二十三页，共二十九页第四节第四节 光胶工艺光胶工艺n一、光胶机理一、光胶机理n二、光胶工艺二、光胶工艺n准备准备n擦拭擦拭n定中心定中心n光胶光胶n退火退火本讲稿第二十四页，共二十九页n温度温度n零件内部形成温度梯度的变形零件内部形成温度梯度的变形n周围介质温度变化时产生的变形周围介质温度变化时产生的变形n光胶件本身
12、温度变化时的变形光胶件本身温度变化时的变形n表面清洁度表面清洁度三、各种因素对光胶的影响三、各种因素对光胶的影响本讲稿第二十五页，共二十九页四、光胶的质量评价四、光胶的质量评价n光胶的优点光胶的优点n机械强度高机械强度高n光学性能好光学性能好n耐温性强耐温性强n性能稳定性能稳定n光胶变形小光胶变形小本讲稿第二十六页，共二十九页光胶的缺点光胶的缺点n面形精度要求高面形精度要求高n对环境要求高对环境要求高n定中心困难定中心困难n耐急冷性能差耐急冷性能差本讲稿第二十七页，共二十九页光胶的适用范围光胶的适用范围n大口径大口径n高温条件下工作高温条件下工作n零件数目多的系统零件数目多的系统n短波波段工作
13、的仪器短波波段工作的仪器本讲稿第二十八页，共二十九页五、光胶常见问题及克服方法五、光胶常见问题及克服方法疵病名称疵病名称产产生原因生原因解决方法解决方法光胶光胶层层有白有白斑斑1 1、光胶、光胶层层有局部空气没有排干有局部空气没有排干净净；2 2、光胶面局部光圈低，留有空气、光胶面局部光圈低，留有空气层层；3 3、光胶面有破点，粗、光胶面有破点，粗纹纹路，开口气泡，路，开口气泡，脏脏点等。点等。1 1、用棉球蘸乙、用棉球蘸乙醚醚，从，从边缘边缘擦拭胶合擦拭胶合件致使零件脱胶到疵病件致使零件脱胶到疵病处处；2 2、再重新加、再重新加压压，挤挤出空气，重新胶出空气，重新胶合；合；3 3、重新修磨光
14、胶面。、重新修磨光胶面。光胶面光胶面脏脏1 1、光胶面没有清、光胶面没有清洁洁干干净净；2 2、光胶面已腐、光胶面已腐蚀蚀、生霉。、生霉。1 1、重新清、重新清洁洁光胶面；光胶面；2 2、重新修磨光胶面。、重新修磨光胶面。脱胶脱胶1 1、光胶面光圈太高或太低；、光胶面光圈太高或太低；2 2、空气没有被排、空气没有被排净净。1 1、重新修磨光圈；、重新修磨光圈；2 2、光胶后仔、光胶后仔细检查细检查胶面。胶面。光胶面光光胶面光洁洁度不好度不好1 1、室内空气不清、室内空气不清洁洁；2 2、反复移、反复移动动，光，光洁洁度被破坏。度被破坏。1 1、保持光胶、保持光胶间间的的卫卫生；生；2 2、减少光胶次数，避免多次移、减少光胶次数，避免多次移动动非胶合面光非胶合面光圈圈变变形形1 1、光胶零件大而薄；、光胶零件大而薄；2 2、光胶面光圈太低，光胶、光胶面光圈太低，光胶时时用力用力过过大。大。对对大而薄的零件，光胶面光圈必大而薄的零件，光胶面光圈必须须严严格控制。格控制。本讲稿第二十九页，共二十九页