Giới thiệu
Các khuyết tật bề mặt trong các thành phần quang học là các khuyết tật cục bộ có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất của hệ thống quang học. Các khuyết tật phổ biến bao gồm vết xước, vết lõm, bong bóng, gờ và các cạnh bị sứt. Các khuyết tật này được quản lý bởi một số tiêu chuẩn quốc tế và quốc gia, chẳng hạn như ISO 10110-7, GB/T 1185-2006 và MIL-PRF-13830B. Việc đánh giá và kiểm soát các khuyết tật này rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất quang học. Các phần sau đây sẽ khám phá các loại khuyết tật khác nhau, cách phân loại và kiểm tra chúng, cũng như các tiêu chuẩn công nghiệp có liên quan được sử dụng để đánh giá chúng.
Các loại khuyết tật bề mặt trong các thành phần quang học
Vết xước
Đây là những vết xước hẹp hoặc vết mài mòn trên bề mặt của một thành phần quang học, thường do hư hỏng ngẫu nhiên trong quá trình lắp ráp hoặc sản xuất. Các vết xước rất nhạy cảm với ánh sáng và có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến phản xạ, khúc xạ và truyền ánh sáng.
hố
Các vết lõm nhỏ hình thành trên bề mặt, thường là do xử lý bột đánh bóng hoặc chất mài mòn không đúng cách trong quá trình sản xuất. Các vết lõm cản trở sự truyền ánh sáng bình thường.
bong bóng
Do khí bị giữ lại trong vật liệu trong quá trình sản xuất, các bong bóng tạo ra các vết lõm hình tròn hoặc hình elip trên bề mặt, làm giảm hiệu suất quang học.
Gờ
Các phần nhô ra sắc nhọn hình thành trong quá trình gia công, làm phân tán ánh sáng và làm giảm tốc độ truyền của các thành phần quang học.
Các cạnh bị sứt mẻ
Hư hỏng hoặc bất thường dọc theo cạnh của một bộ phận quang học, thường là do cắt hoặc mài không đúng cách. Các cạnh bị sứt mẻ có thể ảnh hưởng đến hiệu ứng cạnh của ánh sáng, do đó ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống quang học.
Các khuyết tật khác
Bao gồm các vết đốm, vết lõm, vết xói mòn và rãnh, thường do ứng suất cơ học quá mức, tốc độ đánh bóng cao hoặc độ linh hoạt của miếng đánh bóng.
Các loại khuyết tật bề mặt trong các thành phần quang học
Tiêu chuẩn ISO 10110-7:2008
Tiêu chuẩn quốc tế này quy định các yêu cầu về dung sai cho các khuyết tật bề mặt trong các thành phần và hệ thống quang học. Tiêu chuẩn này phân loại các khuyết tật bề mặt, xác định cách chúng nên được thể hiện và cung cấp các tiêu chí để kiểm tra và đánh giá chúng.
Tiêu chuẩn GB/T 1185-2006
Tiêu chuẩn quốc gia Trung Quốc này phác thảo phương pháp đánh giá khuyết tật bề mặt trong các thành phần quang học. Tiêu chuẩn sử dụng ký hiệu “N×A”, trong đó N đại diện cho số lượng khuyết tật được phép và MỘT thể hiện kích thước khuyết tật. Nó cũng chỉ định các mức độ khuyết tật khác nhau và các yêu cầu tương ứng đối với phương pháp kiểm tra và điều kiện chấp nhận.
MIL-PRF-13830B
Tiêu chuẩn quân sự Hoa Kỳ này định nghĩa các thông số kỹ thuật cho việc sản xuất, lắp ráp và kiểm tra các thành phần quang học được sử dụng trong các thiết bị kiểm soát hỏa lực. Các khuyết tật bề mặt được phân loại bằng hai bộ ký hiệu số: “S” cho các vết xước và “D” cho các vết lõm. Ký hiệu này tương tự như ký hiệu trong tiêu chuẩn GB/T 1185-2006, mặc dù MIL-PRF-13830B nhấn mạnh hơn vào kích thước của các vết xước và vết lõm.
Phương pháp kiểm tra khuyết tật bề mặt
Tiêu chuẩn Trung Quốc (GB/T 1185-2006)
Kiểm tra được thực hiện bằng đèn sợi đốt 36V, 60W–108W và kính lúp 4×–10×, sử dụng ánh sáng truyền qua hoặc phản xạ trên nền đen.
Tiêu chuẩn Nga
Sử dụng đèn sợi đốt công suất 60W–100W để kiểm tra, độ phóng đại tùy thuộc vào bề mặt quang học được kiểm tra.
MIL-PRF-13830B
Có hai phương pháp được định nghĩa:
- Quan sát thành phần trên kính mờ bằng đèn 40W phía sau kính và sử dụng các sọc ngang tối trên kính để tạo độ tương phản.
- Sử dụng ánh sáng truyền qua kính mờ để quan sát chi tiết có nền đen.
Các khuyết tật bề mặt và tác động của chúng đến hiệu suất quang học
Các khuyết tật bề mặt có thể ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất tổng thể của hệ thống quang học. Các vết xước, vết lõm và các khuyết tật khác có thể gây ra sự tán xạ ánh sáng, làm giảm hiệu suất truyền dẫn và tăng quang sai. Trong các hệ thống quang học có độ chính xác cao, ngay cả các khuyết tật nhỏ cũng có thể dẫn đến sự suy giảm đáng kể về chất lượng và độ chính xác của hình ảnh. Ví dụ, trong kính thiên văn hoặc hệ thống laser, các vết xước có thể gây ra nhiễu xạ không mong muốn, dẫn đến giảm độ phân giải hoặc tiêu điểm. Ngoài ra, các khuyết tật như bong bóng hoặc vết nứt có thể làm méo mặt sóng, ảnh hưởng đến độ rõ nét của các hệ thống hình ảnh như máy ảnh hoặc kính hiển vi.
Để giảm thiểu những vấn đề này, các nhà sản xuất áp dụng các biện pháp kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt để đảm bảo rằng các khiếm khuyết vẫn nằm trong mức dung sai chấp nhận được. Hiểu được cách các khiếm khuyết cụ thể ảnh hưởng đến hiệu suất quang học giúp các kỹ sư thiết kế các hệ thống bền bỉ hơn và giảm khả năng xảy ra lỗi trong quá trình sản xuất.
Công nghệ tiên tiến trong phát hiện khuyết tật bề mặt
Phần kết luận
Các khuyết tật bề mặt trong các thành phần quang học có thể làm giảm đáng kể hiệu suất của hệ thống quang học. Do đó, các tiêu chuẩn và hướng dẫn nghiêm ngặt là điều cần thiết để đánh giá và kiểm soát các khuyết tật này. Khi công nghệ kiểm tra tiến bộ, các phương pháp hiệu quả và chính xác hơn để phát hiện các khuyết tật bề mặt sẽ tiếp tục được triển khai trong quá trình sản xuất và kiểm soát chất lượng các thành phần quang học.
