大氣等離子體加工熔石英材料過程的若干影響因素研究.pdf

1、慣性約束聚變、大型天文望遠鏡、微電子以及航空航天領域各種高精尖武器不但要求光學元件達到超光滑表面，而且對加工效率也提出了極高的要求。目前適用于熔石英材料的超光滑表面加工技術有浴法拋光、浮法拋光、磁流變拋光、離子束加工、彈性發(fā)射加工等。大氣等離子體加工是近年來新發(fā)展起來的一種超光滑表面加工技術，與其他加工技術相比，大氣等離子體加工是靠等離子體中的活性粒子與工件材料發(fā)生化學反應實現(xiàn)材料去除的一種加工方法，具有加工效率高、不產(chǎn)生加工變質層、不

2、會對元件表面造成二次損傷和加工成本低等優(yōu)點。在國外，該項技術已在光學元件的加工制造中得到應用，而我國在該方向的研究尚處于起步階段，有許多問題亟待解決。
　　本論文針對大氣等離子體加工光學材料熔石英過程展開研究，目的是通過理論和實驗找到加工過程中各種因素對熔石英加工效率和表面質量的影響規(guī)律。
　　首先，論文介紹了大氣等離子體的加工原理，設計了一個應用于光學元件加工的大氣等離子體發(fā)生裝置（等離子體炬），并對該裝置在射流和接觸兩種

3、加工模式下的工作特性進行了探討研究。
　　然后，論文以加工效率（材料去除率）為研究對象，以新設計的大氣等離子體炬的兩種加工模式為基礎，運用光譜定量分析理論和紅外測溫理論分別從等離子體光譜強度變化和加工過程溫度變化角度，研究并得到了等離子體中反應氣體（CF4和O2）含量對材料去除率的影響規(guī)律。研究表明，材料去除率隨著CF4流量的增加先增加，達到極值后，再降低；O2能夠提高材料去除率。隨后又分別對輸入功率、加工距離和加工時間與材料去除

4、率之間的影響關系進行了實驗研究，總結出材料去除率隨著輸入功率的提高、加工距離的減小而增加，而在一定的加工時間內基本保持恒定的規(guī)律。
　　最后，論文以工件最終表面質量為研究對象，首先在前期量子化學理論分析的基礎上提出了極低材料去除率對于降低元件表面粗糙度必要性的設想，并通過實驗得到初步驗證。然后又通過納米壓痕技術驗證了大氣等離子體加工能夠去除工件表面的加工變質層，且不會對工件表面引入二次損傷的結論。
　　本論文的研究內容表明，