Зеркало с пониженной адсорбцией загрязнений из окружающей среды

Полезная модель относится к оптическим деталям с повышенной устойчивостью к повреждающим воздействиям окружающей среды. Технический результат заключается в получении зеркала, в котором сочетались бы оптические характеристики, отвечающие требованиям ГОСТ 11141-84. Зеркало с пониженной адсорбцией загрязнений из окружающей среды содержит металлический корпус и отражающую поверхность с приповерхностным слоем, имеющим наноскопически гладкую отражающую поверхность и действующими в нем сжимающими напряжениями.

Полезная модель относится к оптическим деталям с повышенной устойчивостью к повреждающим воздействиям окружающей среды. Из близких по устройству и назначению предмету данного патента, которые приняты за прототип предлагаемого изделия, известны зеркала с отражающими металлическими поверхностями, которые формируются абразивной полировкой отражающего материала [1, 2].

При надлежащем соблюдении технологических режимов качество отражающих поверхностей полностью удовлетворяет требованиям ГОСТ 11141-84 на чистоту и шероховатость рабочих поверхностей оптических деталей. При этом высоты выступов или глубины царапин не превышают 50 нанометров, что обеспечивает необходимую степень сохранения параметров оптического пучка при его преобразованиях зеркалами или другими оптическими деталями.

Однако отражающие поверхности указанных выше зеркал содержат морфологические дефекты (выступы, царапины, микротрещины, микропоры и остаточные включения полировальных материалов [1, 2]) с характерными размерами порядка 50 нанометров и менее. При абразивной полировке подобные дефекты образуются в результате воздействия растягивающих напряжений, создаваемых в приповерхностном слое трением со стороны абразива и внедрением компонентов полировальных материалов в материалов в приповерхностный слой. С другой стороны, известно, что на дефектах такого рода образуется большое количество поверхностно-активных центров, значительно увеличивающих способность поверхности адсорбировать молекулы и кластеры посторонних веществ, а также другие виды загрязнений из окружающей среды [3]. Подобные загрязнения в той или иной мере вызывают поглощение и рассеяние падающего на отражающую поверхность зеркала светового потока, ухудшая оптические параметры детали (коэффициент отражения, индикатрису и степень поляризации отраженного потока, лучевую прочность и др.). Кроме того, в приповерхностном слое детали, обработанной абразивной полировкой, действуют остаточные растягивающие напряжения, которые в процессе эксплуатации зеркала способствуют образованию новых разрывов сплошности типа перечисленных выше морфологических дефектов и, соответственно, вызывают дальнейшее ухудшение его эксплуатационных параметров.

Недостатками зеркал, отражающие поверхности которых приготовлены абразивной полировкой, являются приповерхностные морфологические дефекты типа выступов, царапин, микропор, микротрещин, включений полировальных материалов, которые формируют на поверхности активные центры, усиливающие адсорбцию молекулярных и кластерных загрязнений из окружающей среды, а также остаточные растягивающие напряжения, за счет чего ухудшаются оптические параметры зеркала

Технический результат, для достижения которого предназначена заявляемая полезная модель, заключается в создании такого зеркала, в котором сочетались бы оптические характеристики, отвечающие требованиям ГОСТ 11141-84, с пониженной адсорбционной способностью по отношению к разного рода загрязнениям из окружающей среды.

Для достижения указанного технического результата в конструкцию зеркала вводится приповерхностный слой с наноскопически гладкой отражающей поверхностью, характеризующейся существенно пониженным содержанием морфологических дефектов типа выступов, царапин, пор и микротрещин. За счет этого значительно снижается адсорбция зеркалом загрязнений из окружающей среды. Кроме того, в указанном слое зеркала формируются сжимающие напряжения, действующие параллельно отражающей поверхности, которые существенно уменьшают вероятность образования новых пор, микротрещин и других разрывов сплошности при различных внешних воздействиях, возможных в процессе эксплуатации зеркала. Формирование приповерхностного слоя с вышеуказанными характеристиками может осуществляться одним из нескольких способов, выбор которых не имеет принципиального значения для достижения основной цели - снижения адсорбции загрязнений из внешней среды. Например, зеркало может быть подвергнуто деформационной полировке [4] или диффузионному внедрению в приповерхностный слой дополнительных химических элементов, вызывающих увеличение параметра кристаллической решетки, в комбинации с химико-механической полировкой..

Отличительными особенностями предлагаемого устройства являются:

1) Наличие наноскопически гладкой поверхности, не имеющей активных центров адсорбции молекулярных и кластерных загрязнений из окружающей среды.

2) Наличие сжимающих напряжений в приповерхностном слое, препятствующих образованию пор, микротрещин и других разрывов сплошности, которые могли бы образовываться в процессе эксплуатации зеркала и формировать активные центры адсорбции загрязнений.

На фиг.1 изображен эскиз зеркала, где

1 - корпус зеркала

2 - отражающий приповерхностный слой, обладающий пониженной адсорбцией загрязнений из окружающей среды за счет устранения поверхностных центров адсорбции и наличия сжимающих напряжений

Литературные источники

1. «Технология оптических деталей» под. ред. М.Н.Семибратова, «Машиностроение», Москва, 1978

2. «Справочник оптика - технолога» под ред. М.А.Окатова, «Политехника», С-Петербург, 2004).

3. С.Моррисон, «Химическая физика поверхности твердого тела», Москва, «Мир», 1980).

4. Н.В.Классен, С.И.Махонин, Ю.А.Осипьян, «Применение пластической деформации в производстве твердотельных оптических элементов», Материаловедение, 1997, 2, стр.47-52.

Зеркало с пониженной адсорбцией загрязнений из окружающей среды, содержащее металлический корпус и отражающую поверхность, отличающееся тем, что отражающая поверхность содержит приповерхностный слой с наноскопически гладкой отражающей поверхностью и действующими в нем сжимающими напряжениями.