2022年遠光電生產(chǎn)實習報告

1、 本科生實習報告書院系專業(yè) 光信息科學與技術(shù)專業(yè) 年級班級 07級光信一班 姓 名 關(guān)志遠 學 號 07305928 實習單位 激光加工室 實習時間 2010.7.5 至 2010.7.9 指導教師 曾長發(fā)等 實習報告實習目的與任務：了解He-Ne激光器的工作原理；學習及掌握激光器各部件的制作工藝與技術(shù)；學習及掌握激光器的組裝以及調(diào)試方法。二. 實習內(nèi)容:1He-Ne激光管制作實習內(nèi)容流程圖：2He-Ne激光器的基本結(jié)構(gòu)：He-Ne氣體激光器主要由He，Ne氣體放電毛細管和光學諧振腔兩部分組成，根據(jù)不同的使用要求,激光器的結(jié)構(gòu)可分為下列幾種形式：內(nèi)腔式：放電毛細管與諧振腔反射鏡聯(lián)通在一起；半內(nèi)

2、腔式：放電毛細管與諧振腔的反射鏡，一頭是分開的（中間有窗片隔開），另一頭則連通在一起；外腔式：放電毛細管與諧振腔反射鏡完全分開，中間有布儒斯特窗片隔開。激光管的管殼及放電毛細管通常是采用膨脹系數(shù)較小的硬質(zhì)硅酸鹽玻璃制成。有時也采用膨脹系數(shù)極小的石英類玻璃材料，放電毛細管是一細長而筆直的厚壁玻璃毛細管，它是約束輝光放電的主要區(qū)域，即提供光振蕩的激活介質(zhì)的激發(fā)區(qū)。激光管的外套管殼主要是為了儲氣，如此可延長激光管的壽命，同時可容納長而大的陰極，當然它還可以為毛細管起一個支撐作用。放電管的陽極一般用鎢桿，陰極則用鎢桿再接一個較大尺寸的金屬圓筒，一般是用陰極濺射較小的金屬材料，如鉬，鉭，鋁及鋁合金等金屬

3、箔片制成。陰極的結(jié)構(gòu)一般做成與毛細管同軸的形式，也有單獨做一個陰極泡接在放電管側(cè)面，這樣可以減輕陰極濺射物對窗片或反射鏡的污染，有利于提高輸出功率及延長壽命。在外腔式和半內(nèi)腔式激光管中，放電管兩端或一端用光學平行平晶窗片來封接，如圖：封接的窗片表面的法線與毛細管夾角必須滿足如下要求，即圖中的tan=n，式中n為窗片材料的折射率，滿足這一要求的角稱為布儒斯特角，窗片必須按此角封接上去，這是因為，按照光的電磁理論，當光沿著毛細管軸方向傳播通過布儒斯特窗片時，對于電矢量和入射面平行的偏振光將無損失地通過它，因此窗片界面對此偏振光不產(chǎn)生反射，這樣一來，密封窗片一方面減少了電矢量與入射面平行的偏振光的反

4、射損失，另一方面使電矢量和入射面垂直的偏振光的振蕩受到抑制（因它有大的反射損失），結(jié)果激光束將以完全偏振的形式輸出。在He-Ne激光管的外套管殼內(nèi)充有一定比例的氦氣和氖氣。激光管兩端的反射鏡通常采用一個平面反射鏡，一個是凹面反射鏡組成光學諧振腔。反射鏡一般是用光學玻璃（一般用K9光學玻璃）磨出光學平面，然后再其表面用真空鍍膜技術(shù)鍍上高反射率的多層介質(zhì)膜，其中一個稱為全反射鏡，其反射率為99.5%以上（當然最好是100%但工藝上做不到），另一個稱為輸出鏡（激光束從此鏡輸出），其反射率視激光管長短，增益損耗情況而定，一般也在97%99%之間。作為完整的激光器還應包括供氣體放電的電源供應器。He-N

5、e激光器生產(chǎn)工藝：我們知道，氣體激光器是電真空器件，器件里面充有低氣壓的激活介質(zhì)（工作氣體），所充氣體的成分應該是穩(wěn)定的最佳值。如果氣體的各成分的比例改變了，或滲漏和放出有非工作氣體，那激光器件會造成光譜分散能量不集中，而造成其性能下降甚至不產(chǎn)生激光。嚴重影響器件的壽命，激光器件中真空情況的改變，是多種多樣的原因造成的。譬如抽氣不徹底，工作時由于溫度升高導致材料放氣，電子或離子轟擊電極或其他材料造成的放氣，管子慢性漏氣等等，都是常見的原因。要制造長壽命，高可靠，各種電參量都很穩(wěn)定的激光器件，就必須從原材料的選擇，零部件的加工及處理，電極的裝配，直到最后的排氣及充氣，封口，都必須從真空技術(shù)的角度

6、來嚴格要求。氣體激光器件的排與充氣式最重要的一道真空加工工序。這時要在不斷抽氣下進行玻殼烘烤除氣，電極高頻加熱除氣或電子轟擊除氣。排氣過程一般來說，以真空系統(tǒng)的真空度越高，抽氣速率越大越好，以無油系統(tǒng)比有油系統(tǒng)好。氣體激光器有一定的充氣及特性測試等步驟。從以上討論，充分說明氣體激光器的制造滲透著真空技術(shù)問題。在真空技術(shù)問題未能順利解決時，往往影響氣體激光器件的正常生產(chǎn)。He-Ne激光器生產(chǎn)工藝是保證制造出來的激光器合乎激光器的設計要求（如模式，輸出功率，功率穩(wěn)定性，光斑尺寸，發(fā)散角，偏振度等）及激光器的壽命。因此，在制造激光器的過程中必須嚴格按照每一項工藝程序要求進行。全外腔，半內(nèi)腔氣體激光器

7、的調(diào)試：一般來說，輸出功率較小的氣體激光器都做成全內(nèi)腔式的激光器，這樣使用起來很方便。然而，輸出功率較大的氣體激光器（如大于30mw的He-Ne激光器，大于500mw的Ar+激光器和白激光器等），就不能做成全內(nèi)腔式的激光器。因為，輸出功率較大的氣體激光器做得較長（一般大于800mm），因此激光器殼體受溫度或機械振動的影響變形較大，從而破壞了諧振腔的最佳振蕩條件，導致激光輸出減弱甚至不能輸出激光。若采用全外腔形式的激光器就可以通過對諧振腔的調(diào)試來恢復最佳振蕩條件，使激光器有正常的激光輸出。全外腔和半內(nèi)腔氣體激光器的調(diào)試原理很簡單，就是要使激光器的放電毛細管與諧振腔鏡面的垂直度要1以下，諧振腔兩鏡

8、面的平行度10以下。一般有如下兩種調(diào)試方法：用一激光束作為基準線，首先使這激光束正中穿過一個靶的小孔和待調(diào)試的激光器的放電毛細管中心，然后放上諧振腔的其中一片（一般為平面輸出鏡）反射鏡對準激光束，調(diào)節(jié)放有反射鏡的三維調(diào)節(jié)架上的測微螺旋鈕，使基準激光束穿過放電毛細管和靶點小孔原路返回（這時表示反射鏡面已與激光器的放電毛細管垂直）。繼而再放上諧振腔的另一片（一般為凹面全反鏡）反射鏡對準激光束，同樣調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)架上的測微螺旋鈕，使基準激光束穿過靶的小孔原路返回（這時表示此反射鏡面也已與放電毛細管垂直），最后接通待調(diào)試激光器的電源，點亮激光器。若上述的調(diào)節(jié)精度夠的話，則有激光輸出，再微調(diào)一下兩端調(diào)節(jié)架上的

9、測微螺旋鈕，使激光輸出最大。若沒有激光輸出，可以小心的微調(diào)一下其中一端調(diào)節(jié)架上的測微螺旋鈕，若還沒有激光輸出，則需按上述方法重新調(diào)試。用以燈泡發(fā)出的光作為基準，首先在待調(diào)試激光器的一端放一點亮的燈泡，在另一端通過放電毛細管看點亮的燈泡的燈絲，若看不到，則移動燈泡直至看到為止。然后再看到燈絲的一端放上中間有小孔的靶，通過小孔并移動靶的上下左右位置看到點亮的燈泡的燈絲。繼而在靶與待調(diào)試激光器一端的中間放上諧振腔的反射鏡，調(diào)節(jié)放有反射鏡的三維調(diào)節(jié)架上的測微螺旋鈕，通過靶的小孔看諧振腔反射鏡內(nèi)靶的像與靶的小孔重合。再后把點亮的燈泡放在待調(diào)試激光器另一端，重復以上的操作，最后接通待調(diào)試激光器的電源，點亮

10、激光器。若上述的調(diào)節(jié)精度夠的話，則有激光輸出，再微調(diào)一下兩端調(diào)節(jié)架上的測微螺旋鈕，使激光輸出最大。若沒有激光輸出，可以小心的微調(diào)一下其中一端調(diào)節(jié)架上的測微螺旋鈕，若還沒有激光輸出，則需按上述方法重新調(diào)試。玻璃燒制的方法及其在氦氖激光器制造中的應用：玻璃的形成劑包括二氧化硅、硼酐、二氧化鍺、五氧化二砷、五氧化二鍗、五氧化二釩、三氧化二磷、五氧化二磷等等，它們本身在一定范圍內(nèi)形成被璃。玻璃吹制工作臺是工作室中的主要設備，它的布置應當注意考慮，使操作時便利，要使工作者手執(zhí)長玻管的時候，至少在兩個方向上有自由活動的余地。 接著談一下玻璃吹制的基本技術(shù)，任何復雜的玻璃儀器都是以基本的吹制技術(shù)為某礎(chǔ)的。因

11、此，在學習基本吹制技術(shù)時應該十分具有耐心，嚴格要求能正確地完成每一步的操作。只有這樣，才可能迅速而穩(wěn)固地掌握各種復雜的技術(shù)。玻璃吹制的基本技術(shù)大致包括下列各內(nèi)容 (1)玻管的測量與選擇； (2)玻管的割切； (3)玻璃的加熱與退火； (4)拉尾管； (5)對接； (6)側(cè)接； (7)圓底封閉及吹泡； (8)末端開口及張喇叭； (9)喇叭口的封接；。 (10)彎管； (11)螺旋； (12)橡皮管接嘴； (13)環(huán)形封閉； (14)閉合管路； (15)用手噴燈封接系統(tǒng)。在玻管的測量與選擇過程中，波管通常是由玻璃制造廠用機器或手工方法拉制而成。雖然各廠在產(chǎn)品出廠前都要經(jīng)過檢驗，但是這種檢驗都不甚嚴

12、格。因而，在選用玻管預備加工時，還應進行一些必要的檢驗與量度，以免因所用玻管不合要求，造成工時、材料等的浪費。破管的缺陷無法完全避免，尺寸也不可能完全準確，但是在選擇時，仍應該盡量采用其缺陷與尺寸誤差不致影響成品性能的玻管來進行加工。玻管的主要缺陷通常即可用肉眼加以檢驗，尺寸則用各種量具來量測。玻管的缺陷主要就是指玻璃的物理和化學性質(zhì)在某些部分的不均勻性。大多是由于熔制玻璃時沒有很好地遵守工藝規(guī)程，或玻璃熔爐材料不良等原因所造成的。這些缺陷大致可分成三類：(1)氣態(tài)內(nèi)結(jié)(如氣泡、小米粒等) 這是最常見的玻璃缺陷，對玻璃吹制工作也是最為不利。它主要是因在熔制玻漿時，原料中間的空氣、表面吸附的空氣

13、或化學反應時生成的氣體等留在玻璃內(nèi)部而形成的。內(nèi)結(jié)的大小可自數(shù)百分之一毫米至數(shù)毫米，形狀亦殊不一致有圓形、橢圓形等。氣泡中所含氣體種類也很多，最常見的有氧氣、一氧化碳、二氧化碳或水汽等。在進行玻璃吹制時，氣泡中的氣體受熱膨脹，常沖破軟化的玻璃，形成一個凹洞甚至使玻璃穿透。如用有氣態(tài)內(nèi)結(jié)的玻管進行相互封接，則在封接處?？砂l(fā)現(xiàn)一些下陷的細孔，這些細孔不僅將減弱封接的強度，而且可能造成漏氣。(2)液態(tài)內(nèi)結(jié) 若在熔制時，加熱攪拌不勻，則在玻璃中可能出現(xiàn)波浪式的帶狀、線狀或?qū)訝罴y。這種紋通常又稱為玻璃的液態(tài)內(nèi)結(jié)。一般地說，液態(tài)內(nèi)結(jié)會使玻璃的強度減低。然而，完全不具有紋的玻管幾乎是沒有的。如過紋過大，由于

14、加熱時容易裂開，因而加工處理較為困難。(3)固態(tài)內(nèi)結(jié)(如砂石、粉料石及沫子等)固態(tài)內(nèi)結(jié)是具有不同形狀與顏色的一些固體夾雜物所形成的其大小可由勉強被察見直至幾厘米。這種內(nèi)結(jié)不僅會影響玻璃的外觀（如均勻的透明度與光澤等)，而且會降低玻璃的強度。由于固體內(nèi)結(jié)物質(zhì)與玻璃的膨脹系數(shù)不同，在加熱或冷卻時，兩者之間常形成內(nèi)應力，而使玻璃發(fā)生爆裂。造成這種缺陷的原因大致有下列三方面： a砂石由外來的固態(tài)物質(zhì)落入玻料而形成。通常是在熔煉時，從坩鍋壁及熔爐上掉進玻璃中的一些耐火材料。 b粉料石玻璃的配料或熔制的處理過程不佳時，粉料中某些部分仍保持原來狀態(tài)，于是便形成所謂粉料石。粉料石大多為最難以熔化的石英。 c沫

15、子一一熔制玻璃時，常有某些外來的微粒落到玻漿表面，使制出的玻璃表面失去光澤。不過，這種缺陷對玻璃性能的影響往往是并不很大的。割斷玻管最常用的有銼刀法、砂輪法、熱絲法與火焰法等四種方法： A銼刀割切法對于不同性質(zhì)的玻璃，割管的方法有時亦稍有不同；軟波璃極易斷開，硬玻璃則不然一般說來，銼刀法對外徑小于25毫米的玻管最為有效。外徑小于13毫米的玻管一可用三角銼在管壁上刻一痕跡，只需將銼刀鋒壓在玻管上拉割一兩次，不必企圖將其鋸穿。如果在銼痕上，用水浸一下，玻管可較易斷開。銼痕沾濕后，以雙手拇指抵住銼痕背面，于是用彎折與拉力便可使其斷開。外徑在1325毫米的玻管在刻好割痕并沾濕后，需用另一種握法將它斷開

16、，雙手握住玻管，手臂抵住玻管，然后以彎折與拉力的合力將它折斷B砂輪割切法砂輪割管的速度很快，直徑較大的如一次割一個，則每小時約可割3000個；較小的玻管(如電子管的排氣管等)一次可割68個，每個時可割60007000個，因而多被廣泛采用于大量成批的生產(chǎn)加工。C熱絲割切法這種方法的優(yōu)點是：割面光滑，可割口徑大而管壁較薄的玻管。缺點是：較為麻煩與費時較多。熱絲割管器實際上只是一只降壓變壓器，在副圈接有一根電阻絲，用大電流通過電阻絲，使絲發(fā)紅。D火焰割切法 用銼刀、割輪等割截的玻管，如用來封接，常會在封接處出現(xiàn)一小段不很透明的部分，若用火焰法割出則可避免此缺點。用火焰切割的操作方法為先將玻管燒熔、拉

17、開，然后再制好末端。玻璃沒有一定的熔點，在加熱時，先逐漸軟化，最后就變成液體，因此可以看作是種過冷卻的液體。如果加熱程度不適當，吹制工作便不可能順利完成初學者往往未等玻璃充分熔融，就進行加工，結(jié)果便不能完善(例如封接牢固，或不美觀等)；或則熔化過度，使操作時難以控制，因而加工以后，常發(fā)生變形或壁厚不均勻等現(xiàn)象。玻璃經(jīng)過受熱加工后，如果退火不好，就可能立刻自行炸裂，或在以后運用時發(fā)生炸匙要消除玻璃在熔化和封接時所產(chǎn)生內(nèi)應力，必須把玻璃重新加熱到退火溫度，然后才使它緩緩冷卻。拉尾管時，手執(zhí)玻管的正確方法是：左手彎腕支持玻管的主要重量，右手支住玻管右端。在正式操作前，應先作執(zhí)持和轉(zhuǎn)動玻管的充分練習，

18、并將坐位、距離及操作之空間等預作安排與調(diào)整，使工作得以比較長久而正確、舒適地進行。將兩根玻管對面封接起來，稱為“對接”(或“銜接封合”)。對接的要求是：封接牢固，壁厚均勻及接合處幾乎不能察覺。如果接合處壁厚較薄，則不堅固。玻璃吹制工藝技術(shù)多半是與連接有關(guān)的工作，因而玻璃吹制工作者必須通過不斷的練習，掌握熟練對接技術(shù)。側(cè)接是將一根玻管接住另一玻管側(cè)面的意思，例如成T形、Y形等。 較常見的側(cè)接是將一根玻管的開端垂直對接于另一玻管側(cè)面的孔穴上，即“T”形封接。 進行側(cè)接時，常對準一小點加熱，而且噴燈與玻管距離很近，所以極容易形成應力。在側(cè)接時，作側(cè)臂之玻管應繞本身中心軸線轉(zhuǎn)動約200至300度，然后

19、迅速對準位置接至另玻管之側(cè)面孔穴上。這種以一只手均勻研轉(zhuǎn)玻管的技術(shù)，需要經(jīng)過相當時間的練習才能正確掌握。在吹制玻璃器具時，也常常需要同時進行圓底封閉和吹泡工作。在圓底封閉過程中，我們可按照以下步驟進行操作：拉出尾管。加熱肩部，略拉尾管。切去尾管。吹小泡。粗略加熱，吹成圓底。而在玻璃末端吹泡則是圓底封閉的繼續(xù)處理過程。如需要吹得一個正常壁厚的玻泡，必須在玻管上熔化足量的玻璃，以得出一段厚壁玻璃。右手執(zhí)尾管，將玻璃末端放在火焰中旋轉(zhuǎn)加熱；手執(zhí)玻管的角度應當略略與水平傾料，使熔化的玻璃能流向尾管方向(如欲得厚壁玻泡，則應將熔融段朝下，使玻璃集聚在玻泡上)。如果想將玻管中段吹成玻泡，要預先集聚玻泡所需

20、要的玻璃，得有相當熟練、精巧的旋轉(zhuǎn)玻管技藝。一般人最好用一根有旋環(huán)的吹管，以免玻管中段熔觸后發(fā)生變形。吹管接于執(zhí)在左面的管口上，另一端管口則用塞子封閉起來，至于玻泡所需聚集的玻璃份量，則視所需要的尺寸及壁厚而定。制造玻璃儀器時，修光玻管末端的開口及其形狀，不僅可使儀器美觀、且能增加其強度，并使搬動及使用方便。玻管口可翻成喇叭狀，喇叭的寬度受玻管直徑的限制。小玻管管口不可能直接翻制成厚壁的大喇叭口，應該先將玻管末端吹出一個厚壁的玻泡，然后再翻制喇叭口?？梢岳美瓤趯⒁桓９芊庠诹硪恢е睆捷^大的玻管內(nèi)，操作的程序為：在較大玻管的一端拉一尾管；用噴燈將玻管另端切割光整。將較細的那只玻管一端封閉制成

21、圓底，另一端管口制成直徑與大管相等的喇叭口。將做好喇叭口的玻管用鑷子夾住插入較大的玻管內(nèi)，使兩者邊緣相互完全熔合，然后取去鑷子。 而彎管也是玻璃吹制工作中最基本的操作之一。般彎管的方法如下： （1）用左手執(zhí)玻管的一揣，管口用塞子預先加以封閑。將玻管放在溫度不甚高的粗燈焰中旋轉(zhuǎn)加熱，直至約二倍于管徑的一段長度都開始熔化，并因玻璃流動而略賂收縮為止。（2）將玻管移離火焰，先使玻管豎直，然后緩緩將下端折向水平方向，同時從玻管開口處吹入空氣。在完成彎折，而玻管側(cè)面將要向外鼓出之前，立即停止吹氣。（3）如仔細觀察彎折處，可注意到彎折內(nèi)側(cè)必有部分管壁較厚的地方；可將稍稍夾細的火焰直吹整個內(nèi)側(cè)，并用反復吹、

22、燒的辦法，將其加工成均勻壁厚。最后，進行退火。對于螺旋，初學者往往以為螺旋玻管一定很難制作，其實卻不然，只有較粗大的玻管在燒制螺旋時比較困難些。操作時，必須用寬大的火頭將較長段的玻管燒軟，小心地將玻管彎折成形或繞在特備的心軸上，玻管不可有扭曲等現(xiàn)象。許多化學儀器、真空系統(tǒng)等儀器中，玻管常需用橡皮管套接；如果接嘴做得不好，常在運用中途發(fā)生漏水、漏氣，甚至橡皮管在氣體或液體壓力下突然脫落等現(xiàn)象。在制造冷凝器、蒸汽捕集器、等儀器時，都需要用到“環(huán)形封接”的技術(shù)。所謂環(huán)形封接，就是將一支玻管套入另一支較粗的玻管中相互封接起來的意思，因為封接處成一環(huán)形而得名。最常用的環(huán)形封接法有兩種：內(nèi)玻管不加支持的環(huán)

23、形封接法和內(nèi)玻管有支持物的環(huán)形封接法。在吹制閉合管路時，需要把兩個或兩個以上的封接在一次操作中完成。軟玻璃的膨脹系數(shù)大，這樣做極易爆裂，硬玻璃則不必擔心這個問題。真空系統(tǒng)以及其他裝在支座上的大型或復雜設備，常需分成若干段或幾個部分制造，然后再將它們逐個封接到整個系統(tǒng)上去。（1）拉尾管（2）對接A 直徑相同的玻管對接B 毛細管封接（3）側(cè)接（4）圓底封閉（5）吹泡氦氖激光管的制作：（1）用實心小玻璃棒燒粘成三角文撐架并要求具有錐度。套入簡形電極內(nèi)，將燒好的玻璃底料的鎢棒插入小支管，三角支架一端與外口相粘，見圖827(1)。這樣固定筒形電極，便于鎢棒焊接。（2）將毛細管穩(wěn)固于外套內(nèi)，進行封按貼膜管

24、，并接上徘氣管，見圖827(2)。 （3）按縮結(jié)插入封接的方法制備，如圖827(3)所示的零件，爆除余料。然后按上法接入筒形電極，見圖827(4)。 （4）調(diào)頭封接，將管身余料拉除并燒成平底，熔接毛細管開孔燒光，再與零件(4)用火苗逐段封接，見圖827(56)。完成后注意退火。成品規(guī)格見圖828。磨管與鏡面拋光：同心度測定：磨管的工藝分為粗磨和細磨兩部分，而在磨管前必須對激光玻璃管進行同心度檢定。粗磨：用火割法切割的貼片管口，對于貼片來說是非常不平的，因此必須先放在粗磨機上磨削。粗磨是由粗磨機來完成的，分為兩個階段。第一階段，磨管時，在磨盤上放上少許水和金剛砂，用手握住玻璃殼的中央部位，使玻璃

25、殼的軸線盡量垂直磨盤，降它放在磨盤上磨削，并不斷的將混有水的金剛砂加到磨盤上，把端面不平部分磨去（所用玻璃管已經(jīng)經(jīng)過第一階段的處理）；第二階段，把玻璃殼放在一調(diào)節(jié)架上，用一氦氖氣體激光器射出一束激光，通過開有小孔的光闌反射到玻璃殼上，仔細調(diào)整調(diào)節(jié)架，使激光束對稱地通過玻璃殼中的毛細管，從而在白紙上得到幾個同心的光環(huán)，調(diào)整以后，用一平行平面反射鏡貼在一個貼片管端面上，使反射膜對著激光束觀察從反射鏡上反射回到光闌板上的激光束光斑的位置，若貼片管端面與毛細管軸線相垂直，則激光將按原路反射到光闌板的小孔上，從而可以通過光斑偏離小孔的情況來判斷貼片管端面上哪一部分比較凸出，于是就可將這一部分磨去。方法是

26、，在一平玻璃板上，加上水和金剛砂作磨料，用手握住玻璃殼，將貼片管端面放在上面作不重疊的圓周運動，在確定要多磨去的部分壓力可稍大些，以加速對它的磨削。直至磨削到反射回來的光斑與小孔垂直為止。細磨：細磨的方法與粗磨第二階段完全相似。只是要求更精密一些，細磨要在一個經(jīng)過精細研磨過的金屬平板上進行磨削，所用的磨料是水和1000金剛砂，檢查的工具是用兩臺平行光管。具體方法是，首先先調(diào)整兩只平行光管共軸，然后將研磨的激光器玻璃殼放在兩平行光管之間，通過毛細管觀察十字線之象，仔細地調(diào)節(jié)激光器玻璃殼的位置，使毛細管與平行管共軸。然后用兩塊平行平面反射鏡，貼在兩貼片管之端面上，從平行光管的目鏡中觀察反射鏡上反射

27、回來的十字線象，若反射回來的十字線象在原十字線的上方，則說明端面下放凸出需要磨去，經(jīng)過反復研磨以后，最終觀察到兩十字線基本重合，則此端面已經(jīng)磨好，再磨另一個端面。氦氖激光器的充氣與排氣： HeNe氣體激光器抽氣、充氣的真空系統(tǒng)如圖所示：配氣操作說明：1把激光管接上排氣臺前，開啟冷卻水龍頭。關(guān)閉1閥，開機械泵，稍等一會之后開始加熱分子篩，然后依次開啟2閥、3閥10閥和13閥，進行低真空預抽，用放電電源對管子進行撿漏，發(fā)現(xiàn)漏氣管子應即補或除去。2在低真空條件下打開擴散泵加熱電爐進行高真空抽氣，等20分鐘油沸騰后開3閥，5分鐘后開10閥，再開13閥及8閥。等待一段時候后管內(nèi)氣壓基本能達到 乇以下。3

28、在激光管外套上烘烤加熱罩，接上加熱罩電源，加熱罩內(nèi)的溫度在60分鐘內(nèi)升溫到300C，保溫4小時，整個過程真空度要達到 乇以上。自然降溫（降溫前一個小時停止進行分子篩加熱）。4放電清洗：激光管降溫后在激光管兩極接上高壓直流放電電源（注意正負極要接對），充入2 3乇He氣，開啟放電電源開關(guān)，放電電流調(diào)至60到80mA。用放電顏色檢查管子清洗情況，當放電顏色呈一致時，即為干凈（尤其注意陽極鎢桿處）。放電時間一般為3至5分鐘。5高頻除氣：陰極高頻除氣，使用高頻爐加熱陰極至暗紅色，注意鋁熔點為658 C，在高頻除氣過程中系統(tǒng)真空度會降低1至2個數(shù)量級。當真空度達到 乇以下時可以進行充氣。高頻爐使用步驟為

29、：開水 外電源 通燈絲 燈絲電壓12V預熱一分鐘 高壓調(diào)壓轉(zhuǎn)到0 查負載防止短路 右下方開關(guān)通 按轉(zhuǎn)動按鈕 高壓調(diào)節(jié)適合保持柵流150mA，陽流近0.3A。6配氣：抽成高真空后，關(guān)閉擴散泵真空活塞。He氣與Ne氣的比例為7：1，總氣壓就要看放電細管的直徑而進行選擇，一般為2至3.5乇。7充氣： 充氣時開關(guān)4和5不能同時開，要開5關(guān)5、開4關(guān)4，開關(guān)6和7也不能同時開，要開7關(guān)7、開6關(guān)6，反復做直到氣壓達到預定的激光管氣壓為止。8老練：按最佳工作電流點2到3個小時。9封管：把激光管從充排氣臺封接下來。光學真空鍍膜機原理：冷卻系統(tǒng)由加壓泵、風冷水循環(huán)系統(tǒng)等組成。它主要是對擴散泵及蒸發(fā)系統(tǒng)和真空室

30、進行冷卻。當機器需要進行高真空工作時必須先開啟冷卻系統(tǒng)，以保證擴散泵的油蒸汽得到足夠的冷卻從而獲得高真空。.真空系統(tǒng)：真空系統(tǒng)是由機械泵、擴散泵、儲氣桶以及真空室（鐘罩）等組成。它是用來獲得必要的真空度，使膜料的分子或原子蒸鍍到被鍍零件表面的距離小于其平均自由程，保證膜料的分子或原子在蒸鍍到被鍍零件的表面之前免受殘余氣體或散亂蒸發(fā)分子的碰撞而改變運動方向，保持較大的動能，并有效的抑制蒸發(fā)材料與殘余氣體的反應，從而得到牢固、純潔的薄膜。真空度和平均自由程的關(guān)系可由（）、（）式給出： N1/N0=1-ed/L （1） L2/(3p) （2）其中：N0是初始被蒸發(fā)物質(zhì)分子總數(shù)，N1是在到達基片的途中

31、與殘余氣體分子發(fā)生碰撞的分子數(shù)，L是平均自由程，d是蒸發(fā)源到基片的距離，P是殘余氣壓。要達到較高的真空度通常是采用多級泵串連的方式來實現(xiàn)的。初級泵由機械泵來組成，用于抽低真空。二級泵由擴散泵組成，用于抽中高真空。（其它還有分子泵或冷凝泵等組成，用于抽高真空。）DMDE450光學多層鍍膜機的真空系統(tǒng)原理圖如圖一所示：圖一 DMDE450光學多層鍍膜機的真空系統(tǒng)原理圖1、電離規(guī)管 2、高真空蝶閥GI200C型 3、擋油器DY200B 4、凸腔式油擴散泵KT200 5、機械泵2XZ8型 6、低真空磁力閥DC30型 7、儲氣桶 8、低真空三通閥DS30型 9、磁力充氣閥CQF8型 10、熱偶規(guī)管 11

32、、鐘罩 12、針型閥8F8S型由圖一可知，DMDE450光學多層鍍膜機的真空系統(tǒng)主要是由初級機械泵和二級擴散泵組成。電離規(guī)管及熱偶規(guī)管用于測量真空室的高低真空度及擴散泵的前級真空度。并通過真空計來讀取真空度。磁力充氣閥用于對真空室充氣，其與高真空蝶閥互鎖。當三通閥抽出時，機械泵對鐘罩抽氣，高閥關(guān)閉（處于圖中的水平位置），擴散泵處于預熱狀態(tài)（一般預熱45分鐘），氣體經(jīng)由圖一9、10處的管道到機械泵被排出。當三通閥推進時，機械泵對系統(tǒng)抽氣。高閥打開（處于圖中的豎直位置），氣體從擴散泵抽到儲氣桶，經(jīng)過三通閥到機械泵，再排出室外。.蒸發(fā)系統(tǒng)： 蒸發(fā)系統(tǒng)是將膜料蒸發(fā)，以原子或分子的形式淀積在被鍍器件的表

33、面，形成薄膜。按照工作原理可以將蒸發(fā)系統(tǒng)分為三種：熱蒸發(fā)、濺射和離子鍍。為了能夠得到更好的高質(zhì)量的薄膜器件，在蒸發(fā)時常用到離子源來輔助膜料的淀積使膜層結(jié)構(gòu)更致密。結(jié)合我們實驗室的儀器條件，主要介紹熱蒸發(fā)和離子源。熱蒸發(fā)是一種發(fā)展較早、應用最廣的蒸發(fā)方法，當材料被加熱的時候，其原子就會從表面逸出，這種現(xiàn)象叫熱蒸發(fā)。熱蒸發(fā)的方式主要有電阻加熱，電子束加熱，高頻感應加熱和激光加熱，我們常用的是電阻加熱和電子束加熱。 電阻加熱是一種最簡單、最常用的方法，它是利用高熔點的材料（如鉬，鎢等）做加熱器。它相當于一個電阻，通電后產(chǎn)生焦耳熱，達到蒸發(fā)膜料的溫度10002000攝氏度。 電子束蒸發(fā)是將高速運動的電

34、子流在磁場中聚集成細束轟擊到被鍍材料的表面，電子束的動能轉(zhuǎn)換成熱能，使材料迅速升溫而蒸發(fā)，達到的溫度高達30006000攝氏度。產(chǎn)生電子束的儀器叫電子槍，分為直式（皮爾斯槍）、環(huán)形槍（電偏轉(zhuǎn)）、e形槍（磁偏轉(zhuǎn)）、L形槍（電偏轉(zhuǎn)）。以e形槍（見圖二）為例介紹電子槍的結(jié)構(gòu)：陰極在接通直流電壓后,K發(fā)熱產(chǎn)生電子，電子在有孔陽極LA的加速電壓下加速，經(jīng)過小孔進入磁場，高速運動的電子束在磁場中受到洛倫茲力的作用而改變運動方向（見圖三），通過調(diào)整磁場的大小可以控制電子束打在陽極A上的落點位置，陽極A在真空室中是由裝有膜料的坩堝組成。圖二 電子槍工作原理圖UH heating voltage （加熱電壓）

35、A anode（陽極） UB accelerating voltage （加速電壓） K cathode (陰極)V vacuum chamber （真空室） IE emission current （發(fā)射電流） N-Pole （N極） S-Pole（S極） 圖三 電子束偏轉(zhuǎn)原理圖離子源主要用于膜料蒸發(fā)時的輔助淀積作用，它利用大分子氣體的離子轟擊器件的表面，在未鍍膜之前可以起到清潔器件表面的作用；在鍍膜時可以輔助膜料的淀積，使膜層的結(jié)構(gòu)更緊密、更牢固、更均勻。以等離子體離子源為例介紹離子源的工作原理。由通氣管導入大分子氣體（通常用氬氣和氧氣），氣體分子經(jīng)過高壓電離后注入真空室，轟擊在被鍍器件的

36、表面，使器件的薄膜附著更緊密，均勻，牢固。 DMDE450光學多層鍍膜機的蒸發(fā)系統(tǒng)如圖四所示：圖四 蒸發(fā)系統(tǒng)密封絕緣座 2、高壓電極桿 3、屏蔽管 4、轟擊棒 5、加溫烘烤燈 6、烘烤電極及插頭 7、蒸發(fā)擋板 8、EQD3型電子槍 9、測溫電極在準備鍍膜前，為避免蒸鍍時膜料飛濺對真空室和器件造成不必要的污染，需對膜料進行必要的預熔放氣，此時蒸發(fā)擋板應置于被預熔材料的上方，以遮擋材料預熔時雜質(zhì)的飛濺和部分膜料的蒸發(fā)污染監(jiān)控片和被鍍器件，影響正常的監(jiān)控和器件的精度。 正式蒸鍍前，需開啟膜厚監(jiān)控儀，穩(wěn)定在始鍍讀數(shù)，開啟工件旋轉(zhuǎn)，使工件勻速旋轉(zhuǎn)，蒸鍍時使電子槍束流和電壓匹配，然后繼續(xù)升高燈絲電流，達到

37、所蒸鍍膜料的升華值，移開擋板，保持一定的蒸發(fā)速率，使膜料均勻蒸發(fā)，并通過膜厚儀進行監(jiān)控，一層鍍膜完畢，關(guān)擋板，關(guān)束流電壓（燈絲電流）。如需蒸鍍其它材料，轉(zhuǎn)動坩堝旋轉(zhuǎn)到另一種材料，繼續(xù)按相關(guān)的操作程序進行操作，根據(jù)需鍍膜層的要求，反復蒸鍍，直至鍍膜全部結(jié)束，關(guān)擋板，關(guān)束流電壓（燈絲電流），停旋轉(zhuǎn)，關(guān)膜厚儀，關(guān)高真空測量，關(guān)高閥等。.膜厚監(jiān)控系統(tǒng)： 膜厚監(jiān)控系統(tǒng)主要分為光學極值監(jiān)控系統(tǒng)和石英晶振監(jiān)控系統(tǒng)。石英晶振監(jiān)控法主要是利用了石英晶體的兩個效應，即壓電效應和質(zhì)量負荷效應。石英是離子型晶體，由于結(jié)晶點陣的有規(guī)則分布，當發(fā)生機械變形時，例如拉伸或壓縮時能產(chǎn)生電極化現(xiàn)象，稱為壓電現(xiàn)象。石英晶體壓電效

38、應的固有頻率不僅取決于其幾何尺寸，切割類型，而且還取決于晶體的厚度，當晶體上鍍了某種膜層后，使得晶片的厚度增加，則晶體的固有頻率會相應的衰減，石英晶體的這個效應就是質(zhì)量負荷效應。f=N/d （3）f是固有頻率，N是頻率常數(shù)（對于一個AT切割的石英晶體，N1670kHzmm），d為晶體的厚度。對（3）式微分有：f=-(Nd/d2) （4）（4）式表明若厚度為d的石英晶體厚度增加d，則振動頻率相應地變化f，負號表示頻率隨著厚度的增加而減少。 將晶體的厚度增加量轉(zhuǎn)換為膜層厚度： mAFdFAQd （5） A是晶體受鍍面積，F(xiàn)為膜層密度，Q為石英密度，dF是膜層厚度。 d（F/Q）dF （6）所以 f

39、=-(NF/Qd2)dF （7） 將（3）代入（7）中有：f=-（Ff2/NQ）dF （8） 從（8）式中我們可以看出：當膜料和石英晶體確定后（Ff2/NQ）是一個常數(shù)，這就建立了fdF之間的線性關(guān)系。石英晶振監(jiān)控系統(tǒng)就是通過測量頻率或與頻率有關(guān)的參量的變化而監(jiān)控淀積薄膜的厚度。光學極值監(jiān)控系統(tǒng)由可見波段和近紅外波段監(jiān)控，而近紅外膜厚監(jiān)控信號弱、噪聲大和信噪比低等特點，利用相關(guān)測量、鎖相放大的原理對信號進行處理，成功地實現(xiàn)了在強噪聲中提取微弱近紅外膜厚監(jiān)控信號。 光學極值監(jiān)控法是直接測量薄膜的透射率或反射率的極值。 薄膜的透射率或者反射率是隨薄膜厚度的變化而變化，膜層的振幅透射系數(shù)為: (9)

40、透射率為： (10) 其中,由（）式可知透光強度為薄膜厚度的函數(shù)，當?shù)扔?/4波長整數(shù)倍的時候，透射率出現(xiàn)極值，同理反射光強度也按類似的形式變化。圖五 傳統(tǒng)膜厚監(jiān)控系統(tǒng)原理圖DMDE450光學多層鍍膜機的光學膜厚監(jiān)控系統(tǒng)如圖六所示。圖六 DMDE450光學多層鍍膜機的光學膜厚監(jiān)控系統(tǒng)由圖五、圖六和（9）、（10）式可以看出：DMDE450光學多層鍍膜機的光學膜厚監(jiān)控系統(tǒng)主要由光源、斬波器、監(jiān)控片、單色儀、探測器和膜厚監(jiān)控儀等組成。監(jiān)控系統(tǒng)采用光電檢測光（即實時測量監(jiān)控薄膜的透射率或者反射率的方法）。由光源發(fā)出的光經(jīng)過斬波器斬波調(diào)制，變成具有固定頻率的光信號透過比較片（或通過反射比較片）監(jiān)控，隨

41、著膜料的不斷淀積，膜厚d不斷地變化，相應的膜層透射率（反射率）不斷變化，光束將變化的信號光引進單色儀，單色儀選擇單色監(jiān)控波長信號光從出射狹縫出射，單色的信號光最終被光電倍增管或光電池接收，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號送進光學膜厚監(jiān)控儀，處理后的電信號通過光學膜厚儀的顯示系統(tǒng)顯示出來。通過對顯示系統(tǒng)的監(jiān)控，控制膜料蒸發(fā)的開始和結(jié)束，達到控制膜層厚度的目的。由于從光源到探測器的光路比較長，信號損耗比較大，強烈的外界干擾將不可避免地進入監(jiān)控系統(tǒng)的光路，干擾信號經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器后會形成一定幅度的背景噪聲，甚至會將有用的信號淹沒，本實驗室的膜厚監(jiān)控儀采用了鎖相技術(shù)來提取、放大信號。輸出鏡鍍膜流程：以DMDE450

42、光學多層鍍膜機為例講述鍍膜機的結(jié)構(gòu)和操作流程及維護，見圖七。圖七 DMDE450光學多層鍍膜機的外觀圖 1 WDG光柵單色儀 6 MKY2光學膜厚控制儀 7 真空鍍膜室 3 DK-5E高壓電控柜 8 DK-24電控柜 4 主機機架 9 FZH-1型復合真空計 5 主機提升機構(gòu) 10 MKY膜厚測量儀1、鍍膜機操作流程：、開總電源，再開鍍膜機電控柜電源。、將低閥置于拉出位置，開磁力充氣閥對真空室（鐘罩）充氣，當確定充氣完畢后，提升鐘罩。（注：如真空室未完全充氣就提升鐘罩，則易對提升鏍桿造成損害，且對真空室整潔不利）、對真空室內(nèi)工件架及其它器件進行適當?shù)那鍧嵳砗?，根?jù)需鍍膜器件膜層的要求將用電子

43、槍蒸發(fā)的膜料均勻裝進坩堝內(nèi)（電阻熱蒸發(fā)則放進蒸發(fā)舟內(nèi)）要求膜料要放好，不能防礙坩堝的正常運轉(zhuǎn)。然后根據(jù)鍍膜要求將監(jiān)控比較片安放好在預定的適當?shù)谋O(jiān)測光路位置后，將已清潔裝好待鍍的基片（器件）安放在工件架上并加以適當固定，確定真空室清潔和工件架可以正常運轉(zhuǎn)后，降下鐘罩。鐘罩蓋好后，開機械泵對真空室進行低真空抽氣，以保證真空室的干燥整潔。、開啟膜厚監(jiān)控儀光源，使光束經(jīng)過監(jiān)控比較片出射后對準光柵單色儀入射窄逢（窄逢可根據(jù)要求開大和收窄）并按需鍍要求調(diào)好所選控制波長，做好一切鍍制和監(jiān)控測量前的準備工作。、開機前一定要檢查冷卻水是否開啟，水壓是否正常，如水壓不夠，須開加壓泵，以確保機器工作時達到正常的冷卻

44、效果，避免擴散泵過熱造成反油現(xiàn)象，影響整機功能。（如抽氣速率下降，真空度不夠，膜層牢固度不良等）、開機械泵對真空室（鐘罩）抽低真空，當確定冷卻水流正常后，開電爐對擴散泵進行加熱，并將低閥向內(nèi)推，對系統(tǒng)進行抽氣，在加熱過程中，為確保真空室和系統(tǒng)真空度的相對均衡，要適當?shù)赝?、拉低閥，使真空室和系統(tǒng)在抽氣過程中真空度保持相對的均衡，以利于高閥的開啟。、當電爐對擴散泵正常加熱到40分鐘后（加熱時間必需40分鐘以上）將低閥推入至抽系統(tǒng)并打開高閥，這時鐘罩真空度應在6.7帕(510-2托)以上，開始抽高真空，稍后可接通高真空測量觀測真空度，待抽至所需高真空，在對燈絲進行預熱的同時，對所需蒸鍍材料進行必要的

45、預熔除氣后，即可進行正式的蒸鍍工序。如基片需加熱，可開烘烤調(diào)節(jié)逐步升溫至所需溫度，并開啟工件旋轉(zhuǎn)緩慢旋轉(zhuǎn)，使工件均勻加熱。（注：預熔材料時擋板須置于預熔膜料的上方，以免預熔時的膜料濺射到基片或監(jiān)控片上，影響正常的監(jiān)控）、正式蒸鍍前，需提前開啟膜厚監(jiān)控儀，使其穩(wěn)定在相對的始鍍讀數(shù)值范圍，以利于穩(wěn)定準確地監(jiān)測膜層的厚度，并開啟工件旋轉(zhuǎn)扭，調(diào)定轉(zhuǎn)速，使工件勻速旋轉(zhuǎn)。蒸鍍時按電子槍和高壓電控柜使用說明的操作程序?qū)δち线M行預熱預熔，使束流和電壓匹配，然后繼續(xù)升高燈絲電流，達到所蒸鍍膜料的升華值，移開擋板，使膜料蒸發(fā)，蒸發(fā)過程中通過膜厚儀進行監(jiān)控，一層鍍膜完畢，關(guān)擋板，關(guān)束流電壓（即關(guān)燈絲電流），如需蒸鍍

46、其它材料，轉(zhuǎn)動坩鍋旋轉(zhuǎn)到另一種材料，蒸鍍程序同上。根據(jù)需鍍膜層的要求，反復蒸鍍（如膜厚儀顯示監(jiān)控信號減弱時，可更換監(jiān)控比較片或開大單色儀窄逢）直至鍍膜全部結(jié)束。關(guān)蒸發(fā)檔板、烘烤，仃旋轉(zhuǎn)，關(guān)測厚儀、關(guān)高真空測量、關(guān)高閥。（電阻熱蒸發(fā)基本同上選好電極，調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)器，加大電流到材料所需蒸發(fā)溫度，使材料升華，操作程序基本同上）、如需鍍膜機連續(xù)工作時，待工件稍冷卻后推入低閥并鎖緊，開充氣閥對真空室充氣完畢，升鐘罩，利用吸塵機清除殘余膜料，清潔真空室，取放工件完畢后，降下鐘罩，重新進行抽真空工序和蒸鍍工序，如此往返即可。、需停止鍍膜機的全部工作時，先關(guān)高真空測量，關(guān)高閥，關(guān)電爐停止擴散泵加熱并冷卻后，拉

47、出低閥對真空室抽低真空，使真空室保持一定的真空度，以利于對系統(tǒng)的保護，之后才仃機械泵，關(guān)冷卻水，關(guān)總電源，全部工作結(jié)束。2、鍍膜機的維護：、每次鍍膜后，必須及時清洗鍍膜室，避免蒸發(fā)物進入真空系統(tǒng)而損壞真空性能。、擴散泵連續(xù)工作時，扣下鐘罩后，必須對鐘罩抽低真空，達到一定真空度后，方可開高閥，決不允許直接抽高真空，以免擴散泵油氧化及損壞真空測量器件。、鍍膜完畢后，關(guān)高真空測量，關(guān)高閥，（如果被鍍器件在蒸鍍時進行了加熱處理，則須稍冷卻后才能充氣）然后充氣。充氣完畢后，取出被鍍器件等。、中途斷電，應立即切斷高真空測量，關(guān)高閥，將低閥拉出，來電后，待機械泵工作5分鐘后，再恢復工作。、當真空鍍膜室處于高真空狀態(tài)下，決不允許貿(mào)然打開鐘罩，否則將損壞提升機構(gòu)。、電子槍工作完畢后，各旋鈕指示回零位。、各真空單元及儀表的維護，詳見各使用說明書。、為避免擴散泵啟動時，油蒸汽進入真空室，擴散泵在最初加熱40分鐘內(nèi)，不允許打開高閥。同理，去熱時，擴散泵高閥也必須處于關(guān)閉位置。實習過程記錄：磨玻璃：實習時間：2010.07.05上午 地點：玻璃室 指導老師：陳應標在中大玻璃室進行輸出鏡片的拋光實習內(nèi)容。用打磨機以及拋光粉對舊輸出鏡進行打磨拋光，以備以后鍍膜之用。打磨過程中需要均勻用力，細磨，不能操之過急；注意保持鏡片與打磨機之間必須有拋光粉