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清潔光學(xué)元件:選擇最佳方法
材料來源:光子位           錄入時(shí)間:2025/10/13 21:51:23

對光學(xué)元件進(jìn)行清潔可提升其性能,只要采用恰當(dāng)?shù)牟牧、技術(shù)以及處理方法,并嚴(yán)格控制以降低受損風(fēng)險(xiǎn)即可。

光學(xué)元件可能會以多種方式受到污染。通過在使用后將光學(xué)元件放回其包裝盒中,或者對其進(jìn)行遮蓋以防止其受到外界環(huán)境的影響,可以將污染程度控制在最低限度。然而,即便采取了所有這些預(yù)防措施,光學(xué)元件最終仍會積聚灰塵、污漬或其他形式的污染物。

光學(xué)表面檢查

在檢查過程中,所有光學(xué)元件都必須在可用的最清潔區(qū)域進(jìn)行處理(最好是在潔凈室或?qū)恿鞴ぷ髋_上)。始終要穿戴適當(dāng)?shù)脑O(shè)備,如無粉潔凈室手套或手指套,以避免油脂和油污轉(zhuǎn)移到光學(xué)元件上。清潔光學(xué)元件將需要使用鏡頭擦拭紙、無塵吹風(fēng)機(jī)、止血鉗、棉簽、棉簽頭、試劑級丙酮和甲醇。這些材料必須是干凈的,以避免在光學(xué)元件上留下任何痕跡。也可以使用試劑級異丙醇代替丙酮。

不正確的清潔方法會造成劃痕

專業(yè)提示:在黑暗的背景下清潔光學(xué),這樣可以更有效地看到和消除灰塵。

光學(xué)性能的評估有以下兩種方式:

  • 如果該光學(xué)元件被用于基于激光的系統(tǒng)中,那么光學(xué)元件上的污漬可能會導(dǎo)致光學(xué)元件散射激光光線,從而降低光功率,并使光學(xué)元件“發(fā)光”。
  • 還可以通過將光學(xué)元件置于明亮光源下,并從不同角度仔細(xì)觀察的方式來對其進(jìn)行目視檢查。這樣,光線會因與污染物發(fā)生散射而照亮這些污染物,從而使觀察者能夠看到各種污漬和灰塵顆粒。

清洗方法

1) 吹氣法

切勿用未戴防護(hù)手套的手去接觸光學(xué)元件的表面!務(wù)必始終佩戴無粉末手套或指套。清潔任何類型的光學(xué)元件的第一步是通過使用無塵吹風(fēng)機(jī)(使用干燥的氮?dú)饣蚨趸即碉L(fēng)機(jī))或駝毛刷將表面的灰塵或松散的顆粒吹掉。這樣可以減少在實(shí)際清潔過程中對光學(xué)元件造成刮傷的可能性。不建議使用其他加壓氣體產(chǎn)品,因?yàn)橥七M(jìn)劑可能會以液滴的形式釋放到元件表面。

注意:對于裸金屬、軟涂層以及薄膜這類表面,此為唯一允許的清潔方法。此類表面切勿觸碰。

在清潔精密光學(xué)元件時(shí),必須小心謹(jǐn)慎。在此處,棱鏡是通過其磨砂表面被固定住的

2) 拉拽式操作方法

在這一過程中,必須將光學(xué)元件從其所在的支架上取下,并放置在潔凈室環(huán)境中。在很多情況下,先清潔光學(xué)元件的邊緣是有益的,這樣可以防止灰塵或多余的拋光劑沾染到已拋光的表面。

  • 先用吹氣法。
  • 將一滴甲醇或試劑級丙酮滴在透鏡紙巾的側(cè)面。另一只手抓住鏡片的邊緣。
  • 輕輕地將紙巾濕潤的部分貼在鏡片上。
  • 輕輕地將鏡片清潔紙沿著鏡片表面來回擦拭,保持均勻的壓力,直至鏡片和清潔紙都干燥為止。
  • 如有需要,可使用新的鏡片護(hù)理紙重復(fù)上述步驟。

注意:請務(wù)必小心,切勿將一塊帶灰塵的紙巾拖過表面,因?yàn)檫@可能會刮傷表面。

3)擦拭方法

如果光學(xué)部件無法從其固定位置取出,或者需要進(jìn)行更徹底的清潔,那么接下來的步驟就是使用鏡頭專用紙巾配合甲醇和丙酮來進(jìn)行擦拭。

  • 先用吹氣法。
  • 將一張鏡片紙對折,形成一個(gè)比光學(xué)元件尺寸稍長一點(diǎn)的折邊。止血鉗特別適合用來牢固地固定折疊好的紙張。
  • 用丙酮將紙巾的折疊邊緣浸濕。
  • 用鏡頭專用紙巾以連貫的動作擦拭鏡頭。在擦拭時(shí)施加一定壓力,以去除頑固污漬。

重復(fù)此過程,每次都要使用新的鏡頭紙,以確保不會在光學(xué)元件上留下任何污染物。最后用甲醇擦拭一次是推薦的做法,因?yàn)榧状疾粫癖菢釉诒砻媪粝聴l紋。異丙醇也有效,但它也會像丙酮一樣留下條紋。對于暴露在顆粒中的激光光學(xué)元件(在不受控環(huán)境或真空室之外),通常使用這種方法來清潔會更好。如果光學(xué)元件的尺寸非常小,可以用棉簽代替鏡頭紙,按照同樣的步驟操作。

注意:在使用前,務(wù)必先用丙酮或酒精將紙巾浸濕。切勿來回擦拭表面,否則會增加表面劃痕或涂層受損的可能性。

4)水浴法

對于尺寸較小的光學(xué)元件,或者那些清潔要求比擦拭法更低的光學(xué)元件,可以采用浸沒清洗的方法進(jìn)行清潔。

  • 在這種方法中,一個(gè)培養(yǎng)皿內(nèi)鋪上一層透鏡狀的薄紙,并注入甲醇。
  • 放入培養(yǎng)皿后,用浸濕的棉球輕輕清潔光學(xué)元件。
  • 擦拭后,攪拌培養(yǎng)皿幾分鐘。
  • 用丙酮代替甲醇重復(fù)步驟1到3。
  • 接下來,從培養(yǎng)皿中取出光學(xué)元件并吹干。
  • 如果是因?yàn)榇蹈啥霈F(xiàn)污漬,那就按照上面所述的拖曳法來處理即可。

注意:切勿將此方法應(yīng)用于已膠合或已安裝的光學(xué)元件。金屬涂層的硬度和耐久性各不相同,因此在使用時(shí)務(wù)必極其謹(jǐn)慎。

5)肥皂溶液法

如果光學(xué)元件上存在油脂(如指紋等)這類污染物,甲醇和丙酮?jiǎng)t會傾向于將油脂重新分布開來。在這種情況下,需要使用肥皂溶液來清潔光學(xué)元件。所用的肥皂溶液應(yīng)為無研磨性、溫和且不含任何添加劑的溶液。(綠色肥皂在此效果很好。)

  • 先用吹氣法。
  • 使用肥皂溶液進(jìn)行清潔,可以采用擦拭法或浸泡法。
  • 在培養(yǎng)皿中用去離子水徹底沖洗干凈。
  • 接下來應(yīng)該使用甲醇和丙酮進(jìn)行清潔(可以采用擦拭法或浸泡法)。
  • 沖洗完畢后,用無塵吹風(fēng)機(jī)吹干以去除所有水分。

6) 超聲波清洗法

另一種清潔方法是使用超聲波清洗槽。這種方法與水浴法相同,只是所有的培養(yǎng)皿都放入超聲波清洗槽中約一分鐘。請注意,即使有介電涂層,使用超聲波清洗槽也可能導(dǎo)致涂層在附著力最弱的邊緣部位剝落。

超聲波清洗是一種自動化多步驟的水基處理工藝,用于在涂層前對基材進(jìn)行清潔

溶劑

從歷史上看,諸如反射鏡和分束器之類的光學(xué)元件都是通過手工方式進(jìn)行清潔的,所使用的工具包括無絨光學(xué)擦拭布以及試劑級的丙酮或其他液體溶劑,如甲醇、乙醇、97% 純度的異丙醇、甲乙酮(MEK)或二氯甲烷(MEC)。某些無機(jī)酸,如三氯乙烯(TCE)、氫氟酸(HF)和鹽酸(HCl),可以用于未涂層的硅片,而硝酸則可用于鍺基底。然而,酸性溶液絕不應(yīng)用于涂層或未涂層的鋅硫化物(ZnS)或鋅硒化物(ZnSe)元件。

丙酮非常擅長溶解油脂,但它干燥得很快,因此在使用時(shí)必須戴上不透丙酮的防護(hù)手套。一般來說,異丙醇是一種安全且有效的清潔劑——但不適用于清潔鋁涂層。因?yàn)榫凭珪c鋁發(fā)生反應(yīng),所以絕不能將其用于有保護(hù)層或裸露的鋁涂層的鏡子上。甲醇以及大多數(shù)酸性溶液如果使用不當(dāng),可能會對光學(xué)元件或涂層造成毒性或損害,因此在使用時(shí)應(yīng)務(wù)必遵循制造商提供的說明。

液態(tài)二氧化碳是一種新型技術(shù),可用于去除光學(xué)波導(dǎo)、電光設(shè)備、硅片以及各種生物醫(yī)學(xué)、航空航天和半導(dǎo)體組件中的油污和微小顆粒。該過程會將精確控制且經(jīng)過凈化的噴霧與暖風(fēng)循環(huán)交替噴射到光學(xué)表面。由于二氧化碳無腐蝕性且相對無毒,因此比許多傳統(tǒng)溶劑更安全,但需要采用非傳統(tǒng)工藝,并且需要在無濕氣且受控的工作環(huán)境中進(jìn)行操作,因此可能會產(chǎn)生額外的費(fèi)用。然而,從長遠(yuǎn)來看,它可能會成為一種成本更低且更有效的實(shí)現(xiàn)超清潔表面的方法,甚至可能產(chǎn)生具有更高抗損傷閾值的涂層。

儲存條件

一旦清潔好光學(xué)部件,將其放入將要使用的支架中,或者用鏡頭紙將其包裹起來,然后立即放入其專用容器中。應(yīng)使用聚碳酸酯/聚四氟乙烯/聚對苯二甲酸乙二醇酯的盒子作為合適的容器,在潔凈室環(huán)境中使用。室溫應(yīng)保持在 15 至 25 攝氏度(60 至 80 華氏度)之間。理想情況下,應(yīng)控制濕度并將其保持在 30%以下。

注意:請勿使用聚丙烯盒子。研究表明,存儲盒中的永久性氣體釋放會導(dǎo)致產(chǎn)品吸附現(xiàn)象,從而對涂覆光學(xué)元件的激光抗性產(chǎn)生不利影響。

轉(zhuǎn)自:光子位

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