Диссертация (1090422), страница 21
Текст из файла (страница 21)
3.15 хорошо видно, что ТКЛР материала в трех перпендикулярныхнаправлениях практически не отличается между собой. Также видно, что наличиеподобных параллельных свилей с напряжением 12 нм/см никак не влияет на значение α во всем интервале используемых в технологическом цикле температур.Известно, что для плоских зеркал из-за неоднородностей в оптических характеристиках использование свильного материала недопустимо. Кроме того, из-за явления обратного рассеяния нежелательно использование неоднородного материалаи на остальных зеркалах ЛГ.Для других оптических элементов, а именно, корпуса и блока электродов использование подобного материала допустимо. Внедрение в производство такогоситалла также позволит не ужесточать требования к допустимому значениюнапряженности материала на свилях, что, несомненно, является экономически выгодным.Затем мы проверили правильность полученных выводов, проведя статистическую оценку влияния свильности ситалла СО-115М на выход годных приборов.Для этого нами была проведена серия измерений двойного лучепреломления накорпусах ЛГ (непосредственно после изготовления) и на уже собранных датчикахна этапе напыления металлизационного покрытия на пьезозеркала для последующей пайки пьезоприводов.
Измерения проводились на полярископе-поляриметреПКС-250М.1. На первом этапе были измерены 66 заготовок корпусов после передачи ихс заводов-изготовителей. В настоящий момент из них поступили на операциюсборки 22 шт. Результаты статистических исследований представлены в табл. 3.1.Через "/" представлено процентное соотношение количества контролируемыхкорпусов к общему количеству исследуемых корпусов.122Табл. 3.1Общеекол-во,шт.Поступило наКорпуса ссборку прибо-напряжен-ров (общееными сви-кол-во), шт.лями, шт.Поступило насборку приборов с напряженными свилями, шт.Корпуса безнапряженных свилей,шт.Поступило насборку приборов без напряженных свилей, шт.Всего корпусов662620 / 30,3%10 / 38,5%46 / 69,7%16 / 61,5%29 / 90,6%14 / 87,5%17 / 50,0%2 / 20,0%Из них корпусов ЭК-10432163 / 9,4%2 / 12,5%Из них корпусов К-5341917 / 50,0%8 / 80,0%Из табл. 3.1 нетрудно видеть, что процентное соотношение проверенных наэтапе заготовки и поступивших на сборку датчиков практически не отличается.Большая разница значений для корпусов резонаторов К-5 объясняется малым количеством исследованных образцов.
Из полученных данных следует, что материал, в нерабочем направлении которого обнаруживаются свили (с напряжением ≤12 нм/см), может быть использован для производства корпусов резонаторов лазерных гироскопов.2. На втором этапе были проведены измерения двулучепреломления в корпусах перед операцией металлизации. Результаты статистических исследований124 корпусов представлены в табл.
3.2.123Табл. 3.2Общеекол-во,шт.Поступило наКорпуса ссборку при-напряжен-боров (общееными сви-кол-во), шт.лями, шт.Поступило наПоступило насборку прибо-Корпуса безсборку при-ров с напря-напряженныхборов безженными сви-свилей, шт.напряженныхлями, шт.свилей, шт.Всего корпусов2139860 / 28,2%29 / 29,6%153 / 71,8%69 / 70,4%109 / 79,6%52 / 80,0%44 / 57,9%17 / 51,5%Из них корпусов ЭК-1041376528 / 20,4%13 / 20,0%Из них корпусов К-5763332 / 42,1%16 / 48,5%Из табл. 3.2 видно, что процентное соотношение датчиков, поступивших наметаллизацию и поступивших на операцию сборки в приборах, не отличается дляслучая использования материала, обладающего напряженными свилями, и материала, в котором таких свилей не наблюдалось.3.
На третьем этапе были проведены статистические исследования влияниянапряженных свилей на возможное время работы прибора. Для исследования были использованы 62 корпуса резонатора прибора ЭК-104, поступивших на металлизацию. Результаты статистических исследований представлены в таблице 3.3.Табл. 3.3Корпуса с напряженными свилямиВремя непрерывной работыКоличество,шт.Доля от общего количества,%Корпуса без напряженных свилейОбщеекол-во4 ч.2 ч.1 ч.Общеекол-во4 ч.2 ч.1 ч.1263350231611100%50,0%25,0%25,0%100%46,0%32,0%22,0%124Из таблицы 3.3 хорошо видно, что наличие напряженных свилей в корпусахлазерных гироскопов не влияет на время непрерывной работы прибора.Таким образом, на основании проведенных статистических исследованийможно сделать вывод о возможности использовании ситалла СО-115М, имеющегосвили с напряжением ≤ 12 нм/см, параллельные посадочной поверхности блокаэлектродов, при изготовлении корпусов резонаторов лазерных гироскопов.3.5.
Влияние высокотемпературных отжиговВ работе [84] авторами установлено, что для ситалла СО-115М, обработанного на стадии ситаллизации при различных конечных температурах в течение 24часов, наблюдалось изменение свойств материала. Заметное изменение ТКЛРпроисходит при температуре 780°С. Кроме того, известно, что при температуреоколо 800°С в ситалле начинает происходить опалесценция, следовательно, происходит изменение его свойств.Поэтому перед нами была поставлена задача исследования влияния температурных отжигов, которым подвергаются оптические детали в процессе производства ЛГ, на изменение ТКЛР материала, из которого они изготовлены [85].Для всех образцов до и после проведения отжигов поводились исследованияна полярископе ПКС-250М.
В результате проведенных измерений никаких различий в материалах до и после отжига выявлено не было (отжиг проводился как нацилиндрических образцах, так и на образцах в форме пластин).Одним из технологических этапов производства резонаторов лазерных гироскопов является высокотемпературный отжиг корпусов и оптических деталей после механической обработки в течение 5 часов при температуре 760°С. Эксперимент, моделирующий подобные воздействия, был проведен с использованиемспециально подготовленных образцов, вырезанных из материалов 1 - 3 групп.Усредненные результаты исследований представлены на рис.
3.16 - 3.18.125Рис. 3.16. Влияние высокотемпературного отжига (760°С) на ТКЛР ситаллаСО-115М группы 1: 1 – до проведения отжига; 2 – после проведения отжига.Рис. 3.17. Влияние высокотемпературного отжига (760°С) на ТКЛР ситаллаСО-115М группы 2: 1 – до проведения отжига; 2 – после проведения отжига.126Рис. 3.18. Влияние высокотемпературного отжига (760°С) на ТКЛР ситаллаСО-115М группы 3: 1 – до проведения отжига; 2 – после проведения отжига.Из графиков видно, что для всех образцов после проведения отжигов происходят заметные изменения ТКЛР ситалла, причем для всех исследуемых групп егосреднее значение увеличивается.
Наибольшие изменения наблюдаются у образцов, изготовленных из материала 1 группы, так средняя величина параметра послеотжига изменилась на 0,75∙10-7 1/°С для рабочего интервала температур от минус60 до 180°С. Для образцов 2-ой группы и 3-ей групп увеличение среднего значения ТКЛР на данном интервале составило 0,71∙10-7 1/°С и 0,59∙10-7 1/°С, соответственно.Кроме того, для 3-х образцов (по одному из каждой группы) сначала измерялась температурная зависимость ТКЛР, а затем проводился отжиг и ТКЛР измерялся снова. Замечена тенденция, аналогичная рис. 3.16 - 3.18.Как было упомянуто выше, ультранизкий ТКЛР в ситаллах достигается засчет оптимального соотношения кристаллической и аморфной фаз.
Кристаллическая фаза со структурой, аналогичной структуре высокотемпературного кварца,127составляет 70-75 % от общей массы материала (для ситалла СО-115М) и характеризуется отрицательным коэффициентом линейного расширения. Аморфная фазаимеет положительный коэффициент расширения, что в результате обуславливаетТКЛР, практически равный нулю [88], [89]. Можно предположить, что изменениеТКЛР материала связано с изменением соотношения аморфной и кристаллической фаз в материале, что должно повлечь за собой изменение и других характеристик ситалла.
Подобные изменения нежелательны в технологическом процессеизготовления изделия.Для определения верхней допустимой температуры отжига оптических деталей были проведены дополнительные эксперименты. По одному образцу из каждой группы были отожжены при температуре 450°С и 700°С в течение 5 часов.Отжиги при данных температурах входят в технологический цикл производстварезонатора.Результаты исследования влияния отжига при 450°С на ТКЛР ситалла СО115М представлены на рис. 3.19 - 3.21.Рис. 3.19.
Влияние высокотемпературного отжига (450°С) на ТКЛР ситаллаСО-115М группы 1: 1 – до проведения отжига; 2 – после проведения отжига;3 – ситалл СО-115М группы 3.128Рис. 3.20. Влияние высокотемпературного отжига (450°С) на ТКЛР ситаллаСО-115М группы 2: 1 – до проведения отжига; 2 – после проведения отжига.Рис.
3.21. Влияние высокотемпературного отжига (450°С) на ТКЛР ситаллаСО-115М группы 3: 1 – до проведения отжига; 2 – после проведения отжига.129В результате проведенных исследований установлено, что изменение среднего значения ТКЛР в интервале температур от минус 60 до 180°С для ситаллагруппы 2 составило минус 0,02∙10-7 1/°С, для группы 3 – 0,07∙10-7 1/°С. Такие незначительные изменения значений ТКЛР укладываются в погрешность измерений.Для ситалла СО-115М группы 1 разница между зависимостью ТКЛР до отжига и после отжига составила минус 0,99∙10-7 1/°С.
Такая большая разница дляситалла группы 1 - обусловлена тем, что несмотря на то, что образцы вырезалисьиз одного куска материала, они все же могли отличаться по своему составу, поскольку материал 1-ой группы характеризуется наличием свилей, которые распределены неравномерно по объему. Полученные данные хорошо коррелируют созначением ТКЛР ситалла 3-ей группы, не имеющего свилей. Возможно исследуемый образец не имел в своем составе свилей, хотя и был изготовлен из свильногоматериала.Еще одной необходимой технологической операцией является обезгаживающий отжиг при температуре 700°С. Результаты измерений образцов представленыв виде графиков (см.
рис. 3.22 - 3.24).130Рис. 3.22. Влияние высокотемпературного отжига (700°С) на ТКЛР ситаллаСО-115М группы 1: 1 – до проведения отжига; 2 – после проведения отжига.Рис. 3.23. Влияние высокотемпературного отжига (700°С) на ТКЛР ситаллаСО-115М группы 2: 1 – до проведения отжига; 2 – после проведения отжига.131Рис. 3.24. Влияние высокотемпературного отжига (700°С) на ТКЛР ситаллаСО-115М группы 3: 1 – до проведения отжига; 2 – после проведения отжига.В результате проведенных исследований установлено, что изменение среднего значения ТКЛР в интервале температур от минус 60 до 180°С составило минус0,45∙10-7 1/°С для ситалла группы 1, минус 0,24∙10-7 1/°С для ситалла группы 2 и0,17∙10-7 1/°С для ситалла 3-ей группы. Разброс значений ТКЛР внутри 2-ой и 3-ейгрупп ситалла составляет ≈ 0,24∙10-7 1/°С, в то время как для 1-ой группы ≈ 1∙10-71/°С.Следует отметить, что на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
