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清潔光學元件:選擇最佳方法
材料來源:光子位           錄入時間:2025/10/13 21:51:23

對光學元件進行清潔可提升其性能,只要采用恰當?shù)牟牧、技術以及處理方法,并嚴格控制以降低受損風險即可。

光學元件可能會以多種方式受到污染。通過在使用后將光學元件放回其包裝盒中,或者對其進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防措施,光學元件最終仍會積聚灰塵、污漬或其他形式的污染物。

光學表面檢查

在檢查過程中,所有光學元件都必須在可用的最清潔區(qū)域進行處理(最好是在潔凈室或層流工作臺上)。始終要穿戴適當?shù)脑O備,如無粉潔凈室手套或手指套,以避免油脂和油污轉移到光學元件上。清潔光學元件將需要使用鏡頭擦拭紙、無塵吹風機、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,這樣可以更有效地看到和消除灰塵。

光學性能的評估有以下兩種方式:

  • 如果該光學元件被用于基于激光的系統(tǒng)中,那么光學元件上的污漬可能會導致光學元件散射激光光線,從而降低光功率,并使光學元件“發(fā)光”。
  • 還可以通過將光學元件置于明亮光源下,并從不同角度仔細觀察的方式來對其進行目視檢查。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

切勿用未戴防護手套的手去接觸光學元件的表面!務必始終佩戴無粉末手套或指套。清潔任何類型的光學元件的第一步是通過使用無塵吹風機(使用干燥的氮氣或二氧化碳吹風機)或駝毛刷將表面的灰塵或松散的顆粒吹掉。這樣可以減少在實際清潔過程中對光學元件造成刮傷的可能性。不建議使用其他加壓氣體產(chǎn)品,因為推進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。

在清潔精密光學元件時,必須小心謹慎。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,可使用新的鏡片護理紙重復上述步驟。

注意:請務必小心,切勿將一塊帶灰塵的紙巾拖過表面,因為這可能會刮傷表面。

3)擦拭方法

如果光學部件無法從其固定位置取出,或者需要進行更徹底的清潔,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行擦拭。

  • 先用吹氣法。
  • 將一張鏡片紙對折,形成一個比光學元件尺寸稍長一點的折邊。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。在擦拭時施加一定壓力,以去除頑固污漬。

重復此過程,每次都要使用新的鏡頭紙,以確保不會在光學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,因為甲醇不會像丙酮那樣在表面留下條紋。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元件,或者那些清潔要求比擦拭法更低的光學元件,可以采用浸沒清洗的方法進行清潔。

  • 在這種方法中,一個培養(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元件。
  • 擦拭后,攪拌培養(yǎng)皿幾分鐘。
  • 用丙酮代替甲醇重復步驟1到3。
  • 接下來,從培養(yǎng)皿中取出光學元件并吹干。
  • 如果是因為吹干而出現(xiàn)污漬,那就按照上面所述的拖曳法來處理即可。

注意:切勿將此方法應用于已膠合或已安裝的光學元件。金屬涂層的硬度和耐久性各不相同,因此在使用時務必極其謹慎。

5)肥皂溶液法

如果光學元件上存在油脂(如指紋等)這類污染物,甲醇和丙酮則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元件。所用的肥皂溶液應為無研磨性、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。
  • 接下來應該使用甲醇和丙酮進行清潔(可以采用擦拭法或浸泡法)。
  • 沖洗完畢后,用無塵吹風機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行清潔

溶劑

從歷史上看,諸如反射鏡和分束器之類的光學元件都是通過手工方式進行清潔的,所使用的工具包括無絨光學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,因此在使用時必須戴上不透丙酮的防護手套。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。因為酒精會與鋁發(fā)生反應,所以絕不能將其用于有保護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,可能會對光學元件或涂層造成毒性或損害,因此在使用時應務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,可用于去除光學波導、電光設備、硅片以及各種生物醫(yī)學、航空航天和半導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循環(huán)交替噴射到光學表面。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)境中進行操作,因此可能會產(chǎn)生額外的費用。然而,從長遠來看,它可能會成為一種成本更低且更有效的實現(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。室溫應保持在 15 至 25 攝氏度(60 至 80 華氏度)之間。理想情況下,應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致產(chǎn)品吸附現(xiàn)象,從而對涂覆光學元件的激光抗性產(chǎn)生不利影響。

轉自:光子位

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