大尺寸kdp晶体表面磁-射流清洗装置及清洗工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种大尺寸KDP晶体表面磁-射流清洗装置及清洗工艺。
【背景技术】
[0002] 磷酸二氢钾（KDP)晶体由于具有各向异性、透过波长领域宽、激光损伤阈值高的 特性，被广泛用于制造电光开关、电光调制器、尚速摄影快门等电光兀件。由于KDP晶体能 够生长成数十厘米以上的超大型晶体，所以KDP晶体是唯一可用于激光核聚变光学系统倍 频器件和Pockels盒的非线性光学材料。但其软、脆、易潮解以及对温度变化敏感等特点 使其成为公认的难加工光学材料。目前，KDP晶体常用的加工工艺有：通过切割获得所需 要的尺寸，通过精密车削、铣削、磨削等获得较高的平面度，通过表面抛光特别是磁流变抛 光以获得较好的表面形貌。磁流变抛光是将由铁粉（粒径l_3ym)和大分子有机化合物组 成的抛光液注入磁性抛光轮和KDP晶体表面之间，磁性抛光轮高速旋转，带动铁粉剪切去 除晶体表面凸点以获得较好的表面形貌。但是磁流变抛光后晶体表面残留铁粉和抛光液， 影响晶体的光学性能。目前，有关KDP晶体表面清洗方法和清洗技术的研宄较少，国内清洗 KDP晶体表面杂质的方法主要有两种，一种方法是利用"浸泡一吸干一擦拭"方法清洗，此 方法对抛光液的清洗效果较好，对铁粉特别是嵌入晶体内部的铁粉去除困难，且效率低、效 果差，清洗过程中表面容易引起损伤。另一种方法是离子束抛光去除晶体表面固体颗粒，其 缺点是成本高，晶体表面抛光液清洗效果差。国外对KDP晶体清洗技术进行封锁，很少有报 道。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种大尺寸KDP晶体表面磁-射流清洗装置及清洗工艺。
[0004] 为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案为：
[0005] 一种大尺寸KDP晶体表面磁-射流清洗装置，包括固定装置和清洗轮，固定装置为 中空的柱体，中空的部分为第一清洗液通道；所述清洗轮由强力磁铁制成，包括第一横截面 和第二横截面，所述清洗轮通过第一横截面的中部固定在所述固定装置一端的横截面上， 清洗轮的中部也设有与固定装置上的第一清洗液通道共轴相通的第二清洗液通道。清洗轮 的第二横截面设有与第二清洗液通道相通的导流槽，导流槽与第二清洗液通道之间的连接 为弧形连接，所述导流槽以清洗轮的第二横截面的圆心为一端点，在清洗轮的第二横截面 呈发散状分布。
[0006] 优选的，所述固定装置和清洗轮一体成型；
[0007] 优选的，所述导流槽至少为2条；
[0008] 优选的，所述导流槽为沿清洗轮第二横截面径向的直线；
[0009] 优选的，所述导流槽为曲线状。
[0010] 本发明采用磁-射流技术清洗大尺寸KDP晶体表面，具体的清洗工艺包括如下步 骤：
[0011] (1)将清洗装置上的固定装置安装在数控机床的主轴上，并且将KDP晶体固定在 数控机床的工作台上；
[0012] (2)调整清洗装置的清洗轮与KDP晶体表面之间的间隙，间隙太小清洗过程中清 洗轮损伤晶体表面，间隙太大，无法封住清洗剂形成射流；
[0013] (3)通过对清洗剂进行加压，使清洗剂注入清洗装置中，然后通过压力控制装置调 节清洗剂的压力，达到最佳的清洗效果；压力太大，损伤晶体表面，压力太小，射流清洗效果 差；
[0014] (4)启动数控机床，使清洗装置和KDP晶体之间相对旋转，并且通过调节数控机床 来调节清洗装置和KDP晶体之间的相对转速，使达到最佳清洗效果；
[0015] (5)利用数控机床使清洗装置和KDP晶体表面之间作相对平面运动，这样可均匀 清洗KDP晶体的整个表面。
[0016] 通过以下方式对清洗剂进行加压：空压机产生压缩空气，使气液增压泵将清洗液 箱中的液体带到蓄能器中，蓄能保压，通过调节压力控制阀的开度来调节清洗剂的压力。
[0017] 优选的，所述清洗剂为低分子有机溶剂；
[0018] 优选的，所述低分子有机溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮和乙醚中的一种或者几种的混 合溶液；
[0019] 优选的，所述清洗装置的清洗轮与KDP晶体表面之间的间隙（h)调整范围为： 0. 02-0. 5mm ；
[0020] 优选的，所述清洗装置的转速范围为：0_200rpm ;
[0021] 优选的，所述清洗装置的平面运动速度的调整范围为：0-500m/min。
[0022] 优选的，所述步骤（4)中，KDP晶体静止，清洗装置在数控机床主轴的带动下相对 于KDP晶体旋转；
[0023] 优选的，所述步骤（5)中，KDP晶体在数控机床的带动下相对于清洗装置作平面运 动；
[0024] 优选的，所述清洗剂的压力调整范围为：0_10MPa ;
[0025] KDP晶体磁流变抛光后表面主要残留抛光液和铁粉，抛光液是二乙二醇丁醚，抛光 后，抛光液形成薄膜附着在晶体表面；铁粉有的被抛光液粘附在晶体表面，有的在抛光压力 下嵌入晶体表面。
[0026] 该发明的清洗机理是：将与抛光液相溶的低分子化学溶剂加压后，注入磁性清洗 装置，清洗轮的下表面设有导流槽，导流槽将清洗剂沿垂直KDP晶体表面的运动转化为平 行KDP晶体表面的运动，并在KDP晶体表面形成清洗剂射流，避免了垂直于KDP晶体表面的 冲击力引起KDP晶体表面产生裂纹、损伤。清洗过程中，清洗剂溶解抛光液，使抛光液在KDP 晶体表面的附着力降低，同时使被抛光液粘附在KDP晶体表面的铁粉处于游离状态；清洗 剂射流的冲蚀作用一方面加速清洗剂对抛光液的溶解，另一方面利用清洗剂射流的冲蚀动 能去除KDP晶体表面被清洗剂溶解的抛光液和游离的铁粉等残留物；磁性清洗装置的磁力 吸引附着在KDP晶体表面的铁粉，并且与清洗剂射流的冲蚀力共同作用将附着或嵌入KDP 晶体表面的铁粉拔出、去除。
[0027] 本发明的有益技术效果为：
[0028] 本发明在不损伤KDP晶体表面抛光质量的前提下，采用磁、射流及化学去除相结 合的方式，去除晶体表面残留物，为大尺寸KDP晶体磁流变抛光表面提供一种可靠、高效的 残留物去除技术。
【附图说明】
[0029] 图1为本发明的大尺寸KDP晶体清洗原理示意图；
[0030] 图2为本发明清洗装置的结构示意图；
[0031] 图3为KDP晶体磁流变抛光表面图；
[0032] 图4为清洗后KDP晶体表面图。
[0033] 其中，1、清洗装置，2、清洗剂射流，3、KDP晶体，4、导流槽。
【具体实施方式】
[0034] 本发明应用于中国工程物理研宄院KDP晶体磁流