Optyk_mechanik_731[04].Z1.05

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

Wprowadzenie

Wymagania wstępne

Cele kształcenia

Materiał nauczania

4.1.

Sklejanie elementów optycznych

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2.

Wytwarzanie powłok

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3.

Wykonywanie znaków na elementach optycznych

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4.

Obróbka kryształów i szkła organicznego

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

4.5. Wykonywanie sprawdzianów interferencyjnych

4.5.1. Materiał nauczania

4.5.2. Pytania sprawdzające

4.5.3. Ćwiczenia

4.5.4. Sprawdzian postępów

Sprawdzian osiągnięć

Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o wykonywaniu obróbki specjalnej

elementów optycznych jak: sklejanie elementów optycznych, nanoszenie znaków,
wykonywanie powłok optycznych, obróbki kryształów itp.

W poradniku znajdziesz:

–

wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć juŜ ukształtowane,
abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,

–

cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,

–

materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki
modułowej,

–

zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy juŜ opanowałeś określone treści,

–

ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować
umiejętności praktyczne,

–

sprawdzian postępów,

–

sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi
opanowanie materiału całej jednostki modułowej,

–

literaturę uzupełniającą.

Schemat układu jednostek modułowych

731[04].Z1

Technologia elementów optycznych

731[04].Z1.03

Wykonywanie mechanizmów drobnych

i precyzyjnych

731[04].Z1.01

Charakteryzowanie elementów

optycznych

731[04].Z1.02

Dobieranie przyrządów optycznych

731[04].Z1.04

Wykonywanie elementów optycznych

731[04].Z1.05

Wykonywanie obróbki specjalnej

elementów optycznych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

–

stosować jednostki układu SI,

–

przeliczać jednostki,

–

posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu fizyki,

–

posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu charakteryzowania elementów
optycznych, dobieranie przyrządów optycznych, wykonywania elementów optycznych,

–

czytać szkice i rysunki wykonawcze,

–

korzystać z róŜnych źródeł informacji,

–

obsługiwać komputer,

–

współpracować w grupie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

–

zorganizować stanowisko pracy,

–

odczytać dokumentację w zakresie niezbędnym do wykonania obróbki,

–

rozróŜnić rodzaje obróbki specjalnej elementów optycznych,

–

dobrać i przygotować obrabiarki do pracy,

–

dobrać narzędzia niezbędne do obróbki,

–

dobrać przyrządy i materiały do obróbki specjalnej,

–

scharakteryzować sposoby mocowania elementów optycznych do obróbki specjalnej,

–

dobrać sposób mocowania elementów optycznych do obróbki specjalnej,

–

posłuŜyć się sprzętem pomiarowym,

–

ocenić zgodność wykonania czynności technologicznych z normami technicznymi,
jakościowymi oraz dokumentacją,

–

wykonać siatki, skale oraz rysunki na elementach optycznych,

–

wykonać powłoki na elementach optycznych,

–

wykonać obróbkę kryształów i tworzyw sztucznych,

–

wykonać bardzo gładkie i bardzo dokładne elementy,

–

skleić elementy optyczne,

–

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Sklejanie elementów optycznych

4.1.1. Materiał nauczania

Wiadomości wstępne

Obróbka specjalna wykonywana jest na elementach optycznych powlekanych, spajanych,

klejonych.

W zaleŜności od wymagań technologicznych operacje te wymagają wysokich

kwalifikacji od pracowników, a zarazem specjalnych warunków pracy i specjalnego sprzętu.
Pomieszczenia do obróbki kontaktowej wymagają stałej temperatury i wilgotności. Regulacja
temperatury i wilgotności powinna odbywać się mechanicznie, a nie poprzez otwieranie
okien.

Największym wrogiem elementów polerowanych jest kurz, który osiadając się na

powierzchni  moŜe  być  przyczyną  porysowania  ich  przy  dalszym  cyklu  produkcyjnym.  Kurz
pod powłoką całkowicie dyskwalifikuje element. W pomieszczeniach, w których znajduje się
aparatura  do  powlekania  stosuje  się  śluzy  powietrzne,  specjalne  ubrania  dla  załogi
i nadciśnienie  ¼  atmosfery,  aby  nie  dostawały  się  tam  zanieczyszczenia  z  zewnątrz.  W  tak
przygotowanych pomieszczeniach moŜemy przystąpić do obróbki specjalnej.

Sklejanie elementów optycznych pozwala na zmniejszenie liczby części mocujących oraz

obniŜa  straty  światła  odbitego.  Do  sklejania  uŜywa  się  balsamu  jodłowego  (zwanego  teŜ
kanadyjskim),  kleju  karbinolowego  (balsaminu)  i  innych  klei  syntetycznych.  Klej  powinien
mieć  współczynnik  załamania  pośredni  między  sklejanymi  szkłami,  odpowiednią
wytrzymałość i nie wywoływać napręŜeń w sklejonych elementach.

Przykłady nowych klei Firmy PARSON stosowanych w przemyśle optycznym:

Rodzaj Klejone

materiały

Przylepność
@ 25°

Kolor

Wykładnik
załamania
światła

Wytrzymałość TwardośćZastosowanie

4410 Szkło,

metale,
plastiki

2500 cps Przezroczysty 1.505

2300 psi

60D

Wiele

zastosowań,

łączenia

podwójne

(szkło

szkła),

osadzanie soczewek itp.

4420 Szkło,

metale,
plastiki

300 cps

Przezroczysty 1.504

1200

35D

Elastyczny

klej

wielu

zastosowaniach.

Łączenia

podwójne, osadzanie soczewek,
włókna optyczne itp.

9300 Szkło,

metale,
plastiki

3500 cps Przezroczysty 1.510

2700 psi

65D

Przejrzysty

optycznie,

mała

kurczliwość.

Odpowiada

specyfikacjom wojskowym dla
klejów optycznych. DuŜa siła.

4435 Szkło,

metale

1000 cps Przezroczysty 1.507

2900 psi

75D

Wiele

czynników

wiązania:

promieniowanie

UV,

światło

widzialne,

ciepło,

aktywator.

Odpowiedni w miejscach, do
których

nie

dociera

światło.

Posiada

wiele

zastosowań

w optyce.

4450 Szkło,

metale

10000 cps Przezroczysty 1.497

2500 psi

75D

Wiele

czynników

wiązania:

promieniowanie

UV,

ciepło,

aktywator.

Odpowiedni

w miejscach,

których

nie

dociera światło. Posiada wiele
zastosowań w optyce.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4460 Szkło,

metale,
plastiki

80 cps

Przezroczysty 1.509

2000 psi

70D

Niska przylepność. Nie tworzy
bąbelków,

znakomicie

się

rozprowadza. Wiele zastosowań.

4475 Szkło,

metale,
plastiki

130 cps

Przezroczysty 1.498

2400 psi

40D

Pokrywanie soczewek okularowych
itp. Szerokie zastosowanie, szkło,
metal, CR-39, itp.

4480 Szkło,

plastiki

175 cps

Przezroczysty 1.475

2200 psi

65D

Pokrywanie

plastikowych

soczewek

przeciwsłonecznych.

Klei

PVA,

CR-39

CAP.

Zapewnia

filtr

przeciw

promieniom

do 410 nm.

4488 Szkło,

metale

5000 cps Przezroczysty 1.520

3200 psi

85D

Stworzony

specjalnie

zastosowania

przy

włóknach

optycznych,

łączenia

styków,

wiązania i splatania.

Klej optyczny PARLITE PL-3500 schnący pod wpływem promieni UV

PL-3500 jest przezroczystym, bezbarwnym płynnym fotopolimerem schnącym pod

wpływem poddania działaniu światła ultrafioletowego. PoniewaŜ jest to klej
jednoskładnikowy i w 100% w stanie stałym, posiada wiele zalet przy wiązaniach, gdzie klej
moŜe być wystawiony na działanie światła UV.

Cechy:

–

Jednoskładnikowy, łatwy do uŜycia. Nie wymaga długiego schnięcia ani wiązania pod
wpływem ciepła.

–

Czas wiązania jest wyjątkowo krótki i zaleŜy od grubości nałoŜonej warstwy i ilości
dostępnej energii ze światła UV.

–

Jego duŜa spoistość i doskonałe przyleganie przy niskiej kurczliwości powodują
tworzenie świetnego wiązania.

Zalety:

–

Znakomita przejrzystość, niska przylepność, niska kurczliwość i nieznaczna
elastyczność sprawiają, Ŝe klej ten jest lepszy od innych klejów spajających.

–

PL-3500 wykazuje się wysoką odpornością na starzenie pod wpływem czynników
pogodowych, ekstremalne temperatury, wodę i duŜą wilgotność.

–

Wiązanie PL-3500 następuje pod wpływem wystawienia na działanie światła
ultrafioletowego przy maksymalnej absorpcji w przedziale 350–380 nanometrów.

Zastosowanie:

–

Klej PL-3500 stworzony jest specjalnie do spajania szerokiego zakresu  materiałów, jak
szkło  do  szkła,  szkło  do  metalu,  szkło  do  plastików,  szkło  do  drewna,  plastików  do
plastików, plastików do metali itp.

–

Klej PL-3500 schnący pod wpływem promieni UV stworzony jest do wielu ogólnych
zastosowań.

–

Klej PL-3500 jest takŜe polecany do spajania szkła, soczewek, pryzmatów i luster do
przemysłu transportowego.

Klej optyczny PARLITE PL-4400 schnący pod wpływem światła widzialnego lub
promieni UV

PL-4400 to przezroczysty, bezbarwny, płynny fotopolimer schnący pod wpływem

światła widzialnego/UV. PoniewaŜ jest to klej jednoskładnikowy i w 100% w stanie stałym,
posiada wiele zalet przy wiązaniach, gdzie klej moŜe być wystawiony na działanie światła
widzialnego lub UV.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Cechy:

–

Jednoskładnikowy, łatwy do uŜycia. Nie wymaga długiego schnięcia ani wiązania pod
wpływem ciepła.

–

Czas wiązania jest wyjątkowo krótki i zaleŜy od grubości nałoŜonej warstwy i ilości
dostępnej energii ze światła UV.

–

Jego duŜa spoistość i doskonałe przyleganie przy niskiej kurczliwości powodują
tworzenie świetnego wiązania.

Zalety:

–

Znakomita przejrzystość, niska przylepność, niska kurczliwość i nieznaczna
elastyczność sprawiają, Ŝe klej ten jest lepszy od innych klejów spajających.

–

Klej PL-4400 wykazuje się wysoką odpornością na starzenie pod wpływem czynników
pogodowych, ekstremalne temperatury, wodę i duŜą wilgotność.

–

Klej  PL-4400  wysycha  przy  uŜyciu  światła  naturalnego  lub  pod  wpływem  poddania
działaniu  światła  ultrafioletowego  z  maksymalną  absorpcją  w  przedziale  360–600
nanometrów.

Zastosowanie:

–

Klej PL-4400 stworzony jest specjalnie do spajania szerokiego zakresu  materiałów, jak
szkło  do  szkła,  szkło  do  metalu,  szkło  do  plastików,  szkło  do  drewna,  plastików  do
plastików, plastików do metali itp.

–

Klej PL-4400 schnący pod wpływem promieni UV lub promieni światła widzialnego ma
zastosowanie w przyrządach elektronicznych, medycznych, analitycznych. Ma teŜ
szerokie zastosowanie ogólne.

–

Klej PL-4400 jest takŜe polecany do spajania szkła, soczewek, pryzmatów i luster do
przemysłu transportowego i lotniczego.

Klej optyczny PARLITE PL-9300 schnący pod wpływem promieni UV

PL-9300 to przezroczysty, bezbarwny, płynny fotopolimer schnący pod wpływem

światła UV. PoniewaŜ jest to klej jednoskładnikowy i w 100% w stanie stałym, posiada wiele
zalet przy wiązaniach, gdzie klej moŜe być wystawiony na działanie promieni UV.

Cechy:

–

Jednoskładnikowy, łatwy do uŜycia. Nie wymaga długiego schnięcia ani wiązania pod
wpływem ciepła.

–

Czas wiązania jest wyjątkowo krótki i zaleŜy od grubości nałoŜonej warstwy i ilości
dostępnej energii ze światła UV.

–

Jego duŜa spoistość i doskonałe przyleganie przy niskiej kurczliwości powodują
tworzenie świetnego wiązania.

Zalety:

–

Znakomita  przejrzystość,  niska  przylepność,  niska  kurczliwość  i  nieznaczna
elastyczność  sprawiają,  Ŝe  klej  ten  jest  lepszy  od  innych  substancji  do  spojeń
optycznych.

–

PL-9300 wykazuje się wysoką odpornością na ekstremalne temperatury i duŜą
wilgotność.

–

PL-9300 wysycha pod wpływem poddania działaniu światła ultrafioletowego
z maksymalną absorpcją w przedziale 350–380 nanometrów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zastosowanie:

–

PL-9300 odpowiada Specyfikacjom Federalnym MIL-A-3920 dla klejów optycznych.

–

Klej ten jest stworzony, aby zapewnić najlepsze z moŜliwych spojenia optyczne
powierzchni ze szkła, polikarbonatu, metali, włókna szklanego i plastików wypełnionych
szkłem.

–

PL-9300  jest  polecany  do  spajania  soczewek,  pryzmatów  i  luster  na  uŜytek  wojskowy,
lotniczy  i  do  optyki  komercjalnej,  jak  równieŜ  do  wykańczania  i  splatania  włókien
optycznych.

Operacja klejenia balsamem obejmuje następujące zabiegi:

–

selekcja i dobieranie elementów według grubości,

–

odkurzanie powierzchni pędzelkiem wiewiórczym,

–

mycie ściereczką zwilŜoną spirytusem etylowym,

–

nagrzewanie na płycie elektrycznej przykrytej szybką mycie ściereczką zwilŜoną
spirytusem etylowym,

–

przenoszenie nagrzanych elementów pęsetą na stół wyłoŜony polichlorkiem winylu,

–

nałoŜenie bagietką jednej lub kilku kropli kleju,

–

wyciśnięcie nadmiaru kleju (rys. 1),

Rys. 1. Wyciskanie balsamu [opracowanie własne]

–

centrowanie soczewek (rys. 2) lub ustawienie pryzmatów,

Rys. 2. Centrowanie sklejonych soczewek w pryzmacie [opracowanie własne]

–

usunięcie nadmiaru kleju i odpręŜenie elementów w temp. 40ºC,

–

sprawdzenie dokładności sklejania pod lupą w skośnym świetle lampy biurowej 1 (rys. 3)
na tle czarnego aksamitu 4 i czarnego ekranu 5.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 3. Sprawdzanie czystości sklejania: 1 – lampa, 2 – soczewka, 3 – lupa,

4 – czarny aksamit, 5 – czarny ekran [opracowanie własne]

Operacja klejenia klejem OK-50 opiszemy na przykładzie sklejania układu Porro

drugiego rodzaju. Obejmuje ono następujące czynności:
–

dobieranie, mycie i odkurzanie elementów,

–

nagrzewanie elementów na wypoziomowanej płycie elektrycznej do temperatury 50°C,

–

sklejanie pryzmatów 1 i 2 (rys. 2), dociskanie, ustawianie na płaszczyźnie A i następnie
odstawienie na 2 godziny,

Rys. 4. Układ pryzmatów Porro drugiego rodzaju: 1, 2 i 3 – pryzmaty w kolejności ich

ustawienia do klejenia [9, s. 119]

–

sprawdzanie prawidłowości klejenia za pomocą przyrządu kolimatorowego,

–

odstawienie (płaszczyzną A) na wypoziomowaną płytę na czas przynajmniej 16 godzin,

–

zdjęcie z płyty i usuwanie resztek kleju,

–

przyklejanie pryzmatu 3 przez wykonanie czynności od 3 do 6 jak wyŜej,

–

mycie sklejonego zespołu i przekazanie do kontroli jakości.

Najczęściej spotykane wady klejenia to: rozklejenia w kształcie dębowego listka (rys. 5),

pęcherzy na całym obwodzie (b), w jego części (c), lub na krawędzi fazek (d).

Rys. 5. Wady sklejania [opracowanie własne]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Odkształcenia powierzchni wskutek występowania nadmiernych napręŜeń wywołanych

sklejaniem sprawdza się za pomocą sprawdzianów interferencyjnych.

Rozklejenie elementów sklejonych:

–

balsamem osiągane przez powolne podgrzewanie do temperatury 70 do 80°C lub
moczenie w rozpuszczalnikach organicznych, np. benzolu, spirytusie itp.

–

klejem  OK-50  moŜna  po  kilku  godzinach  rozkleić  przez  powolne  nagrzewanie  do
temperatury 220 do 240°C, rozłączenie ręką przez ściereczkę, studzenie w temperaturze
100°C  i  zanurzenie  w  spirytusie  lub  acetonie  aŜ  do  wystąpienia  napęcznienia  kleju,
a następnie  przetarcie  ściereczką  zwilŜoną  mieszanką  eterowo-spirytusową.  Elementy
pozostające  w  stanie  sklejonym  przez  dłuŜszy  czas  moŜna  rozklejać  przez  ułoŜenie
w naczyniu z gliceryną i wygrzanie w temperaturze ok. 200°C.

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jaki jest cel sklejania gotowych elementów optycznych?

Jakiego rodzaju kleje uŜywamy do klejenia gotowych elementów optycznych?

Na czym polega parowanie soczewek?

Co podlega kontroli po sklejeniu elementów optycznych?

Czy klej OK50 będziemy podgrzewać do sklejania?

W czym będziemy rozklejać wadliwie sklejone elementy klejem OK50?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Sklej soczewki lupy achromatycznej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące klei optycznych,

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące sklejania soczewek,

przygotować stanowisko do sklejania,

przygotować sprzęt pomiarowy,

przygotować balsam kanadyjski,

oczyścić soczewki,

skleić soczewki.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

kleje do klejenia soczewek,

−

komplet narzędzi i pomocy do klejenia soczewek,

−

płyta podgrzewana,

−

sprzęt do mycia soczewek,

−

soczewki do klejenia,

−

lupy do kontroli soczewek klejonych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Sprawdź otrzymane sklejone soczewki.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące sklejania soczewek,

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące kontroli soczewek po
sklejaniu,

przygotować stanowisko do kontroli soczewek,

przygotować sprzęt pomiarowy,

przygotować soczewki do kontroli,

oczyścić soczewki,

skontrolować wskazane soczewki,

sporządzić notatkę z wykonanego ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

sprzęt do mycia soczewek,

−

soczewki do kontroli,

−

lupy do kontroli soczewek klejonych,

−

arkusz spostrzeŜeń.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wymienić rodzaje klei do sklejania soczewek?

wymienić czynności podczas sklejania soczewek?

omówić sposób kontroli sklejonych zespołów soczewek?

skleić soczewki balsamem?

skleić soczewki klejem OK50?

sprawdzić soczewki po sklejeniu?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Wytwarzanie powłok

4.2.1. Materiał nauczania

Wiadomości wstępne

Jedną z najczęściej wykonywanych operacji specjalnych na elementach optycznych jest

nakładanie  powłok.  Powłoki  mają  za  zadanie  zabezpieczanie  powierzchni  elementu  przed
utlenianiem,  czy  teŜ  zmniejszenie  ilości  światła  odbitego  od  powierzchni  elementu
optycznego.

Zgodnie z Polską Normą PN-ISO 9211 rozróŜniamy rodzaje powłok:

–

odbijające (zwierciadlane),

–

światłodzielące,

–

rozjaśniające (przeciwodblaskowe),

–

filtrujące,

–

polaryzacyjne,

–

przeznaczone do wykonywania rysunków,

–

przeznaczone do uzyskiwania efektów optycznych wywołanych działaniem czynników
zewnętrznych (np.: fotorefrakcyjne, fototropowe, fotoemisyjne),

–

oporowe – grzejne,

–

korygujące kształt powierzchni optycznej,

–

ochronne, utwardzające,

–

antystatyczne.

Na powłoki optyczne stosujemy materiały:

–

kriolit (Na

AlF

) – do budowy zwierciadeł interferencyjnych wielowarstwowych, mała

wytrzymałość na ścieranie,

–

fluorek magnezu (MgF

) – dobra przyczepność do szkła, duŜa odporność na kwasy,

zasady i gorącą wodę, stosowany na warstwy ochronne, przeciwodblaskowe
i interferencyjne,

–

dwutlenek krzemu (SiO

) – bardzo dobra przyczepność do podłoŜa szklanego, stosowany

do budowy powłok zwierciadlanych,

–

siarczek cynku (ZnS) – duŜy współczynnik załamania 2, 3; stosowany do budowy warstw
zwierciadeł interferencyjnych,

–

selenek cynku (ZnSe) – bardzo duŜy współczynnik załamania 2,6; dobra wytrzymałość
na ścieranie, stosowany na wielowarstwowe zwierciadła laserowe

–

dwutlenek tytanu (TiO

) – współczynnik załamania od 2,2 do 2,4; stosowany na

wielowarstwowe, zwierciadła laserowe,

–

dwutlenek ceru (CeO

) – w zaleŜności od temp. podłoŜa zmienia współczynnik

załamania od 2,1 do 2,3; odporny na zarysowania, ścieranie, ługi, kwasy i gorąca wodę,

–

tlenek  krzemu  (SiO)  –  gąbczasta  budowa  w  warstwie,  bardzo  dobra  przyczepność  do
podłoŜa  szklanego  lub  kwarcowego,  w  zaleŜności  od  parametrów  naparowania  zmienia
współczynnik załamania od 1,48 do 1,9.
Cienkie  warstwy  o  grubości  ułamka  do  kilkunastu  mikrometrów  moŜna  uzyskać

metodami chemicznymi (hydroliza estrów, trawienie szkła), jednak najczęściej stosuje się
metodę fizyczną przez

wyparowywanie i kondensację materiałów w wysokiej próŜni

i podwyŜszonej temperaturze. Nakładana substancja powinna mieć współczynnik załamania
bliski średniej geometrycznej ośrodków, między którymi będzie się znajdować.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Podstawa 1 jest przykryta kloszem 2 z uszczelką 3. Na słupkach 4 umieszczone są

grzejniki  5  i  wymienne,  trapezowe  szablony  6  z  gniazdami  do  układania  powlekanych
elementów.  Zaciski  8  słuŜą  do  mocowania  i  doprowadzania  napięcia  do  łódeczki
wolframowej,  w  której  umieszcza  się  sproszkowane  substancje  przeznaczone  do
wyparowywania.

Rys. 8. Typy tygli [http://zto.mchtr.pw.edu.pl/download/.pdf – dr inŜ. Michał Józwik]

PodwyŜszona temperatura do kilkuset

C (zaleŜnie od materiału) i bardzo wysoka

próŜnia kilku mPa (1mPa

≈

-8

kG/cm

) umoŜliwiają wykonanie najpierw czyszczenia

jonowego  napylanych  elementów,  a  w  następnym  zabiegu  naparowania  silnie  przylegającej
do  szkła  i  odpornej  na  ścieranie  warstwy  przeciwodblaskowej  (rozjaśniającej,  AR),
zwierciadlanej, światłodzielącej lub filtrowej.

Uzyskana warstwa z fluorku magnezu ma dostateczną odporność mechaniczną oraz

bardzo mały  współczynnik odbicia (ok. 1,8%). Jeszcze mniejszym współczynnikiem odbicia
(ok.  1,3%)  oraz  nieco  lepszą  odpornością  odznaczają  się  powłoki  dwuwarstwowe,  np.
z dwutlenku tytanu i fluorku magnezu.

Metodą fizyczną nie moŜna nanosić powłok na elementy sklejone, poniewaŜ sklejenie nie

wytrzymuje temperatury 300°C, koniecznej do uzyskania trwałej powłoki.

Trawienie powierzchni szkła

Elementy przeznaczone do powlekania metodą trawienia oczyszcza się w kąpieli

z rozpuszczalników organicznych i roztworów ługu.

Do wytrawiania stosuje się najczęściej 0,5% roztwór kwasu octowego w wodzie. Czas

trawienia ustala się w zaleŜności od gatunku szkła i wynosi on od kilku do kilkudziesięciu
minut. W celu zwiększenia czasu trawienia szkieł mało odpornych na słabe kwasy dodaje się
do kąpieli spirytusu etylowego, a uzyskania dokładnej grubości warstwy trawienie wykonuje
się w termostatach.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Kontrolę procesu prowadzi się przez obserwację fioletowej barwy wytwarzanej warstwy

i porównywanie jej z wzorcem. Po wytrawianiu elementy płucze się w dwu wannach ze
spirytusem.

Odporność mechaniczna i chemiczna takich powłok jest bardzo wysoka, dlatego metodę

tę stosuje się do powlekania elementów umieszczonych na zewnątrz wyrobu.

We wszystkich powlekanych elementach kontrolujemy:

–

czystość,

–

barwę przez porównanie z wzorcami,

–

wytrzymałość mechaniczną - jest statyczna kontrola na zarysowanie,

–

wytrzymałość na warunki klimatyczne – sprawdzana w odpowiednich komorach,

–

współczynnik odbicia.

Rys. 9. Schemat przyrządu do pomiaru współczynnika odbicia: 1 – Ŝarówka, 2 – obiektyw, 3 – soczewka

mierzona, 4 – soczewka przyrządu, 5 – fotoelement, 6 – galwanometr [9, s. 124]

Powłoki metaliczne wykonuje się jako:

–

zwierciadlane – zewnętrznie lub wewnętrznie odbijające,

–

światłodzielące (częściowo odbijające).

Powłoki metaliczne mogą być nanoszone metodami:

–

próŜniową,

–

chemiczną,

–

elektrolityczną.

RozróŜniamy powłoki:

–

aluminiowe z dodatkowymi warstwami fluorku magnezu i siarczku cynku –
współczynnik odbicia (R > 0,93) jako zewnętrznie odbijające, otrzymywane drogą
naparowywania w próŜni. Powłoki te są miękkie i mało odporne na działanie wilgoci,

–

aluminiowe z ochronną warstwą tlenku krzemu – współczynnik odbicia (R > 0,85), dobra
wytrzymałość mechaniczna i odporność na działanie czynników atmosferycznych,

–

chromowe odznaczające się dostateczną odpornością, mają jednak stosunkowo niski
współczynnik odbicia,

–

srebrne jako wewnętrznie odbijające otrzymywane chemicznie z roztworu –
współczynnik odbicia wynosi R >0,88. Powłokom tym nadaje się warstwy ochronne

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

z miedzi nanoszonej elektrolitycznie i lakieru bakelitowego nanoszonego ręcznie,
wytrzymałość mechaniczna i odporność atmosferyczna są wysokie,

–

światłodzielące otrzymuje się wyłącznie metodą naparowywania w próŜni chromu,
aluminium lub innych metali.

Metalizowanie próŜniowe odbywa się w komorach próŜniowych (rys. 6). Spirala

parownicy jest wykonana z grubego drutu wolframowego. Materiały do odparowywania to:
–

aluminium w stanie chemicznie czystym w postaci koników z cienkiego drutu nakłada
się na parownicę,

–

chrom przeznaczony do odparowywania nakładany jest galwanicznie na spiralę
wolframową,

–

tlenku krzemu – odwaŜoną porcją wypełniamy łódeczkę molibdenową.

Na wykonanej powłoce niedopuszczalne są plamy ani wzdęcia, nie mogą wykazywać rys

powstałych od przecierania. Nieudane powłoki rozpuszcza się w wannie z 10% roztworem
sodu lub potasu.

Warstwy światłodzielące korzystnie jest nanosić w aparatach, które mają obracający się

stojak z szablonami (uzyskuje się wówczas wysoką jednorodność powłoki).

Srebrzenie chemiczne jest prostym sposobem metalizacji, nie wymaga kosztownej

aparatury i moŜe być wykonywane nawet w warsztatach rzemieślniczych. Nanoszenie metalu
polega na wytrącaniu drobnych cząsteczek srebra z amoniakalnego roztworu pod wpływem
reduktora.

Roztwór moŜna przyrządzać w ilości nie przekraczającej jednorazowego uŜycia.

Pozostawienie roztworu na drugi dzień grozi detonacją.

Elementy przeznaczone do metalizowania naleŜy przepolerować i wymoczyć w 5%

roztworze ługu sodowego przez około 1 godziny, po czym opłukać wodą i przetrzeć watą
zwilŜoną w kwasie azotowym a następnie płuczemy strumieniem wody ok. 15 minuta
następnie w wodzie destylowanej.

Dla ochrony powłok metalowych maluje się je lakierem bakelitowym z dodatkiem pyłu

aluminiowego lub miedziuje elektrolitycznie.
Obwody  soczewek  maluje  się  w  celu  zmniejszenia  szkodliwego  zjawiska  odbijania  się
promieni pokrywamy czarną emalią nitrocelulozową.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jakie jest zadanie powłoki odblaskowej?

Z jakiego materiału moŜna nanosić powłokę przeciwodblaskową metodą chemiczną?

Na czym polega odświeŜanie powierzchni elementu przeznaczonego do powlekania?

Z jakiego materiału moŜna nanosić powłokę przeciwodblaskową metodą wyparowywania
w próŜni?

Co oznacza termin „metalizacja”?

Jakimi metodami moŜna dokonać „metalizacji”?

Jaki rodzaj powłoki, połoŜony jaką metodą, ma współczynnik odbicia R ≥ 93%?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przygotuj soczewki do nałoŜenia warstwy przeciwodblaskowej metodą naparowywania

w próŜni.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące powłok stosowanych na
elementy optyczne,

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące aparatury do wykonywania
powłok metodami fizycznymi,

przygotować stanowisko do odświeŜania soczewek,

przygotować stanowisko do mycia soczewek,

skompletować narzędzia i pomoce potrzebne do wykonania zadania,

przygotować uchwyty pomocowania soczewek do operacji naparowywania w próŜni,

odświeŜyć soczewki,

oczyścić soczewki,

ułoŜyć soczewki w uchwytach.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

soczewki do powlekania,

−

tlenek ceru,

−

woda,

−

mieszanka spirytusu z eterem,

−

myjki ultradźwiękowe,

−

komplet przyborów do czyszczenia soczewek,

−

stanowisko do odświeŜania soczewek.

Ćwiczenie 2

Opisz operację odświeŜania elementów przeznaczonych do powlekania.

Sposób wykonania ćwiczenia;

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące przygotowania do
powlekania,

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące wymaganego zagadnienia,

wykonać zadane ćwiczenie.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

kartka papieru,

–

długopis,

–

poradnik dla ucznia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Przygotuj płytki do nałoŜenia warstwy zwierciadlanej metodą naparowywania w próŜni.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące powłok stosowanych na
elementy optyczne,

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące aparatury do wykonywania
powłok metodami fizycznymi,

przygotować stanowisko do odświeŜania płytek,

przygotować stanowisko do mycia płytek,

skompletować narzędzia i pomoce potrzebne do wykonania zadania,

przygotować uchwyty pomocowania soczewek do operacji naparowywania w próŜni,

odświeŜyć płytki,

oczyścić płytki,

ułoŜy płytki w uchwytach.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

płytki do metalizowania,

−

tlenek ceru,

−

woda,

−

mieszanka spirytusu z eterem,

−

myjki ultradźwiękowe,

−

komplet przyborów do czyszczenia soczewek,

−

stanowisko do odświeŜania soczewek,

−

suwmiarki i kątowniki.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wymienić rodzaje powłok nakładanych na elementy optyczne?

wymienić, metody jakimi moŜna nanosić powłoki na elementy
optyczne

omówić sposób wykonania operacji odświeŜania na elementach
optycznych przeznaczonych do powlekania?

określić, metodę połoŜenia powłoki rozjaśniającej na elementy, które
będą pracowały w warunkach morskich?

określić, jaki jest cel miedziowania powierzchni srebra?

odświeŜyć powierzchnie do nakładania powłok?

przygotować elementy optyczne do operacji nakładania warstw?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Wykonywanie znaków na elementach optycznych

4.3.1. Materiał nauczania

Wiadomości wstępne

W przyrządach optycznych, takich, jak lunety, lornetki, mikroskopy pomiarowe są

zamocowane róŜnego rodzaju płytki pomiarowe, zwane ogniskowymi. Są to płytki płasko
równoległe, które na jednej ze swych powierzchni czynnych mają naniesione róŜnego rodzaju
krzyŜe, siatki, skale.

Nanoszenie na powierzchnię płytki znaków graficznych lub pisarskich, w zaleŜności od

potrzeb wiąŜe się z grubością linii, którymi są te znaki wykonane.

Charakterystyczną cechą siatki wykonywanej na płytce ogniskowej jest grubość kresek.

RozróŜnia się kreski:

–

cienkie – o grubości poniŜej 0,01 mm, wykonywane zwykle przez nacinanie noŜem
diamentowym,

–

średnie – o grubości 0,01=0,1 mm, wykonywane przez trawienie,

–

grube – o grubości powyŜej 0,1 mm.

Kreski wszystkich grubości moŜna nanosić metodami fotograficznymi.

WaŜnym czynnikiem wpływającym na dobór metody wykonania siatki ma stopień

złoŜoności jej obrazu, liczba kresek i wymagana dokładność ich połoŜenia.

Nacinanie diamentem odbywa się pod obciąŜeniem ok. 0,02 ± 0,30 N. ZaleŜnie od

kształtu ostrza i obciąŜenia uzyskuje się kreski grubości 1 do 8 µm. Przy zbyt duŜym
obciąŜeniu ostrze wchodzi za głęboko i na brzegach rysy powstają odpryski.

Do nacinania kresek:

–

w produkcji jednostkowej i małoseryjnej moŜemy wykorzystywać mikroskop warsztaty,

–

proste  kreski  ułoŜone  w  podziałki  kątowe  lub  liniowe  nacina  się  na  automatycznie
pracujących  maszynach  podziałowych,  maszyny  wysokiej  dokładności  nacinają  kreski
z błędem podziału poniŜej 1".

Rys. 10. Schemat budowy kołowej maszyny podziałowej: 1 – nóŜ, 2 – mechanizm dźwigniowy,

3 – mechanizm ślimakowy, 4 – stół obrotowy [9, s. 133]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Kreski o grubości powyŜej 0,01 mm moŜna wykonywać przez trawienie. Na

powierzchnię  płytki  ogniskowej  nakłada  się  cienką  warstwę  roztopionego  wosku.  Na  wosku
nacina  się  znaki  rysikiem  prowadzonym  za  pomocą  pantografu  (rys.  11)  po  wzorcu
wykonanym  w  znacznym  powiększeniu.  Rysiki  wykonuje  się  ze  stali  kobaltowych
w kształcie  igły  gramofonowej.  Płytki  z  naciętymi  znakami  umieszcza  się  nad  ołowianym
naczyniem z kwasem fluorowodorowym o stęŜeniu 60 do 70%.

Rys. 11. Pantograf pionowy [9, s. 134]

Po wytrawieniu kresek płytki zanurza się w słabym roztworze ługu i wypłukuje wodą.

Wosk zmywa się w wanienkach z benzyną. Głębokość wytrawionej rysy wynosi 0,1 do 0,5 jej
szerokości. Rysy powinny być odpowiednio głębokie, aby po wypełnieniu ich materiał
wypełniający nie wykruszał się. Szerokość rysek powinna być równomierna, bez podtrawień
i przewęŜeń.

Dla zwiększenia kontrastowości nacięte kreski i znaki wypełnia się farbami – czarną, gdy

element pracuje w świetle przechodzącym, białą, gdy znaki są oświetlone światłem bocznym.
Jako  farby  czarnej  uŜywa  się  najczęściej  tlenku  miedzi  roztartego  ze  szkłem  wodnym,  jako
farby  białej  –  tlenku  cynku  z  pokostem.  Wypełnianie  polega  na  wcieraniu  gęstej  farby  do
wytrawionych  znaków.  Kreski  o  grubości  2÷5  µm  wypełnia  się  roztworem  złoŜonym
z metylofioletu (10%), olejku lawendowego (45%) i alkoholu etylowego (równieŜ 45%).

Kreski o grubości 1 do 3 µm wykonuje się przez nacinanie diamentem na powierzchni

szkła pokrytej warstwą aluminium lub srebra. Następnie element napyla się w próŜni
chromem, po czym myje go za pomocą ługu. Warstwa aluminium lub srebra zmywa się
w ługu razem z leŜącą na niej warstwą chromu; tylko chrom znajdujący się we wgłębieniach
szkła pozostaje nienaruszony. W świetle przechodzącym tworzy wyraźny, kontrastowy obraz
kresek.

Znakowanie laserowe

W systemach przeznaczonych do znakowania materiałów uŜywa się obecnie ok. 90%

laserów Nd:YAG, gdzie wzbudzanie następuje poprzez diody lub lampy. Wydajny komputer
PC steruje pracą całego sytemu oraz umoŜliwia sporządzanie i przygotowywanie grafiki,
która ma zostać naniesiona na opisywany materiał. Prędkość znakowania sięga nawet do
kliku metrów na sekundę. Typowy przedział mocy wyjściowej to 3–150 W.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Lasery Nd:YAG są najczęściej stosowane do znakowania prawie wszystkich metali,

tworzyw sztucznych, ceramiki, materiałów emaliowanych. W aplikacjach słuŜących do
grawerowania szkła, drewna, skóry stosuje się lasery CO

o mocach od 10 do 50 W, lecz ich

udział w przemyśle jest bardzo mały.

Znakowanie laserowe polega na nanoszeniu na powierzchnię przedmiotów znaków przy

pomocy wiązki promieniowania laserowego. Promieniowanie to powoduje usunięcie cienkiej
warstwy  materiału,  bądź  zmiany  termofizyczne  lub  termochemiczne  wywołujące  zmianę
zabarwienia.  Powierzchnia  materiału  bywa  specjalnie  pokrywana  warstwą  np.  farby  lub
tlenku  celem  zwiększenia  kontrastowości  oznakowania.  Istnieją  dwie  podstawowe  metody
znakowania:
–

Pierwsza z nich polega na naświetlaniu przedmiotu poprzez specjalnie wykonaną maskę
odwzorowującą  obraz,  który  ma  być  przeniesiony  na  przedmiot.  Maska  jest  wykonana
zazwyczaj  z  metalu  (np.  z  miedzi  z  uwagi  min.  na  dobre  odprowadzania  ciepła).
Umieszczona  jest  na  drodze  niezogniskowanej  wiązki.  Promienie  przechodzące  przez
otwory w masce przechodzą następnie przez układ ogniskujący i dalej powodują zmiany
w  odpowiednich  miejscach  na  powierzchni  przedmiotów.  Powierzchnia  przedmiotu
znajduje się poza ogniskiem wiązki.

Rys. 12. Rysunek przedstawia naświetlanie przedmiotu poprzez maskę

[http://technologialaserowa.republika.pl/znakowanie.html]

–

Druga metoda znakowania polega na sterowaniu zogniskowanej wiązki promienia lasera
za  pomocą  dwóch  zwierciadeł  poruszanych  elektromagnetycznie,  jest  to  tzw.  system
galwo.  UŜywa  się  do  tego  celu  na  ogół  laserów  Nd:YAG  ciągłego  działania  lub
impulsowych o mocach od kilkudziesięciu do kilkuset watów. Zwierciadła pozwalają na
przeniesienie  płaskiego  obrazu  o  wymiarach  dochodzących  do  300  x  300  mm  bez
poruszania  przedmiotem.  Obraz  moŜe  być  tworzony  z  pojedynczych  punktów  lub  linii.
Częstotliwość  ruchów  uchylnych  luster  dochodzą  do  500  Hz,  prędkość  zogniskowanej
wiązki  dochodzi  do  100  m/s.  Dokładność  prowadzenia  wiązki  po  materiale  leŜy
w granicach 0,01 mm.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 13. Znakowanie laserowe z zastosowaniem dwóch zwierciadeł (system galwo)

[http://technologialaserowa.republika.pl/znakowanie.html]

Zalety znakowania laserowego:

–

wysoka jakość znakowania i wysoka powtarzalność,

–

trwałość: odporność na ścieranie, ciepło, chemikalia, światło UV,

–

trudne do sfałszowania,

–

moŜliwość znakowania z wysoką rozdzielczością,

–

duŜe prędkości znakowania,

–

moŜliwość znakowania obiektów poruszających się i pozostających w spoczynku,

–

bezdotykowość znakowania (brak nacisku, brak deformacji, brak zanieczyszczania
powierzchni, brak zuŜycia „narzędzi” znakujących,

–

moŜliwość znakowania powierzchni niepłaskich, nierównych, miękkich, twardych,

–

czystość i suchość procesu znakowania,

–

bardzo wysoka elastyczność (systemy programowalne),

–

bardzo niskie koszty eksploatacji, konserwacji.

Wady znakowania:

–

wysoki koszt inwestycyjny,

–

brak moŜliwości znakowania w kolorach.

Przykłady znakowania laserowego:

Rys. 14. Nanoszenie znaków na powierzchnię: a) szklaną, b) metalową, c) tytanową

[http://technologialaserowa.republika.pl/znakowanie.html]

Urządzenia laserowe – szczególnie przydatne do wykonywania oznaczeń na małych

powierzchniach lub materiałach o duŜej twardości (powyŜej 65 HRC), a takŜe w przypadkach
gdy wymagana jest wysoka precyzja. Znakowarki laserowe charakteryzują się wysoką
jakością i czytelnością znakowanego wzoru oraz bardzo duŜą szybkością znakowania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Praktycznie nie ma ograniczeń, co do treści czy rodzaju znakowanego materiału, dzięki

czemu znakowarki laserowe stosowane są w elektronice, medycynie, aeronautyce, przemyśle
elektromechanicznym i narzędziowym, reklamie, a nawet przy produkcji precyzyjnych
narzędzi chirurgicznych, protez i implantów.

Rys. 15. Przykłady grawerek laserowych. a) grawerowanie w szkle, b) grawerowanie w metalu

[www.gravograph.com]

Grawerki umoŜliwiają precyzyjne i estetyczne grawerowanie na bardzo zróŜnicowanych

materiałach,  takich  jak  tworzywa  sztuczne,  drewno,  metale  kolorowe,  stal,  a  nawet  szkło
i ceramika. Grawerowanie polega na obróbce skrawającej materiału zbliŜonej do tradycyjnego
frezowania,  w  wyniku  czego  powstaje  równomierny  znak  o  dowolnej  głębokości  i  kształcie
linii,  która  moŜe  być  dowolnie  dostosowywana  przez  dobór  kształtu  frezów  grawerujących.
Dzięki  wysokiej  estetyce  grawerowanie  znajduje  zastosowanie  w  róŜnych  branŜach,  takich
jak przemysł maszynowy (grawerowanie tabliczek znamionowych i informacyjnych), reklama
(grawerowanie  upominków  i  gadŜetów  reklamowych),  jubilerstwo  (grawerowanie  dedykacji
na  biŜuterii),  punkty  usługowe  (grawerowanie  kluczy,  upominków,  tabliczek,  szkła).
Dostępne  są  grawerki  o  obszarze  pracy  nawet  do  610  x  1220  mm  zarówno  w  wersji
sterowanej  komputerowo,  jak  i  proste  grawerki  pantografowe  grawerujące  na  podstawie
szablonów.

Rys. 16. Przykład nacinania skali na grawerce mechanicznej.

[http://www.technifor.com/pl/htm/product/menu.htm]

Fotograficzne metody wykonywania płytek ogniskowych polegają na wytworzeniu

obrazu  fotograficznego  na  płytce  szklanej  pokrytej  emulsją  światłoczułą.  Naświetlanie
wykonuje  się  metodą  stykową  lub  przez  zmniejszanie  –  metodą  projekcji  z  negatywu
pośredniego.  Negatywy  uzyskuje  się  przez  fotografowanie  planszy  wykonanej  w  duŜym
powiększeniu.  Wymiary  planszy  wynoszą  zwykle  0,4  do  2  m.  Negatyw  wykonuje  się
o wysokiej  kontrastowości.  Na  szczególną  uwagę  zasługują  metody  fototrawienia
i fotonapylania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Metoda fototrawienia polega na wykonaniu emulsji światłoczułej odpornej na działanie

kwasu fluorowodorowego. Warstwa naświetlona zostaje wypłukana podczas wywoływania
i płytka poddana działaniu par kwasu fluorowodorowego zostaje wytrawiona w miejscach
naświetlonych.

Fotonapylanie składa się z następujących czynności:

–

przygotowanie roztworów,

–

przygotowanie odpowiedniej emulsji światłoczułej, polerowanie i płukanie płytek,
nałoŜenie emulsji na płytki i kontrola grubości warstwy emulsji,

–

bezpośrednio po nałoŜeniu warstwy światłoczułej zamocowanie płytek z kopioramą
próŜniową i naświetlenie lampą rtęciową,

–

wywoływanie, płukanie i suszenie,

–

chromowanie w aparacie z wysoką próŜnią,

–

ścieranie chromu poza rysunkiem,

–

retusz.

Metodą fotonapylania moŜna wykonywać kreski bardzo cienkie, szerokości do 1,5 µm,

i jednocześnie bardzo trwałe.

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Co to są płytki ogniskowe?

Gdzie płytki ogniskowe znajdują zastosowanie?

Jaką grubość mają kreski cienkie?

Jaką grubość mają kreski średnie?

Jaką grubość mają kreski grube?

Co to jest masa grawerska?

Co to jest nóŜ diamentowy?

Do czego słuŜy igła gramofonowa przy grawerowaniu?

Jakie zastosowanie w przemyśle ma grawerowanie laserowe?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj krzyŜ na płytce ogniskowej przez nacięcie noŜem diamentowym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące nanoszenia znaków na
elementach optycznych,

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące urządzeń stosowanych do
nacinania znaków,

dobrać przybory i narzędzia do nacinania znaków,

dobrać przyrządy pomiarowe,

dobrać nóŜ do wykonania znaku krzyŜa na płytce,

przygotować stanowisko do nacinania znaków,

wykonać znak krzyŜa na płytce ogniskowej,

sprawdzić wykonane zadanie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

noŜe do nacinania znaków na szkle,

−

pantograf,

−

rysunek znaku,

−

wzorzec znaku krzyŜa do kopiowania.

Ćwiczenie 2

Wykonaj krzyŜ na płytce ogniskowej metodą fotograficzną.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące nanoszenia znaków na
elementach optycznych,

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące metod fotograficznych,

dobrać przybory i narzędzia do nanoszenia znaków,

dobrać przyrządy pomiarowe,

przygotować stanowisko do nanoszenia znaków,

wykonać znak krzyŜa na płytce ogniskowej metodą fotograficzną,

sprawdzić wykonane zadanie.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

rysunek znaku,

−

stanowisko do nanoszenia znaków metodą fotograficzną.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

sklasyfikować metody nanoszenia kresek cienkich?

wyjaśnić, co to jest masa grawerska?

wyjaśnić, do jakiej grubości kresek będziesz uŜywał noŜa
diamentowego?

wyjaśnić, do czego słuŜy kwas fluorowodorowy?

sklasyfikować metody fotograficzne nanoszenia znaków na szkło?

wykonać znaki na elementach optycznych przez nacinanie noŜem
diamentowym?

wykonać znaki na elementach optycznych metodą fotograficzną?

wykonać znaki na elementach optycznych przez trawienie?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Obróbka kryształów i szkła organicznego

4.4.1. Materiał nauczania

Soczewki z fluorytu stosuje się w mikroskopowych obiektywach apochromatycznych,

gdzie  dobrze  odgrywają  swoją  rolę,  poniewaŜ  charakteryzują  się  małym  współczynnikiem
załamania  (1,434)  i  wysoką  liczbą  Abbego  (95,5).  Fluoryt  jest  minerałem  (fluorek  wapnia)
krystalizującym w układzie regularnym, optycznie izotropowym; występuje w Karkonoszach.
Płytki  z  kryształów  wycinane  są  ze  względów  technologicznych  z  dostosowaniem  się  do
struktury kryształów. Przecinak ustawia się równolegle do płaszczyzny spójności. Uderzając
młotkiem  w  przecinak  odłupuje  się  płytki  Ŝądanej  grubości.  Dalsze  przecinanie  piłą  naleŜy
prowadzić równieŜ równolegle do płaszczyzn spójności.

Szlifowanie wzdłuŜ warstwy przebiega łatwiej niŜ w kierunku prostopadłym, dlatego

obróbkę wszystkich płytek naleŜy prowadzić przy jednakowym ich ustawieniu.

Szybkie zmiany temperatury powodują powstawanie w kryształach fluorytu

mikropęknięć, dlatego parametry obróbki powinny być mniej intensywne (niŜsze) niŜ
w obróbce szkła.

Drobne szlifowanie wykonuje się za pomocą narzędzi szklanych, co zmniejsza straty

przez porysowanie.

Ze względu na bardzo małą twardość fluorytu naleŜy go polerować na bardzo miękkich

smołach za pomocą odmulonego tlenku cyny. Pierwszą stronę poleruje się po naklejeniu
elementów na rękojeści drewniane. Przed obróbką drugiej strony soczewki spaja się na
kontakt optyczny z kostkami kontaktowymi o kształcie jak na rys. 17.

Rys. 17. Kostka kontaktowa do soczewki fluorytowej [9, s. 137]

Ze względu na duŜą wraŜliwość fluorytu na zmiany temperatury w czasie naklejania do

centrowania nie wolno płomienia palnika zbliŜać do soczewki, a podczas obróbki strumień
chłodziwa naleŜy kierować tylko na ściernicę. Dosuw ściernicy powinien być minimalny. Do
sklejania układa się soczewki na zimnej płycie i podgrzewa bardzo powoli.

Elementy z kwarcu

Kwarc jest minerałem (dwutlenek krzemu) stosowanym do wyrobu róŜnych elementów

optycznych ze względu na następujące własności:
–

dwójłomność,

–

przepuszczalność nadfioletu i podczerwieni,

–

wysoką twardość,

–

odporność na ścieranie,

–

doskonałe odpręŜenie.

Kryształy kwarcu obrabia się jak szkło z tym, Ŝe kryształy przeznaczone na elementy

dwójłomne trzeba prawidłowo zorientować, ściśle według osi optycznej. Osią optyczną
kryształu dwójłomnego nazywa się ten wyróŜniony kierunek, w którym nie zachodzi

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

podwójne załamanie. Oś optyczna pokrywa się z głównym kierunkiem krystalizacji. Kwarc
jest kryształem jednoosiowym.

Elementy z tworzyw sztucznych

Spośród tworzyw sztucznych na elementy optyczne najczęściej jest stosowany

polimetakrylan metylu (tzw. szkło organiczne, metapleks, pleksiglas).

Cięcie, frezowanie i toczenie metapleksu wykonuje się na obrabiarkach do metali

i narzędziami do skrawania metali, a szlifowanie i polerowanie – jak w obróbce elementów ze
szkła.

Prasowanie i wylewanie w produkcji elementów optycznych stosuje się bardzo rzadko.
Najczęściej stosowaną metodą wytwarzania elementów optycznych z polimetakrylanu

metylu i innych tworzyw sztucznych jest wtryskiwanie.

Elementy wykonywane metodą wtryskiwania mają dokładne powierzchnie, pod

warunkiem  jednak,  Ŝe  formy  są  dokładnie  wykonane  i  starannie  przemywane  mieszanką
spirytusową  pomiędzy  poszczególnymi  wtryskami.  Metoda  ta  nadaje  się  szczególnie  do
elementów  złoŜonych  (np.  pryzmatów  z  powierzchniami  sferycznymi,  soczewek
z powierzchniami sferycznymi, kręgów Fresnela itp.).

Obróbka części do laserów

W laserach stałych promieniowanie zostaje wytworzone w pręcie wykonanym najczęściej

z syntetycznego rubinu.

Rys. 18. Pręty (rezonatory) laserowe [9, s. 141]

Najczęściej pręt ma kształt walca jak na rys. 18. OdpręŜone gruszki przecina się na

odcinki  o  długości  L  z  zapasem  na  szlifowanie,  po  czym  szlifuje  się  do  średnicy  D  na
szlifierce  do  wałków,  ściernicą  o  wiązaniu  ceramicznym.  Po  szlifowaniu  wygładza  się
pobocznicę  za  pomocą  proszku  ściernego.  Płaszczyzny  P  szlifuje  się  wstępnie  na  szlifierce
z napędem  mechanicznym,  a  szlifowanie  drobne  i  polerowanie  wykonuje  się  na  polerce
noŜnej.  Odchyłka  równoległości  płaszczyzn  P  nie  powinna  przekraczać  10",  a  odchyłka
prostopadłości  do  powierzchni  A  –  5'.  Płaskość  powierzchni  P  powinna  mieścić  się
w granicach 0,05+0,1 Ŝ (gdzie Ŝ – długość fali), tzn. 0,1+0,2 N (prąŜka). Czystość centralnej
strefy powinna mieścić się w klasie I-10 lub I-20. Uzyskanie tych wymagań jest stosunkowo
trudne i wymaga duŜej wprawy.

Szlifowanie i polerowanie płaszczyzn wykonuje się w uchwycie 1, blokującym

kilkanaście prętów 2 (rys. 19).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 19. Blokowanie prętów laserowych do obróbki czół: 1 – uchwyt, 2 – pręty [9, s. 141]

Sprawdzanie równoległości płaszczyzn wykonuje się za pomocą lunety autokolimacyjnej,

po przyspojeniu do pręta dodatkowej płytki. Na płaszczyzny pręta nakłada się w aparatach
o wysokiej próŜni wielowarstwowe (kilkanaście warstw) powłoki dielektryczne.

Iloczyn grubości pojedynczej warstwy przez jej współczynnik załamania powinien

wynosić 0,25 długości fali emitowanego przez laser promieniowania. Uzyskuje się wtedy
bardzo wysoki współczynnik odbicia o duŜej selektywności.

Na jedną z płaszczyzn pręta nakłada się powłokę o współczynniku odbicia R > 0,995

i współczynniku przepuszczania T < 0,005. Na drugą płaszczyznę nakłada się powłokę
częściowo przepuszczającą o współczynnikach T=0,008+ =0,02 i R=0,98±0,99.

Zamiast powłoki odbijającej wykonuje się czasem w jednym końcu pręta wypolerowane

pod kątem płaszczyzny (rys. 18b), przy czym kąt α jest tak dobrany, Ŝeby moŜna było
uzyskać całkowite wewnętrzne odbicie.

Rys. 20. Płytki zamykające rury laserowe: a – płaska Brewester, b – sferyczna odbijająca,

c – sferyczna światłodzieląca [9, s. 142]

Rury laserów wykonuje się z topionego kwarcu lub szkła pyreks. Rury zamknięte są

z obu  stron  przyklejonymi  do  nich  eliptycznymi  płytkami  (rys.  20a)  lub  zwierciadłami  –
z jednej strony odbijającymi (rys. 20b), z drugiej zaś światłodzielącymi (rys. 20c).
Płaszczyzny  Pl  i  P2  naleŜy  wykonać  z  niedokładnością  nie  przekraczającą  0,2λ  zachowując
ich  równoległość  w  granicach  5"  i  czystość  centralnej  strefy  o  średnicy  paru  milimetrów
w klasie I-10.

Dla utrzymania warunku równoległości płytki wykonuje się na tarczach kontaktowych,

jednak operacje blokowania i rozłączania naleŜy prowadzić z największą starannością.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jakie znasz najczęściej uŜywane kryształy w optyce?

Z jakiego materiału będą wykonane narzędzia do szlifowania grubego elementu
i fluorytu?

Jakiego poleru będziesz uŜywał do polerowania fluorytu?

Jak moŜna wstępnie ciąć fluoryt?

Do czego uŜywa się kostek kontaktowych przy obróbce fluorytu?

Co nazywamy osią optyczną kwarcu?

Jakie obrabiamy elementy z tworzyw sztucznych?

Na czym polega obróbka elementów do laserów?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Napisz w punktach kolejność wykonywania zabiegów przy obróbce kwarcu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące obróbki kwarcu,

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące wymaganego zagadnienia,

wykonać zadane ćwiczenie.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

kartka papieru,

–

długopis,

–

poradnik dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Dokonaj podziału fluorytu wg otrzymanego rysunku zachowując strukturę krystaliczną

fluorytu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące obróbki fluorytu,

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące łupania fluorytu,

odczytać rysunek,

przygotować stanowisko do cięcia kryształów,

dobrać i przygotować narzędzia do cięcia fluorytu,

dobrać i przygotować przyrządy pomiarowe,

wytrasować fluoryt zgodnie z rysunkiem i strukturą fluorytu,

pociąć fluoryt,

sprawdzić wykonane zadanie,

10)

sporządzić notatkę z wykonanego ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

poradnik dla ucznia,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

–

przyrządy do trasowania fluorytu,

–

narzędzia do cięcia fluorytu,

–

przyrządy pomiarowe do pomiaru wielkości liniowych,

–

przyrządy kontrolne do zorientowania fluorytu,

–

arkusz spostrzeŜeń.

Ćwiczenie 3

Wypoleruj pręty rubinowe do lasera wg otrzymanej dokumentacji technicznej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące obróbki rubinów,

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące własności rubinu,

przygotować stanowisko do obróbki prętów laserowych,

przygotować narzędzia i uchwyty potrzebne do obróbki prętów laserowych,

przygotować materiały potrzebne do obróbki prętów laserowych,

przygotować przyrządy kontrolne do poprawnego wykonania zadania,

ustalić kolejność wykonywanych czynności,

wypolerować otrzymane pręty laserowe,

sprawdzić wykonane pręty,

10)

sporządzić notatkę z wykonanego zadania.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

poradnik dla ucznia,

–

narzędzia do szlifowania drobnego i polerowania rubinu,

–

materiały do szlifowania drobnego i polerowania prętów rubinowych,

–

przyrządy pomiarowe,

–

obrabiarki do szlifowania drobnego i polerowania prętów rubinowych,

–

uchwyty do mocowania prętów,

–

instrukcja technologiczna wykonania prętów rubinowych,

–

arkusz spostrzeŜeń.

Ćwiczenie 4

Wypoleruj płytkę ochronną prostokątną o wymiarach 40 x 50 mm wykonaną ze szkła

organicznego wg otrzymanego rysunku.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące obróbki tworzyw
sztucznych,

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące własności tworzyw
sztucznych,

przygotować stanowisko do obróbki szkła organicznego,

przygotować narzędzia i uchwyty potrzebne do obróbki płytek ze szkła organicznego,

przygotować materiały potrzebne do obróbki szkła organicznego,

przygotować przyrządy kontrolne do poprawnego wykonania zadania,

wypolerować otrzymane płytki ochronne,

sprawdzić wykonane płytki,

sporządzić notatkę z wykonanego zadania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

poradnik dla ucznia,

–

narzędzia do szlifowania drobnego i polerowania szkła organicznego,

–

materiały do szlifowania drobnego i polerowania szkła organicznego,

–

przyrządy pomiarowe potrzebne do wykonania zadania,

–

obrabiarki do szlifowania drobnego i polerowania powierzchni płaskich wykonanych
z tworzyw sztucznych,

–

uchwyty do mocowania płytek do obróbki,

–

instrukcja technologiczna wykonania płytek ochronnych ze szkła organicznego,

–

arkusz spostrzeŜeń.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

scharakteryzować obróbkę kwarcu?

scharakteryzować obróbkę prętów rubinowych?

scharakteryzować obróbkę fluorytu?

scharakteryzować obróbkę tworzyw sztucznych?

dobrać narzędzia do obróbki kryształów i tworzyw sztucznych?

dobrać przyrządy pomiarowe do obróbki kryształów i tworzyw
sztucznych?

dokonać cięcia fluorytu?

wykonać obróbkę prętów rubinowych?

wykonać obróbkę elementów z tworzyw sztucznych?

10)

wykonać obróbkę elementów wykonanych z kwarcu?

11)

sprawdzić wykonane elementy?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5. Wykonywanie sprawdzianów interferencyjnych

4.5.1. Materiał nauczania

Wiadomości wstępne

Nowe konstrukcje przyrządów optycznych, a szczególnie rozwój techniki laserowej,

wymusiły  konieczność  uzyskiwania  powierzchni  polerowanych  o  większej  niŜ  dotychczas
gładkości  i  większej  dokładności  kształtu  geometrycznego.  Badania  wykazały,  Ŝe  struktura
powierzchni  polerowanych  (gładkość)  i  brak  wad  na  powierzchniach  optycznie  czynnych
(czystość)  mają  bezpośredni  wpływ  na  trwałość  elementów  układów  laserowych.  Dlatego
trzeba  było  stworzyć  nowe  metody  i  przyrządy  do  pomiarów  ilościowych  badanych
elementów.

Obróbka dokładna powierzchni bardzo gładkich i bardzo dokładnych elementów

Obróbkę wstępną tych powierzchni prowadzi się w sposób tradycyjny, gdyŜ to nie

nastręcza  Ŝadnych  trudności.  Dopiero  obróbka  dokładna  stwarza  bardzo  duŜe  problemy.
Maszyny  do  obróbki  dokładnej,  szlifierko-polerki,  naleŜy  przystosować  do  minimalnych
obrotów  wrzeciona  i  wodzika  (25  obr./min  wrzeciono  i  18  obr./min  wodzik).  Szlifowanie
dokładne  prowadzi  się  specjalnie  wyselekcjonowanym  proszkiem  ściernym.  Największe
problemy  stwarza  polerowanie.  Nawet  najlepiej  wypolerowane  powierzchnie  szkła  mają
mikronierówności

nazywane

mikrochropowatością.

Znaczny

wpływ

strukturę

polerowanego szkła ma wielkość ziarna poleru, warunki, w jakich szkło jest polerowane.

Metoda pomiaru mikrochropowatości opiera się na następującej zasadzie: wiązka światła

laserowego o średnicy 3 mm prześwietla próbkę badaną i odbija się wskutek pełnego odbicia
wewnętrznego od powierzchni badanej. JeŜeli jakość tej powierzchni jest niezadowalająca, to
światło przechodzi przez graniczną powierzchnię na zewnątrz i mierzy się go. Światło to jest
miarą jakości polerowanej powierzchni.

Sposoby polerowania powierzchni bardzo gładkich

Polerowanie powierzchni w tradycyjny sposób przy ręcznym podawaniu poleru pozwala

na uzyskanie powierzchni o bardzo dokładnym kształcie geometrycznym lecz
mikrochropowatość jest duŜa i jakość elementów nie odpowiada wymoganiom.

Polerowanie elementów optycznych w zanurzeniu jest jednym ze sposobów uzyskania

lepszej mikrochropowatości.

W metodzie tej tarcza polerownicza jest umieszczona w czaszy napełnionej wodą

destylowaną  z  polerem.  Ciecz  sięga  do  wysokości  10–15  mm  ponad  powierzchnię  tarczy
polerowniczej.  Przy  obrotach  siła  odśrodkowa  powoduje  odpływ  cieczy  w  kierunku  czaszy,
po  odbiciu  się,  od  której  wraca  i  zwilŜa  powierzchnie  współpracujące.  Ten  sposób
polerowania  traktuje  się  jako  obróbkę  wykańczającą.  Najpierw  prowadzi  się  polerowanie
tradycyjne, następnie obróbkę wykańczającą w urządzeniu przez czas 15–20 min.

Aby powierzchnie tarcz polerowniczych nie ulegały zniekształceniu podczas polerowania

stosuje się róŜne sposoby ich wykonania. Jeden ze sposobów polega na tym, Ŝe powierzchnia
robocza tarczy wykonana jest ze szkła, na które nakleja się metalową tarczę nośną. Na
czołowej stronie tarczy szklanej nacina się piłą diamentową rowki. Powierzchnie szlifuje się
i poleruje. Pola o boku 3 mm ograniczone rowkami powleka się odpowiednim rodzajem
smoły polerowniczej o grubości 0,5 mm. Powierzchnię smoły trzeba odnawiać codziennie.

Drugi ze sposobów to komponent miękkiej smoły polerowniczej z odpowiednio

przesegregowanymi trocinami z drewna lipowego. Domieszka 5–10% trocin stabilizuje smołę
i nie pozwala jej się deformować. Tarczę polerowniczą wykonuje się w następujący sposób:
smołę rozgrzewa się do stanu płynnego, dodaje trociny i dokładnie miesza. ObrzeŜe tarczy

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

aluminiowej  okleja  się  taśmą  tak,  aby  wystawała  nad  powierzchnię  ~10–15mm.  Następnie
wylewa się gorącą smołę. Po jej przestygnięciu zdejmuje się taśmę, zaś z powierzchni smoły
formuje  się  płytę  kontaktową.  Po  ostygnięciu  w  smole  wycina  się  rowki  1  mm  głębokości
w odległości  5–10 mm  od  siebie.  Rowki  tworzą  kratkę.  Grubość  warstwy  smoły  wynosi
3–5 mm. W czasie polerowania rowki napełniają się wodą z polerem, co zapobiega nagrzaniu
się powierzchni współpracujących, a zarazem powierzchnie smoły nie deformują się.
Aby  przedłuŜyć  Ŝywotność  tarczy  polerowniczej,  zamiast  smoły  moŜna  uŜyć  teflonu.
Powierzchnia rowkowana tarczy polerowniczej  moŜe być wtedy pokryta teflonem, który  nie
zmienia swego kształtu przez kilka dni i nie nasyca się polerem tak, jak smoła, co daje lepsze
efekty polerowania.

Mocowanie elementów optycznych tradycyjną metodą wprowadzało napręŜenia, które

powstawały  podczas  podgrzewania  i  stygnięcia,  co  powodowało  zmianę  geometrycznego
kształtu  powierzchni.  Aby  temu  zapobiec  stosuje  się  oprawki.  Mają  one  gniazda  o  średnicy
nieco  większej  niŜ  średnica  obrabianego  elementu.  Płytka  włoŜona  w  gniazdo  spoczywa  na
koncentrycznym  pierścieniu  wykonanym  w  dnie  oprawki.  Oprawka  wykonana  jest
z tekstolitu, bakelitu. Zaletą oprawki jest to, Ŝe  elementy mocowane nie są podgrzewane,  co
nie wprowadza napręŜeń.

Postęp optyki instrumentalnej zmusza do szukania nowych rozwiązań technologicznych

obróbki szkła optycznego, kryształów i innych materiałów stosowanych w optyce.
Do obróbki superdokładnej naleŜy równieŜ wykonywanie sprawdzianów interferencyjnych.

Płaskie sprawdziany interferencyjne wykonuje się ze szkła odpręŜonego o małym

współczynniku rozszerzalności cieplnej i duŜej twardości. Najlepszym surowcem do wyrobu
sprawdzianów jest kwarc naturalny, a następnie kwarc topiony. Sprawdziany wykonuje się
w czterech klasach dokładności: 0, A, B i C. Dopuszczalne odchyłki płaskości w klasie O –
wynoszą 0,02 prąŜka; w A – 0,05 prąŜka; w B – 0,07 prąŜka; w C – 0,1 prąŜka.

Pierwszą stronę sprawdzianu szlifuje się na polerce mechanicznej i poleruje na filcu.

Drugą stronę (wzorcową) wykonuje się na polerce noŜnej. NaleŜy równocześnie wykonywać
trzy  sprawdziany.  Wybierając  najlepszy  z  nich  jako  wzorzec,  obrabia  się  według  niego  dwa
pozostałe,  po  czym  poprawia  się  pierwszy  i  metodą  kolejnego  zmniejszania  odchyłek
dochodzi  się  do  Ŝądanego  wyniku.  Interferometry  lub  kontrolne  sprawdziany  kwarcowe
ułatwiają kontrolę w procesie obróbki.

Płytki płaskorównoległe wykonuje się stosując mocowanie na kontakt optyczny (opisany

w pakiecie Z1.04).

Sprawdziany sferyczne wykonuje się parami – wypukły i wklęsły. Mają one jedną

powierzchnię płaską.

W sprawdzianach o promieniach R do 35 mm ta powierzchnia płaska jest odległa od

punktu skrajnego o wymiar s > R (stanowi więcej niŜ półkulę). Promień krzywizny tych
sprawdzianów określa się przez pomiar średnicy za pomocą długościomierza lub transametru.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 21. Pomiary wykonywanych sprawdzianów: a) promienia kulki, b) promienia powierzchni wypukłej za

pomocą sferometru czujnikowego [http://www.soczewki.produkcja.com.pl / f-ma B&M OPTIK GmbH]

Promienie sprawdzianów:

–

od 35 do 750 mm sprawdza się za pomocą sferometru,

Rys. 22. Pomiar promienia za pomocą sferometru pierścieniowego z odczytem elektronicznym

[http://www.soczewki.produkcja.com.pl / f-ma B&M OPTIK GmbH]

–

od 750 do 5000 mm – za pomocą mikroskopu autokolimacyjnego na ławie optycznej,

–

powyŜej 5000 mm – przez pomiar pierścieni Newtona na płaskim sprawdzianie
interferencyjnym lub interferometrze.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 23. Pomiar promienia za pomocą interferometru

[http://zto.mchtr.pw.edu.pl/download/.pdf - dr inŜ. Michał Józwik]

Promień moŜna równieŜ zmierzyć za pomocą tradycyjnego sferometru (rys. 24). Składa

się  on  z  pierścienia  1  o  znanej  średnicy  d,  przesuwnego  trzpienia  2  z  podziałką  3
i mikroskopu  odczytowego  4.  Trzpień  jest  prowadzony  z  małą  siłą  za  pomocą  cięŜarka  5.
Pomiar  promienia  rozpoczyna  się  od  ustawienia  na  pierścieniu  sprawdzianu  płaskiego
i zanotowania wskazania x podziałki, obserwowanego przez mikroskop. Następnie w miejsce
sprawdzianu  płaskiego  ustawia  się  mierzoną  powierzchnię  sferyczną  i  notuje  wskazanie  y
podziałki. Wysokość h mierzonej sfery wynosi h=x-y. Promień R oblicza się wg wzoru

Rys. 24. Sferometr: 1 – pierścień, 2 – trzpień przesuwny, 3 – podziałka,

4 – mikroskop odczytowy, 5 – cięŜarek [9, s. 144]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 25. Szlifowanie sprawdzianów kulistych: a) gdy promień jest za mały, b) za duŜy [9, s. 144]

Dokładne szlifowanie i polerowanie sprawdzianów sferycznych wykonuje się na polerce

noŜnej.

Rys. 26. Mocowanie sprawdzianu wypukłego do obróbki

[http://www.soczewki.produkcja.com.pl / f-ma B&M OPTIK GmbH]

Sprawdziany przykleja się smołą do uchwytów metalowych z zakończeniami

gwintowymi (rys. 26). PoniewaŜ przy brzegach obwodu prędkości skrawania są większe niŜ
w pobliŜu osi, to i obróbka na brzegach jest bardziej intensywna. W związku z tym, jeśli
promień sprawdzianów jest za mały, na wrzecionie mocuje się sprawdzian wklęsły (rys. 25a),
a na uchwyt narzędzia wypukłego przykręca się rękojeść przesuwaną ruchem wahadłowym.
Jeśli promień jest za duŜy, to sprawdziany zamienia się miejscami (rys. 25b).

4.5.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jaką metodą wykonuje się szlifowanie dokładne powierzchni bardzo gładkich?

Objaśnij metodę polerowania w zanurzeniu?

W jakim celu nacina się powierzchnie tarcz polerskich w kostkę?

W jaki sposób sprawdzamy wykonywane sprawdziany szklane interferencyjne?

Jak

przebiega

szlifowanie

drobne

polerowanie

szklanych

sprawdzianów

interferencyjnych?

Na jakim podłoŜu polerujemy elementy optyczne super gładkie?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj polerowanie płaskiego sprawdzianu interferencyjnego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące szklanych sprawdzianów
interferencyjnych,

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące wykonywania elementów
bardzo dokładnych,

odczytać rysunek płaskiego sprawdzianu,

przygotować stanowisko,

dobrać narzędzia do docierania,

dobrać przyrządy kontrolne i pomiarowe,

wykonać sprawdzian płaski zgodnie z instrukcją technologiczną,

sprawdzić jakość wykonanego sprawdzianu.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

stanowisko do wykonywania szklanych sprawdzianów interferencyjnych,

−

katalogi narzędzi do wykonywania bardzo dokładnych powierzchni,

−

uchwyty do mocowania,

−

rysunek konstrukcyjny sprawdzianu,

−

materiał do wykonania zadania,

−

urządzenia pomiarowe do wykonania zadania.

Ćwiczenie 2

Dokonaj kontroli kompletu szklanych sferycznych sprawdzianów interferencyjnych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące szklanych sprawdzianów
interferencyjnych,

odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące kontroli promienia
szklanych sprawdzianów interferencyjnych,

odczytać rysunki sferycznych sprawdzianów,

zorganizować stanowisko do pomiarów szklanych sprawdzianów interferencyjnych,

dobrać przyrządy kontrolne i pomiarowe,

wykonać sprawdzenie otrzymanych sprawdzianów,

sporządzić notatkę z wykonanego ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

stanowisko do wykonywania pomiarów,

−

rysunki konstrukcyjne sprawdzianów,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

materiały do mycia elementów optycznych,

−

przyrządy pomiarowe: interferometr, wzorcowe sprawdziany interferencyjne, sferometr,

−

arkusz spostrzeŜeń.

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

określić, co znaczy powierzchnia bardzo gładka?

określić czynności wykonywane przy obróbce wstępnej powierzchni
bardzo gładkich i bardzo dokładnych?

dobrać materiały do polerowania powierzchni bardzo gładkich
zamiast smoły?

wykonać sprawdzian interferencyjny?

sprawdzić wykonany sprawdzian?

dobrać przyrządy pomiarowe potrzebne do wykonania sprawdzianów?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

Przeczytaj uwaŜnie instrukcję.

Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.

Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.

Test zawiera 25 zadania. Do kaŜdego zadania dołączone są 4 moŜliwe odpowiedzi. Tylko
jedna jest prawidłowa.

Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki naleŜy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

Zadania wymagają stosunkowo prostych obliczeń, które powinieneś wykonać przed
wskazaniem poprawnego wyniku.

Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.

Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóŜ jego rozwiązanie
na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.

Na rozwiązanie testu masz 50 min.

Powodzenia

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

Do sklejania soczewek uŜywamy

cjanopanu.

balsamu.

kleju „kropelki”.

rozgrzanej do temperatury 70ºC parafiny.

Czynnością, która nie jest stosowana podczas klejenia soczewek jest

dobieranie soczewek.

mycie powierzchni soczewek.

nagrzewanie soczewek.

centrowanie soczewek.

Czynnością, która nie jest stosowana podczas klejenia pryzmatów klejem OK. – 50 jest

dociskanie.

zamraŜanie.

ustawianie na płaszczyźnie.

usuwanie nadmiaru kleju.

Najczęściej spotykaną wadą klejenia elementów optycznych jest

pękanie elementów klejonych.

rozklejanie.

odpryski.

matowienie powierzchni.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Do metod fizycznych nanoszenia powłok przeciwodblaskowych zaliczamy

lakierowanie.

metalizacja elektrolityczna.

naparowywanie w próŜni.

metalizowanie.

Składnikiem powłoki przeciwodblaskowej jest

fluorek magnezu.

fluorek wapnia.

fluorek sodu.

fluorek miedzi.

Podczas kontroli jakości powłok sprawdzamy

wytrzymałość na podwyŜszoną temperaturę.

oporność elektryczną.

odporność na środki chemiczne.

wytrzymałość mechaniczną warstwy.

Na powłoki metaliczne światłodzielące w elementach optycznych stosujemy

chemicznie czyste Ŝelazo.

platynę.

mosiądz.

cynę.

Roztwór do srebrzenia powierzchni elementów optycznych nie zawiera

wodorotlenku sodu.

wody destylowanej.

alkoholu etylowego.

azotanu srebra.

10.

Do wyparowywania tlenku krzemu uŜywamy

łódeczek Ŝeliwnych.

spirali stalowych.

łódeczek molibdenowych.

spirali wolframowych.

11.

Do lakierowania warstw metalicznych uŜywamy

lakieru bakelitowego.

lakieru ftalowego.

lakieru akrylowego.

lakieru nitrocelulozowego.

12.

Metoda, która nie słuŜy do wykonywania znaków na elementach optycznych to

nacinanie noŜem diamentowym

trawienie.

metodą fotograficzną.

nacinanie frezem o ostrzach wykonanych z węglika spiekanego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13.

Szlifowania dokładnego i polerowania sprawdzianów sferycznych wykonuje się na

szlifierko – polerce 4-wrzecionowej.

szlifierko – polerce noŜnej.

szlifierko – polerce mechanicznej.

szlifierko – polerce 8-wrzecionowej.

14.

Pokazany na rysunku (sferometr) przyrząd słuŜy do pomiaru

promienia.

długości.

wysokości.

grubości.

15.

Sprawdzianów płaskich naleŜy obrabiać jednocześnie

tyle ile się zmieści na szali.

16.

Sprawdzania równoległości płaszczyzn w prętach laserowych dokonuje się przy pomocy

lunety autokolimacyjnej.

mikroskopu autokolimacyjnego.

kolimatora.

lunety pomiarowej.

17.

Kryształy z kwarcu przeznaczone na elementy dwójłomne do obróbki naleŜy

zorientować ściśle wg osi optycznej.

zorientować ściśle wg boku kryształu.

zorientować ściśle wg podstawy.

zorientować ściśle wg krawędzi.

18.

Fluoryt naleŜy ciąć

prostopadle do płaszczyzny spójności.

skośnie do płaszczyzny spójności.

dowolnie.

równolegle do płaszczyzny spójności.

19.

Do szlifowania fluorytu uŜywamy narzędzi wykonanych

ze szkła.

z mosiądzu.

ze stali.

z aluminium.

20.

Do polerowania fluorytu uŜywamy

tlenku ceru.

tlenku cyny.

tlenku miedzi.

tlenku aluminium.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

21.

Pokazane urządzenie słuŜy do

pomiaru promienia krzywizny.

pomiaru płaskości.

polerowania bardzo dokładnych powierzchni.

pomiaru grubości.

22.

Substancją, która nie jest stosowana do wykonywania powłok na szkle jest

kriolit (Na

AlF

selenek cynku (ZnSe).

dwutlenek tytanu (TiO

dwutlenek węgla (CO

23.

Warstwa, która nie jest warstwą nanoszoną na szkle optycznym jest

światłodzieląca.

oporowa.

przewodząca.

antystatyczna.

24.

Pokazane poniŜej rysunki przedstawiają

widok napręŜeń w szkle.

wady sklejania elementów optycznych.

obraz pod mikroskopem.

wady warstwy odbijającej.

25.

Zaletą znakowania laserowego jest

duŜe prędkości znakowania.

wysoka jakość znakowania i wysoka powtarzalność.

moŜliwość znakowania z wysoką rozdzielczością.

moŜliwość znakowania bez wstępnego rysunku.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ...............................................................................

Wykonywanie obróbki specjalnej elementów optycznych

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

Chalecki J.: Przyrządy optyczne. WNT, Warszawa 1979

Hein A., Sidorowicz A., Wagnerowski T.: Oko i okulary. Wydawnictwo Przemysłu
Lekkiego i SpoŜywczego, Warszawa 1966

Jóźwicki R.: Optyka Instrumentalna. WNT, Warszawa 1970

Krawcow J. A., Orłow J. I.: Optyka geometryczna ośrodków jednorodnych. WNT,
Warszawa 1993

Legun Z.: Technologia elementów optycznych. WNT, Warszawa 1982

Meyer – Arendt J. R.: Wstęp do optyki. PWN, Warszawa 1977

Nowak J., Zając M.: Optyka – kurs elementarny. Oficyna Wydawnicza Politechniki
Wrocławskiej, Wrocław 1998

Sojecki A.: Optyka. WSiP, Warszawa 1997

Szymański J.: Budowa i montaŜ aparatury optycznej. WSiP, Warszawa 1978

10.

Internet - http://zto.mchtr.pw.edu.pl/download/.pdf – dr inŜ. Michał Józwik

11.

Internet – http://www.kleje.rato.pl/products/

12.

Internet – http://www.sony.pl/view/ShowArticle.

13.

Internet - http://technologialaserowa.republika.pl/znakowanie.html

14.

Internet –

www.gravograph.com

15.

Internet – http://www.technifor.com/pl/htm/product/menu.htm

16.

Internet – http://www.soczewki.produkcja.com.pl / f-ma B&M OPTIK GmbH