光学元件清洁教程
发布时间:2020-06-12 18:31:36 编辑:麓帮主 阅读次数:209
光学元件十分脆弱,在使用过程中不可避免地接触灰尘、水汽等污染物,光学性能被影响,恰当的光学元件保养可保持其光学质量并延长使用寿命,而不当的清洁方法可能会损坏光学元件基底材质或镀膜,使其应用性能降低甚至报废。本教程主要针对不洁光学元件的清洁用具和方法进行说明,实际使用时,请根据光学元件材料、尺寸等参数挑选适合的方式。若有疑问,请联系LBTEK技术支持。
   
Step 1
检查

 

清洁光学元件前首先需要检查,以判断污染物和表面缺陷的情况。首先明确一点,如果没有必要清洁,则不要清洁清洁会增加污染和损坏的几率,因此检查步骤非常重要。

在检查开始前,请在干净和温湿控的环境中打开光学元件包装,某些材质受到热冲击(大多数晶体)或在潮湿环境(如CaF2)中易损坏。检查时禁止直接用手接触光学元件,应佩戴无粉末或脱脂棉手套或指套,接触非光学表面,对于小元件,可选用光学镊子夹取,在操作上要更加小心。

图1.LBTEK常用夹取工具(无粉末手套、指套和镊子)。
检查方法是:在高亮度光源下,观察反射或透射效果,如果能看到灰尘、污渍和划痕,或是由于污染和表面缺陷引起的散射现象时,则有必要进行清洁。在检查时通常用到放大镜,甚至是显微镜,来观察微小结构的污染物和表面缺陷。除此之外,也会用到强光灯照射光学元件表面,提高反射光强度辅助判断。根据不同的污染物种类和严重程度,来挑选适合的清洁方法和工具,而对于表面缺陷,如果其尺寸超出了制造商的规格,则可能需要更换光学元件以满足性能要求。

图2.LBTEK常用检查工具及效果图。(a)放大镜下观察到油渍和指纹;(b)显微镜下观察到脱膜、灰尘、划痕和油渍;(c)强光灯下观察到油渍、划痕指纹

 

Step 2
清洁

 

基本原则:在洁净和温湿度适宜的环境下对光学元件进行清洁,操作时必须戴上无粉末或脱脂棉手套或护指套,尽可能不要接触光学表面,仅夹持非光学表面。对于有毒性或刺激性较大的元件,可能需要佩戴滤式防尘口罩、戴上化学防护眼镜或穿上防尘服再进行操作。

>>   清洁程序一:吹拭
在做其他清洁技术前,先使用气吹将松散的附着物除去,因为若直接进行擦拭,附着物也在摩擦光学表面,相当于砂纸打磨,易导致划伤。气吹可以是鼓风球也可以是惰性除尘气体罐吹拭时请勿太过贴近光学元件表面,一是为了防止吹拭工具不小心刮蹭到光学表面,二是避免大力吹拭时,灰尘等附着物被推动,在表面摩擦。吹拭方法具有无物理接触和无化学溶剂的特点,所以它适合作为清洁程序的第一步。在经过吹拭步骤后,再进行检查,若仍有进行清洁的必要,则进行后续清洁操作。

图3.LBTEK常用吹拭工具和方法。(a)气吹和除尘罐;(b)气吹吹拭光学元件表面;(c)除尘罐吹拭光学元件表面。

警告:禁止直接用嘴对着光学元件表面吹!并且避免说话。唾液可能成为新的污染物,唾液中的酸性物质会损伤光学元件。

 

>>
清洁程序二:使用清洁剂和清洁工具
如果光学元件表面有多种污染物,则需要谨慎挑选清洁剂和清洁工具,且注意清洁步骤。因为清洗其中一种污染物时,另一种污染物可能与清洁剂有化学反应腐蚀光学元件或成为更加难以去除的污渍。

 

常用清洁剂

 

  • >> 去离子水和无水乙醇:去除了呈离子形式的杂质后的水。适合不确定光学基片或镀膜材质与其他清洁剂的反应时使用。若去离子水擦拭后留下了水渍,可用无水乙醇处理。

  • >> 丙酮、甲醇混合液:丙酮溶脂能力强但挥发快,适合去除油脂(如油脂性的指纹),混合甲醇后可以减缓挥发。

  • >> 乙醇、乙醚混合液:乙醇充当溶剂溶解污染物但挥发慢,挥发过程中吸收空气中的水分会降低清洁效果,混合乙醚可加速挥发。

  • >> 异丙醇溶液:适用于清洁不可以用乙醇作清洁剂的元件(如镀铝膜的透镜)。

  • >> 其他酸性溶剂:如氢氟酸或盐酸可用于擦拭硅晶片,硝酸可用于擦拭锗基镜片,但某些材料(如ZnSe)不适用于酸性溶液来清洁,请谨慎使用。

注意:这些清洁剂大多为有毒或易燃的,使用时请务必小心,建议仔细阅读产品说明后再使用。

图4.LBTEK常用清洁剂。从左至右依次为丙酮蒸馏水乙醇异丙醇、去离子水 。

 

常用擦拭工具

 

  • >> 擦镜纸

  • >> 无尘布

  • >> 脱脂棉签

  • >> 脱脂棉球

注意:所有的擦拭工具都应该是长纤维、不掉屑且柔软的,应使用光学级工具。此外,要保证擦拭工具与光学元件表面接触的部分未被使用过,否则可能造成二次污染,得不偿失,因为光学元件相比于擦拭工具来说昂贵得多。

图5.LBTEK常用清洁工具。

 

常用清洁手法

 

1.浸泡清洗:在不改变光学元件性能的情况下,可以通过浸泡在去离子水或光学皂中的办法清洁污渍和附着物,之后用干净的蒸馏水清洗光学元件。浸泡时间不可过长。之后用擦拭工具配合清洁剂来加速干燥,若不慎留下水渍,考虑使用无水乙醇去除。胶合光学元件或镀膜元件可能不适合浸泡清洗方法。

图6.浸泡清洗。

2.擦拭:将擦镜纸或无尘布卷成锥形,用溶剂湿润尖端和折叠边缘,缓慢轻柔而连续地擦拭光学元件表面,应从中心向外螺旋式地擦拭,避免污染物在表面重新分布。为了防止产生条纹和干燥过快,随时调节溶剂量、擦拭力度和擦拭速度。对于尺寸较小的光学元件,可以选择用脱脂棉签或棉球蘸取少量溶剂进行擦拭,但要注意棉球应卷紧,一般棉球形状与元件形状有关,如圆形元件用圆柱形棉球,平面零件用扁平形棉球。

图7.擦拭。
3.拖拽:在光学元件表面覆盖一层擦镜纸或无尘布,在上面滴加少许溶剂,然后慢慢地把浸润的工具从元件表面拖过。清洁表面前先将边缘清洁干净,防止将边缘的不洁物带到中心。最好事先规划拖拽路径,以最小化拖拽面积。并且,溶剂的用量也需控制,使得拖拽时,既不过于干燥也不留下水渍。不带保护层的金属膜制作精细不能用拖拽方法清洁。
图8.拖拽。
若一次清洁没有达到目标效果,请遵循少量多次的原则,评估工具和方法的适用性,再次进行清洁程序。

 

Step 3
保存

 

1. 光学元件非常脆弱,须用洁净柔软脱脂的擦镜纸或脱脂棉包覆保存,为防止磨伤,请务必单独包装每个光学元件,不可将未包装的光学元件放置在同一个包装内,不可在其上放置重物,最好放置在特定的存储盒中。

图9.LBTEK元件存放盒。

2.为防止受潮、发霉,建议控制存储和使用环境的温度(25℃)和湿度(<40%),同时注意环境的洁净。某些光学材料或镀膜具有吸湿性,或对温度十分敏感,需要更加严格的温湿控,如CaF2材质在湿度大的环境中容易潮解,控制使用环境湿度25%、温度20C°为宜,环境温度过高会加速潮解。
3. 某些材料(如ZnSe、CaF2、Ge)具有刺激性,或遇到酸性物质会发出有害气体,这类物质需要控制环境的酸碱值
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