CN1071860A - 用于精密光学***或光学部件的无放射性特别是无fckw的清洗方法 - Google Patents

Abstract

一种用于精密光学***的无放射性清洗方法，包 括以下步骤：(a)预处理过程，以建立了槽的环流及精 过滤；(b)借助于紫外线辐射或高加速度电子或辉光 放电，在一定压力的O₂或O₃气氛下，将有机杂质和 表面活性剂残余物分解为CO₂；(c)检查玻璃光学部 件的界面与有机基反应的情况、玻璃表面上分解反应 或表面几何形状改变的情况；(d)主处理过程包括： 除去玻璃表面的水及涂上一层粘合剂或增透膜层作 进一步处理。

Description

用于精密光学***或光学部件的无放射性 特别是无FCKW的清洗方法

本发明涉及一种用于精密光学***或光学部件的清洗方法，在该方法中不使用有机溶剂，因此不会生成有害的放射性物质。本发明特别涉及一种无FCKW的清洗工艺(“FCKW”＝氟-氯-碳氢化合物)。

在光学精密仪器制造中，长期以来都使用众所周知的传统的超声波清洗方法来清洗透镜、棱镜以及其它光学部件。该方法在水性清洗步骤后需进行脱水处理，然后进行干燥处理。水性清洗步骤使用例如一个温度可控的、装有去污剂的槽或是一个装有传导率为10μS的去离子水的浸入式冲洗槽。脱水步骤由一个乙醇/异丙醇浸入槽构成。干燥步骤是用三氯乙烯进行浸入处理，或是通过用三氯乙烯蒸汽浴处理来体现的。干燥步骤可借助例如供给温度在50℃和80℃之间的热空气来完成。这种传统的清洗方法的缺点在于：使用乙醇时有***的危险，与水的可溶性不能达到预期的脱水效果，而只是引起玻璃表面上与温度及玻璃表面的物理化学性质有关的水膜层厚度减少。由此会导致在已抛光的玻璃表面上更严重的腐蚀，特别是在用乙醇蒸汽进行处理时尤其是这样。要达到所需的理想排水效果，使用三氯乙烯将会造成很大的仪器耗费。此外，由重金属催化剂所形成的盐酸会导致玻璃表面的严重腐蚀。最后，所谓的“稳定剂”在玻璃表面上留下一层遮盖、粘着或涂覆的干扰膜。由此导致了经过相应处理的光学元件的可靠性或耐热性下降。

除此之外，还有一些用于上述目的的超声波清洗装置已经公知，在这些装置中，用水溶液处理之后，便在乙醇或异丙醇中进行浸入脱水。因此，使用该方法时，附着在玻璃表面上的水膜不是通过减弱效应而是通过排水来去除。这里，配有例如乳化剂的FCKW起了很大的作用。

迅速减少使用FCKW的迫切需要，或者更严格地说，完全放弃FCKW和其它含氯化合物的迫切需要，使得长期以来就公知的“传统”方法再次活跃起来。这个基于地球生态学方面的原因所必需的向50年代和60年代方法的倒退，孤立地来看，自然是表现了一种技术退步。这里需要强调的是，已知的溶剂如乙醇、酮、酮酯和***只能用于化学性能稳定的玻璃。然而，所有已知的方法，除了那些已提到的影响环境的缺点外，还具有下述缺陷：与玻璃种类有关的玻璃表面的洁净度常常不能令人满意，而且对玻璃表面的处理会引起严重的腐蚀，并由此导致严重的质量损害。

因此，本发明的任务是提供一种符合环境保护规则的光学精密部件的清洗方法，该方法能保证那些表现出化学稳定性很弱或被极大减弱的玻璃也能适应本发明的清洗方法。首先，通过新方法能够保证所用的处理槽中没有放射性物质，特别是没有FCKW放射性物质。

本发明的任务将通过开始时所提到的具有主权利要求所标志的特性的方法来解决。从属权利要求则给出了一些有益的扩展。适应于本发明方法的精密光学***、光学部件或光学组件由例如光学玻璃、塑料、金属或者无机或有机晶体构成。清洗过程分为预处理过程(前置步骤)和主清洗过程。首先，是在装有缓冲自来水且添加了表面活性剂作为去污剂的槽中进行清洗。这里并不涉及通常的PH缓冲作用，而是涉及一种使用Na、K、Mg和/或NH₄的氯化物按浓度为0.5-2％之间的重量百分比预先给定离子浓度的形式。可以根据需清洗的玻璃类型，在给定的范围内选择最佳浓度。建立一个能附带进行精过滤的清洗槽环流。特别有益的是使用频率和振幅可变、从而能连续通过某一确定频率范围的超声波槽。

预处理过程的第二步，要在具有缓冲自来水的槽中进行清洗。该槽不含去污剂。工艺步骤(a₁)和(a₂)进行阻止玻璃中所含碱离子扩散的工作(减小玻璃“腐蚀”)。然后，在一个其化学组分和使用参数与工艺步骤(a₁)的清洗槽相同的清洗槽中进行清洗。此后，接着在一个其化学反应历程和使用参数与工艺步骤(a₂)的清洗槽相同的槽中进行清洗。随后，在一个装有缓冲去离子水的槽中进行清洗。最后，经上述预处理的光学部件在喷水器的水柱下用去离子水喷淋。这时，将缓冲去离子水从玻璃表面全部清除。用这种方式，极为有效地防止了盐的残余物在玻璃表面的聚集。

在上述工艺步骤的后续过程中，要将有机杂质和表面活性剂的残余物分解为二氧化碳(CO₂)。这可以借助于短波长的紫外线或加速度很高的电子辐射或辉光放电来实现。对此，可供选择的各种处理气氛可以由常压条件下的氧气氛和氧气氛(直至5巴)或者是臭氧气氛(无压力)或臭氧气氛(直至2巴)构成。接着应对与有机基反应的玻璃接触面、玻璃表面上的分解反应以及玻璃表面几何形状的变化(借助干涉测量)进行分析。

随后是真正的主处理过程，在主处理过程中，借助于不挥发且不溶于水的活性物质在工艺步骤(a)和(b)所述条件下在玻璃的表面形成一层厚度在10-100nm之间的膜来排除玻璃表面的水，或者借助于不挥发且不溶于水的物质在工艺步骤(b)所述的条件下容易分解的特点来排除玻璃表面的水。此后，借助于由紫外线和/或电子辐射形成的膜盖住表面，最终通过辉光放电将该覆盖膜分解为金属氧化物(例如SiO₂)或是通过辉光放电使该覆盖膜活化来形成一层表面镀膜。

根据本发明方法的一种可供选择的变型，主处理过程的各步骤如下：首先，借助于不挥发、不溶于水且易分解的溶剂，将上述玻璃表面的水排除，该水是在水性预处理过程中附着在玻璃表面上的；然后，通过紫外线或电子辐射，使排除的水分解或转化成二氧化碳(CO₂)这是在氧气氛或臭氧气氛下进行的，最后在玻璃表面形成一层镀膜，这是通过辉光放电将表面覆盖层分解为金属氧化物(例如分解为SiO₂)，或是通过辉光放电活化表而覆盖层来实现的。

最后，按照本发明还可以作进一步的改进，其中主处理过程中的各工艺步骤如下：首先，在温度约为-20℃、压力约0.001mbar的条件下，将要清洗的部件进行冷冻于燥处理，然后是第二步，借助于紫外线或电子辐射和氧气氛或臭氧气氛下的辉光放电进行高度净化处理。上述不挥发、不溶于水的物质可以是有机硅化合物，例如可以是聚硅烷或聚硅氧烷或全氟化合物。

根据本发明方法的一个特别有益的变型，可以优先考虑在等离子体影响下产生一个碱离子贫乏的表面来除去需清洗的光学部件玻璃表面上的水。在完成了总清洗过程后，如果光学部件是由金属或塑料构成的，这时就可以装配成完整的仪器或仪器组件了(“准备装配的清洗”)。如果光学部件是由光学玻璃材料构成的，则要在总清洗之后进行“涂覆”，例如涂一层光学粘接剂或至少是一层增透膜层。

要实现本发明的无放射性物质的清洗方法，还可以作进一步的中间变化。主处理过程中的各工艺步骤可以如权利要求书中给出的那样彼此调换或互相替换。

Claims (6)

1、用于精密光学***或光学部件的无放射性清洗方法，其特征在于以下方法步骤：

(a)、预处理过程由以下工艺步骤组成：

     (a₁)、在装有添加了表面活性剂作为去污剂的缓冲自来水清洗槽中进行清洗，在此借助于附加精过滤建立一个槽的环流，并利用特别是频率和振幅可变的超声波施加影响；

     (a₂)、用不含去污剂的缓冲自来水冲洗，与此同时对新鲜水进行精过滤，并同样利用工艺步骤(a₁)中的超声波施加影响；

     (a₃)、按工艺步骤(a₁)重新清洗；

     (a₄)、按工艺步骤(a₂)重新进行冲洗；

     (a₅)、借助工艺步骤(a₁)中超声波的作用，用缓冲去离子水清洗；

     (a₆)、在对新鲜水进行精过滤的同时，用去离子水喷淋；

(b)、将有机杂质以及残留的表面活性剂分解或转化成二氧化碳，这是借助于

     (b₁)、短波紫外线辐射或者是

     (b₂)、高加速度的电子或者

     (b₃)、辉光放电在产生或保持

     (b₄)、无压力的氧气氛或者

     (b₅)、总计达5巴压力下的氧气氛或者

     (b₆)、无压力的臭氧气氛或者

     (b₇)、总计达2巴压力下的臭氧气氛的条件下进行的；

(c)、按以下项目检查由玻璃构成的光学***或光学部件的界面：

     (c₁)、与有机基的反应，

     (c₂)、玻璃表面上的分解反应，

     (c₃)、玻璃表面几何形状的改变；

(d)、主处理过程由下述工艺步骤组成：

     (d₁)、借助于在工艺步骤(a)和(b)的条件下在玻璃表面上形成厚度为10nm和100nm之间的膜层的不挥发不溶于水的活性物质，或者是借助于在工艺步骤(b)的条件下容易分解的不挥发不溶于水的物质除去玻璃表面上的水；

     (d₂)、借助于紫外线或电子辐射形成的膜覆盖该表面；

     (d₃)、表面镀膜是通过辉光放电将表面覆盖层分解为金属氧化物、或者是通过辉光放电使表面覆盖层活化来实现的。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于主处理过程由下列工艺步骤组成：

(a)、借助于不挥发、不溶于水且易分解的溶剂将玻璃表面上的水排除；

(b)、在氧气氛或臭氧气氛下通过紫外线或电子辐射将排除的水分解或转换成二氧化碳；

(c)、按工艺步骤(d₃)、进行表面镀膜。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于主处理过程由下述工艺步骤构成：

(a)、在温度约为-20℃和压力约为0.001mbar的条件下进行冷冻干燥；

(b)、借助于紫外线或电子辐射以及辉光放电，在氧气氛或臭氧气氛下进行清洗。

4、如前述至少一个权利要求所述的方法，其特征在于，在工艺步骤(d₁)中所述的不挥发，不溶于水的物质是有机硅化合物，如聚硅烷和聚硅氧烷或全氟化合物。

5、如权利要求1-4中至少一个所述的方法，其特征在于，通过优先考虑在等离子体的影响下产生一个碱离子贫乏表面，去除玻璃表面上的水。

6、如前面至少一个权利要求所述的方法，其特征在于，在处理过程结束后，对经过清洗的玻璃进行涂覆，例如涂上一层粘合剂或增透膜层。