连续位相板大气等离子体加工与气囊抛光组合工艺研究
发布时间：2023-05-31 04:22
连续位相板(Continuous Phase Plate,CPP)是具有微米级幅值、毫米级空间周期的复杂微结构曲面,能够调制惯性约束激光聚变装置中高能激光束的焦斑分布,提高靶材辐照均匀性,是实现热核聚变的关键光学元件之一。然而,面形结构的复杂性、硅基光学玻璃材料的硬脆性等给CPP超精密加工带来了巨大挑战。大气等离子体加工技术是一种基于刻蚀反应的非接触式加工方法,具有去除速率高、空间加工分辨率高的优势,能够实现CPP曲面结构的快速、高精度成形加工。但纯化学刻蚀的本质使得大气等离子体加工技术存在恶化表面质量的问题,通常可使抛光表面粗糙度升高至数十纳米,这就制约了其在CPP加工领域的应用。为此,本文提出了CPP大气等离子体加工与气囊抛光组合加工技术。其中,大气等离子体加工用于大体积量材料去除,实现CPP曲面结构的高效成形加工;气囊抛光用于等离子体加工后表面的微量材料去除,实现CPP曲面结构的表面超光滑。本文将通过研究大气等离子体加工的曲面生成原理和气囊抛光CPP曲面结构的保形超光滑规律,为CPP组合加工奠定理论基础并提供工艺支撑。首先搭建了六轴联动大气等离子体加工装备。在此基础上,基于等离子...
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.1.1 课题来源及研究背景
1.1.2 研究的目的及意义
1.2 大气等离子体加工技术的研究现状
1.2.1 微波等离子体加工技术
1.2.2 电感耦合等离子体加工技术
1.2.3 电容耦合等离子体加工技术
1.2.4 等离子体加工温度相关问题研究现状
1.3 气囊抛光去除特性的研究现状
1.4 大气等离子体加工相关组合工艺的研究现状
1.5 国内外研究现状简析
1.6 主要研究内容
第2章 连续位相板大气等离子体加工温度场特性研究
2.1 引言
2.2 大气等离子体加工系统搭建
2.2.1 容性耦合等离子体加工系统基本构成
2.2.2 大气等离子体加工装备的搭建
2.3 大气等离子体加工的能量传递过程分析
2.3.1 大气等离子体放电能量耦合机制分析
2.3.2 大气等离子体放电能量传递过程仿真模型
2.3.3 大气等离子体加工体系能量传递过程分析
2.4 长时间大气等离子体加工的工件温度场建模
2.4.1 工件表面温度场预测模型
2.4.2 预测模型的标定及验证
2.5 连续位相板加工过程温度场特性分析
2.5.1 全局温度场特性分析
2.5.2 局部温度场特性分析
2.6 本章小结
第3章 连续位相板大气等离子体加工非线性算法研究
3.1 引言
3.2 大气等离子体加工去除函数时变特性导致的加工误差分析
3.2.1 时变去除函数模型的建立
3.2.2 非线性加工误差分析
3.3 时变去除函数的驻留时间非线性求解算法
3.3.1 体积去除量控制的基本方法
3.3.2 非线性求解算法的数学模型
3.3.3 非线性求解算法的仿真验证
3.4 非线性求解算法的特性分析
3.4.1 适用条件分析
3.4.2 抗干扰特性分析
3.5 本章小结
第4章 连续位相板曲面结构气囊抛光保形能力研究
4.1 引言
4.2 连续位相板曲面结构保形抛光分析
4.2.1 光学曲面保形抛光类型分析
4.2.2 气囊抛光技术特征分析
4.3 微结构曲面气囊抛光过程建模
4.3.1 工件表面相对速度计算
4.3.2 气囊与工件接触建模及验证
4.4 一维正弦曲面抛光特性仿真分析
4.4.1 抛光过程仿真分析方案设计
4.4.2 表面相对速度分析
4.4.3 抛光过程接触特性分析
4.4.4 峰谷处接触压力差分析
4.5 一维正弦曲面保形抛光实验研究
4.5.1 保形抛光实验方案设计
4.5.2 抛光后面形变化特性分析
4.5.3 抛光后面形PV变化规律
4.6 微结构曲面气囊抛光保形能力验证
4.6.1 仿真结果与实验结果归纳分析
4.6.2 保形抛光规律总结及实验验证
4.7 本章小结
第5章 连续位相板组合加工特性分析及验证
5.1 引言
5.2 组合加工中工件表面形貌研究
5.2.1 等离子体加工中表面形貌演变规律
5.2.2 等离子体刻蚀形貌的超光滑抛光过程
5.2.3 组合加工中表面化学成分分析
5.3 组合加工技术的面形加工精度研究
5.3.1 等离子体加工面形精度分析
5.3.2 气囊抛光对面形精度的影响
5.3.3 典型连续位相板加工验证
5.4 大口径连续位相板组合加工研究
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3825676
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.1.1 课题来源及研究背景
1.1.2 研究的目的及意义
1.2 大气等离子体加工技术的研究现状
1.2.1 微波等离子体加工技术
1.2.2 电感耦合等离子体加工技术
1.2.3 电容耦合等离子体加工技术
1.2.4 等离子体加工温度相关问题研究现状
1.3 气囊抛光去除特性的研究现状
1.4 大气等离子体加工相关组合工艺的研究现状
1.5 国内外研究现状简析
1.6 主要研究内容
第2章 连续位相板大气等离子体加工温度场特性研究
2.1 引言
2.2 大气等离子体加工系统搭建
2.2.1 容性耦合等离子体加工系统基本构成
2.2.2 大气等离子体加工装备的搭建
2.3 大气等离子体加工的能量传递过程分析
2.3.1 大气等离子体放电能量耦合机制分析
2.3.2 大气等离子体放电能量传递过程仿真模型
2.3.3 大气等离子体加工体系能量传递过程分析
2.4 长时间大气等离子体加工的工件温度场建模
2.4.1 工件表面温度场预测模型
2.4.2 预测模型的标定及验证
2.5 连续位相板加工过程温度场特性分析
2.5.1 全局温度场特性分析
2.5.2 局部温度场特性分析
2.6 本章小结
第3章 连续位相板大气等离子体加工非线性算法研究
3.1 引言
3.2 大气等离子体加工去除函数时变特性导致的加工误差分析
3.2.1 时变去除函数模型的建立
3.2.2 非线性加工误差分析
3.3 时变去除函数的驻留时间非线性求解算法
3.3.1 体积去除量控制的基本方法
3.3.2 非线性求解算法的数学模型
3.3.3 非线性求解算法的仿真验证
3.4 非线性求解算法的特性分析
3.4.1 适用条件分析
3.4.2 抗干扰特性分析
3.5 本章小结
第4章 连续位相板曲面结构气囊抛光保形能力研究
4.1 引言
4.2 连续位相板曲面结构保形抛光分析
4.2.1 光学曲面保形抛光类型分析
4.2.2 气囊抛光技术特征分析
4.3 微结构曲面气囊抛光过程建模
4.3.1 工件表面相对速度计算
4.3.2 气囊与工件接触建模及验证
4.4 一维正弦曲面抛光特性仿真分析
4.4.1 抛光过程仿真分析方案设计
4.4.2 表面相对速度分析
4.4.3 抛光过程接触特性分析
4.4.4 峰谷处接触压力差分析
4.5 一维正弦曲面保形抛光实验研究
4.5.1 保形抛光实验方案设计
4.5.2 抛光后面形变化特性分析
4.5.3 抛光后面形PV变化规律
4.6 微结构曲面气囊抛光保形能力验证
4.6.1 仿真结果与实验结果归纳分析
4.6.2 保形抛光规律总结及实验验证
4.7 本章小结
第5章 连续位相板组合加工特性分析及验证
5.1 引言
5.2 组合加工中工件表面形貌研究
5.2.1 等离子体加工中表面形貌演变规律
5.2.2 等离子体刻蚀形貌的超光滑抛光过程
5.2.3 组合加工中表面化学成分分析
5.3 组合加工技术的面形加工精度研究
5.3.1 等离子体加工面形精度分析
5.3.2 气囊抛光对面形精度的影响
5.3.3 典型连续位相板加工验证
5.4 大口径连续位相板组合加工研究
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3825676
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