多面体红外扫描镜的光学加工

　　近年来，在红外成像系统中，广泛应用各种不同类型的扫描镜。根据系统的工程参数、使用条件等的不同，扫描镜的基体材料可以选用光学玻璃，也可选用金属，对于尺寸较小和转速较低的扫描镜，其基体材料还可选用某些晶体材料，如锗和硅等。

　　在光学一机械扫描成像系统中，扫描镜的高转速是实现高帧频的快速成像的必要条件，金属扫描镜比之玻璃扫描镜，可承受更高的转速。因此，这类扫描镜正日益为人们所重视。

　　用作扫描镜基体的金属材料，可供选择的有铜、不锈钢、铝和被等，其中铝因其比重小，成本低而常被选用。当然，在另外一些情况下，玻璃扫描镜仍有一定的使用价值，如图1中所示。

　　本文拟就金属铝六面体扫描镜的加工方法及其测量结果，作一简单介绍。

　　铝的光学加工性能并不理想。因为铭表面暴露于空气中，非常容易氧化。作为镜面材料在光学加工的研磨、抛光等过程中，与磨料、水份以及铝材料中的杂质，很快发生氧化作用，边加工，边氧化。因此，越加工，铝基体的表面就越发黑，始终不能成为理想的光学镜面。若在铝基体的表面进行一些工艺处理，镀覆上一层具有很好光学特性，且便于进行光学冷加工的镀覆层，便能成为一种适用的基体材料。

　　因此，金属镜的加工工艺大体可分为:铝基体的机械加工，镀覆层的制备;抛光，测量等。

　　一、金属扫描镜的设计要求

　　二、机械加工

　　采用硬质合金铝为基体的材料，首先必须锻压。在机械加工之前，铝基体需作淬火，时效处理，使得铝材料的结构更为致密并提高硬度，消除其内应力，不易产生变形。最后可以用平面磨床对六面体的每一个面进行镜面磨削。

　　机械加工从略。

　　三、镀覆层

　　镀镍之前，对金属镜的基体，必须进行第一次光学精加工。因为，镀覆的镍层，一旦在加工中被磨漏，露出铝基体，需再次镀镍时，为了镍层与铝基体之间结合牢固，一定要将所有的镍层全部磨去，才能再次镀镍，镍层的镀覆厚度需在0.1~0.15毫米左右。

　　为了防止工艺上的反覆，在第一次光学精加工中，除了表面光洁度一项外，其他各项都必须初步达到设计要求，如角度、平面度等。化学镀镍是二十世纪五十年代末期，在电镀工业中出现的一项新工艺。这种镀层并不是纯镍或镍硫合金，而是镍与磷的合金，(P4~8%，Ni96~92%)。它有以下几个优点，具有均匀的复盖性能，对形状复杂的零件，只要溶液所及都能得到均匀厚度的镍层，有较高的抗腐蚀性，镀层经过热处理后，可以提高其硬度，增加耐磨性。例如，经过(200~400℃)一小时热处理后，其维氏硬度可从500增加到700左右。而且镀层与基体间有很好的结合力，镀层的厚度与溶液的沉积速度、沉积时间成正比。一般情况下，中温酸性的化学镀镍溶液，沉积速度为10微米/小时，为得到较厚的镍镀层，可以多次沉积，当厚度为0.15毫米时，镍层.与铝基体之间仍有相当好的结合力。