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终端光学组件洁净清洗工艺及检测技术研究

作　者: 解文坤
导　师: 梁迎春
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 洁净清洗洁净度吸附水膜破裂法
分类号: TL632.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

终端光学组件作为惯性约束核聚变整个激光装置中的最后环节，其对整个装置的通光质量和打靶精度都有着重要的影响。但随着下阶段ICF装置能量的提高，整个组件内部所涉及的洁净环境问题则逐渐显现出来；随着装置规模的增大，组件内部在强激光照射下产生的气溶胶问题严重影响着装置的通光质量和强度，制约着激打靶的连续性、稳定性和安全性。因而就需要从机理上探究气溶胶的产生，这也是解决组件内部洁净环境问题的关键，而围绕着终端光学组件的洁净清洗工艺的研究，就是从根源上探究气溶胶来源的一个重要思路。首先，本文对终端光学组件目前采用的清洗工艺的相关原理进行了阐述，同时对分子动力学的相关内容进行了介绍，并在此基础上确定了后续仿真模拟中将要采用的积分算法、系综和温度控制策略等问题其次，针对于工件表面洁净度检测中应用比较广泛的的水膜破裂法进行了实验研究，主要对室内洁净环境等级、烘干工艺及烘干温度、酸洗工艺等可能会影响工件表面水膜成形能力等的因素进行了对比实验研究。第三，通过分子动力学模拟对水同基底材料之间的粘附作用进行了仿真研究，从仿真的角度得到了水在基底材料——铝上的接触角，以及在不同情形下接触角的变化特点。最后，采用X射线光电子能谱分析对工件在清洗前后的工件受有机物的污染情况进行了分析，发现在未清洗前，有机物的渗透深度达到14nm左右，并发现经过终端光学组件目前采用的清洗工艺处理过的工件表面的有机物已基本去除了，具有较高的洁净度。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 课题来源和研究的背景及目的  8-9
  1.2 洁净清洗技术的研究现状  9-11
    1.2.1 湿法清洗技术  10
    1.2.2 干法清洗技术  10-11
  1.3 分子动力学模拟的研究现状  11-13
  1.4 课题的主要研究内容  13-14
第2章洁净清洗工艺及分子动力学仿真基础  14-29
  2.1 引言  14
  2.2 终端光学组件污染源种类  14
  2.3 终端光学组件洁净清洗工艺原理  14-19
    2.3.1 终端光学组件的预清洗工艺  16
    2.3.2 终端光学组件的声化除油工艺  16-18
    2.3.3 终端光学组件的烘干工艺  18-19
    2.3.4 终端光学组件表面洁净度检测  19
  2.4 分子动力学模拟技术  19-28
    2.4.1 分子动力学模拟的理论基础  20-21
    2.4.2 势函数的选取  21-25
    2.4.3 系综和温度控制策略的选取  25-28
  2.5 本章小结  28-29
第3章洁净清洗工艺实验研究  29-36
  3.1 引言  29
  3.2 水膜破裂法检测工件表面洁净度的理论基础  29-30
  3.3 不同因素对工件表面水膜成形能力的影响  30-35
    3.3.1 空气洁净度等级对工件表面水膜成形能力的影响  30-31
    3.3.2 烘干工艺对工件表面水膜成形能力的影响  31-34
    3.3.3 酸洗工艺对工件表面水膜成形能力的影响  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第4章铝表面水吸附的分子动力学研究  36-47
  4.1 引言  36
  4.2 固体表面润湿理论  36-38
    4.2.1 光滑表面接触角的计算  37
    4.2.2 粗糙表面接触角的计算  37-38
  4.3 铝-水吸附的分子动力学模拟研究  38-45
    4.3.1 本模拟所用的 MD 模型及势函数  38-41
    4.3.2 体系的平衡状态的判定  41-42
    4.3.3 水吸附过程的分子动力学仿真  42-45
  4.4 本章小结  45-47
第5章洁净清洗工艺的 XPS 实验研究  47-58
  5.1 引言  47
  5.2 实验方法及设备  47
  5.3 清洗前工件上的有机物残留情况研究  47-51
    5.3.1 未清洗表面及亚表面 C、N、O 相对浓度分布  48-49
    5.3.2 未清洗表面及亚表面 C 元素的 XPS 分析  49-50
    5.3.3 未清洗表面及亚表面 O 元素的 XPS 分析  50-51
    5.3.4 未清洗表面及亚表面 N 元素的 XPS 分析  51
  5.4 终端光学组件洁净清洗工艺的有效性研究  51-57
    5.4.1 清洗后表面元素的 XPS 谱图分析  51-52
    5.4.2 清洗后表面 Cr 元素的 XPS 分析  52-54
    5.4.3 清洗后表面 C 元素的 XPS 分析  54-55
    5.4.4 清洗后表面 O 元素的 XPS 分析  55-56
    5.4.5 清洗后表面 N 元素的 XPS 分析  56-57
  5.5 本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-64
致谢  64

终端光学组件洁净清洗工艺及检测技术研究

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