Improving the reliability of pulsed laser rangefinder and infrared devices of homing and surveillance by final electron beam processing of their optical components
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.1.51.2017.12Keywords:
precision instrumentation, electron beam, optical glass, optical ceramics, reliabilityAbstract
To prevent the negative impact of external thermal actions on reliability of devices for measurement and thermal testing of objects of various physical nature the practical importance has electron beam processing of surfaces of optical elements has practical importance, because it prevents appearance of defects on the surface of elements which lead to a sharp degradation of performance of devices and their failures during operation. Aim: The aim of this research is to develop a method for improving the reliability of devices for measurement and thermal control of various physical nature objects by final electron-beam processing of optical elements. Materials and Methods: To study the influence of parameters of the electron beam on the properties of the surface layers of the optical glass elements of marks K8, K208, BK10 and ceramics marks KO1, KO2, KO3, KO5, KO12 used discs with a diameter of 3∙10-2…5∙10-2 m and thick 4∙10-3…6∙10-3 m, hemispherical cowl with diameter 4∙10-2…8∙10-2 m. For research was used developed specialized electron-beam equipment; the main characteristics of strip electron beam were as follows: width – 5∙10-4…5∙10-3 m, length – 6∙10-2…8∙10-2 m, density of thermal action – Fn = 5∙106…9∙108 W/m2 and velocity – V = 3∙10-3…10-1 m/s. Results: Experimental studies were held and found the critical values of external thermal actions (heat flux, time of action, etc.), the excess of which leads to the formation on the surface of negative defects that lead to their destruction. The results of the research determined the optimal range of change of parameters of the electron beam (density of thermal action Fn =7∙106…8∙108 W/m2 and the velocity V = 5∙10-3…5∙10-2 m/s) within which observed substantial improvement of the properties of the surface layers of the optical elements.
Downloads
References
Лазарев, Л.П. Инфракрасные и световые приборы самонаведения и наведения летательных аппаратов / Л.П. Лазарев. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1976. – 568 с.
Budzier, H. Thermal infrared sensors: Theory, optimization, and practice / H. Budzier, G. Gerlach, D. Müller. – Hoboken: Wiley, 2011. – 302 p.
Тепловые процессы при электронной обработке оптических материалов и эксплуатации изделий на их основе: монография / В.А. Ващенко, Д.И. Котельников, Ю.Г. Лега и др. — К.: Наукова думка, 2006. — 368 c.
Anderberg, B. Laser weapons: The dawn of a new military age / B. Anderberg, M.L. Wolbarsht. — New York: Plenum Press, 1992. — 244 p.
Airborne laser sensors and integrated systems / R. Sabatini, M.A. Richardson, A. Gardi, S. Ramasamya // Progress in Aerospace Sciences. — 2015. — Vol. 79. — PP. 15–63.
Спеціальні методи обробки оптичного скла. Технологія, техніка, економіка / М.П. Бочок, М.П. Бутко, В.А. Ващенко та ін.; за ред. Д.І. Котельніков. — Чернігів: ЧДТУ, 2002. — 152 с.
Получение функциональных слоев в оптическом стекле и керамике методом электронной обработки / Г.Н. Дубровская, Г.В. Канашевич, В.А. Ващенко и др. // Сб. докл. Междунар. науч.-практ. симпозиума «Функциональные покрытия на стеклах» (FCG-1). — Харьков: НТЦ ХФТИ «Константа», 2003. — С. 135–137.
Яценко, І.В. Дослідження залежностей енергетичних характеристик стрічкового електронного потоку від його керованих параметрів при впливі на вироби мікрооптики і інтегральної оптики / І.В. Яценко // Пр. Одес. політехн. ун-ту. – 2009. – Вип. 2(32). – С. 143-148.
Основи електронної мікрообробки виробів з оптичних матеріалів: монографія / В.А. Ващенко, І.В. Яценко, Ю.Г. Лега, О.В. Кириченко. — К.: Наукова думка, 2011. — 560 c.
Influence of parameters by electronic ray on properties of superficial layers of optical elements of exact instrument-making / I. Yatsenko, V. Antoniuk, M. Bondarenko, V. Vashchenko // Proceedings of Scientific-Technical Conference “Innovations in Engineering”, 10-11 September 2015, Burgas, Bulgaria. – Sofia: Scientific-Technical Union of Mechanical Engineering, 2015. – PP. 64-66.
Упреждение возможных разрушений оптических обтекателей ИК-приборов в условиях выстрела и полета / И.В. Яценко, В.С. Антонюк, В.А. Ващенко, В.В. Цыбулин // Наноинженерия. – 2015. – № 12. – С. 26-31.
Попередження можливих руйнувань оптичних елементів точного приладобудування в умовах зовнішніх термодій / І.В. Яценко, В.С. Антонюк, В.А. Ващенко, В.В. Цибулін // Журнал нано- та електронної фізики. — 2016. — Т. 8, № 1. — С. 01027-1 — 01027-6.
Yatsenko, І.V. Experimental and statistical models of impact determination of the electron beam parameters on surface layers properties of optical elements in precision instruments building / I.V. Yatsenko // Пр. Одес. політехн. ун-ту. – 2016. – Вип. 1(48). – С. 65-71.
Справочник технолога-оптика / М.А. Окатов, Э.А. Антонов, А. Байгожин; ред. М.А. Окатов. – 2-е изд., испр. и доп. – СПб.: Политехника, 2004. – 679 с.
Абрамович, Г.Н. Прикладная газовая динамика / Г.Н. Абрамович. – 4-е изд., перераб. – М.: Наука, 1976. – 888 с.
Engel, L. An atlas of metal damage: surface examination by scanning electron microscope / L. Engel, H. Klingele. — 2nd Ed. — Herne: Flender Service, 2001. — 271 p.
Bauer, E. Surface microscopy with low energy electrons / E. Bauer. — New York: Springer, 2014. — 496 p.
ДСТУ 3004-95. Надійність техніки. Методи оцінки показників надійності за експериментальним даними. – Введ. 1995-01-25. – К.: Держстандарт України, 1995. – 123 с.
