Titaaniga legeeritud safiirkristall-laservardade pinnatöötlusmeetod

Joonisel 1 on kujutatud titaanist vääriskivikristallid Ti:Al2O3 (dopeerimiskontsentratsioon 0,35 massiprotsenti Ti2O3), mille kristallitoorikud vastavad käesoleva leiutise titaanist vääriskivikristall-laservarda pinnatöötlusmeetodi protsessivooskeemile. Käesoleva leiutise titaanist vääriskivikristall-laservarda pinnatöötlusmeetodi konkreetsed ettevalmistusetapid on järgmised:

<1> Orienteerimislõikus: titaanist vääriskivikristall orienteeritakse esmalt ja seejärel lõigatakse see tetragonaalseks sambakujuliseks toorikuks, jättes töötlemisvaru umbes 0,4–0,6 mm vastavalt valminud laservarda suurusele.

<2> Kolonni jäme- ja peenlihvimine: Kolonni toorik lihvitakse jämeda lihvimismasinal 120–180# ränikarbiidi või boorkarbiidi abrasiividega tetragonaalseks või silindriliseks ristlõikeks, koonuse ja ümaruse veaga ±0,01 mm.

<3> Otspinna töötlemine: titaanist vääriskivi laservarda kahe otsapinna lihvimine järjest, kusjuures teraskettal lihvitakse boorkarbiidist otsapinda W40, W20, W10. Lihvimisprotsessi käigus tuleks pöörata tähelepanu otsapinna vertikaalsuse mõõtmisele.

<4> Keemilis-mehaaniline poleerimine: keemilis-mehaaniline poleerimine on protsess, mille käigus poleeritakse poleerimispadjal olevaid kristalle eelnevalt valmistatud keemilise söövituslahuse tilkadega. Toorikut ja poleerimispadja poleeritakse suhtelise liikumise ja hõõrdumise suhtes, samal ajal kui keemilise söövitusainega (nn poleerimisvedelikuga) töödeldud suspensioonis poleeritakse, et poleerimine lõpule viia.

<5> Happega söövitamine: Pärast ülalkirjeldatud poleerimist asetatakse titaanist vääriskivivardad H2SO4:H3PO4 = 3:1 (v/v) segusse temperatuuril 100–400 °C ja söövitatakse happega 5–30 minutit. Eesmärk on eemaldada laservarda pinnalt mehaanilise pinnakahjustuse tagajärjel tekkinud poleerimisprotsessi jäljed ja mitmesugused plekid, et saavutada puhta pinna aatomitasemel sile ja tasane võre terviklikkus.

<6> PINNA KUUMTÖÖTLEMINE: Eelneva protsessi käigus tekkinud pinnapingete ja kriimustuste edasiseks kõrvaldamiseks ning aatomitasandil lameda pinna saamiseks loputati happega söövitatud titaanist vääriskivivarda 5 minutit deioniseeritud veega ja asetati titaanist vääriskivivarras 1360 ± 20 °C temperatuuriga keskkonda konstantsel temperatuuril vesinikuatmosfääris 1–3 tundi ning allutati pinna kuumtöötlusele.