Метод обработки поверхности лазерных стержней из сапфирового кристалла, легированного титаном.

На рис. 1 показаны заготовки кристаллов титанового драгоценного камня Ti:Al2O3 (концентрация легирования 0,35 мас.% Ti2O3), изготовленные в соответствии с технологической схемой способа обработки поверхности лазерного стержня из титанового драгоценного камня согласно настоящему изобретению. Конкретные этапы подготовки способа обработки поверхности лазерного стержня из титанового драгоценного камня согласно настоящему изобретению следующие:

<1> Ориентационная резка: сначала кристалл титанового драгоценного камня ориентируют, а затем вырезают в заготовку в форме тетрагональной колонны, оставляя припуск на обработку около 0,4–0,6 мм в соответствии с размером готового лазерного стержня.

<2>Грубая и тонкая шлифовка колонны: Заготовка колонны шлифуется до четырехугольного или цилиндрического поперечного сечения с использованием абразивов из карбида кремния или карбида бора 120–180# на грубошлифовальном станке, с конусностью и погрешностью некруглости ±0,01 мм.

<3> Обработка торцов: лазерная обработка торцов титанового камня с помощью двух последовательных шлифовальных кругов из карбида бора W40, W20, W10 на стальном диске. В процессе шлифовки следует обращать внимание на измерение вертикальности торца.

<4> Химико-механическая полировка: химико-механическая полировка — это процесс полировки кристаллов на полировальной подушке каплями предварительно приготовленного раствора химического травления. Полировка заготовки и полировальной подушки осуществляется за счет относительного движения и трения, а в процессе исследования используется суспензия, содержащая химический травильный агент (называемый полировальной жидкостью), для завершения полировки.

<5> Кислотное травление: Титановые стержни с драгоценными камнями после полировки, как описано выше, помещают в смесь H2SO4:H3PO4 = 3:1 (об/об) при температуре 100-400°C и травят кислотой в течение 5-30 минут. Цель состоит в удалении следов полировки на поверхности лазерного стержня, образовавшихся в результате механического повреждения под поверхностью, а также в удалении различных загрязнений, чтобы получить гладкую и ровную поверхность на атомном уровне, с сохранением целостности кристаллической решетки.

<6> ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИ: Для дальнейшего устранения поверхностных напряжений и царапин, возникших в результате предыдущего процесса, и получения плоской поверхности на атомном уровне, титановый стержень с драгоценным камнем после кислотного травления промывали деионизированной водой в течение 5 минут, затем помещали в среду с температурой 1360±20°C при постоянной температуре от 1 до 3 часов в водородной атмосфере и подвергали термической обработке поверхности.