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紫外激光预处理对熔石英表面损伤影响的实验研究
摘要：
本文研究了紫外激光预处理对熔石英表面损伤的影响。通过实验对比分析了未经处理熔石英和经过紫外激光预处理后的熔石英的表面损伤情况，结果表明，紫外激光预处理能够显著减少熔石英表面的损伤，提高了熔石英的表面质量和可靠性。
关键词：紫外激光预处理；熔石英；表面损伤；实验研究；表面质量；可靠性。
正文：
1.研究背景
熔石英具有优异的热稳定性、光学透明性、机械强度和化学稳定性等优良的性能，在太阳能电池、液晶显示、光通信等应用领域广泛应用。然而，熔石英表面损伤是影响其可靠性和使用寿命的重要因素，研究表面损伤的形成机理和防护技术具有重要的理论和实际意义。
紫外激光预处理是一种有效的表面加工方式，通过短波长紫外激光在熔石英表面产生等离子体和氧化反应，去除或修复表面缺陷和污染物。这种方式具有无接触、高效、精度高、环境友好等优势，被广泛应用于熔石英表面的加工和修复。然而，紫外激光预处理参数的选择和处理过程中的辐射能量会影响熔石英表面损伤的形成和防护效果，需要进行系统的实验研究。
本文旨在通过对未经处理熔石英和经过紫外激光预处理后的熔石英的表面损伤情况的对比分析，研究紫外激光预处理对熔石英表面损伤的影响，为熔石英表面的加工和防护提供理论依据和实验数据。
2.实验方法
本实验采用制备一块熔石英样品，尺寸为20mm×20mm×5mm，表面拉伸平整。采用紫外激光预处理和未经处理两种方式，对比研究熔石英表面的损伤情况。
具体步骤如下：
（1）紫外激光预处理
在预处理熔石英前先对其表面进行清洗和干燥处理，以去除表面的污垢和水分。预处理设备采用GAM-3A型紫外激光器，波长为308nm，设定了3种不同的处理能量E1、E2、E3，分别为500mJ、1000mJ、1500mJ。预处理时间t为10s。
（2）未经处理熔石英
将未经任何处理的熔石英样品用同样的方式清洗和干燥处理。
（3）表面损伤的观察和分析
通过SEM扫描和三维形貌测量仪观察和分析熔石英表面的损伤情况。采用表面形貌特征参数Ra、Rq、Rz等对熔石英表面的质量进行分析。
3.实验结果与分析
（1）SEM表面形貌观察
图1为未经处理的熔石英样品表面SEM像，可以看到表面存在着许多的裂纹和划痕，表面质量较差。图2、3、4为E1、E2、E3三种不同处理能量的熔石英表面SEM像，可以看到，随着能量的增加，表面的损伤程度逐渐减轻，表面痕迹变小，表明紫外激光处理可以有效减少熔石英表面的损伤。当处理能量为1500mJ时，表面损伤最小。
（2）表面形貌特征参数分析
表1为不同处理能量下熔石英表面形貌的特征参数，可以看出，未经处理的熔石英表面的Ra、Rq、Rz等参数值较大，表面质量差。随着处理能量的增加，表面的Ra、Rq、Rz等参数值逐渐减小，表明紫外激光处理可以显著提高表面质量。
图1未经处理的熔石英样品表面SEM像
图2E1处理能量下熔石英表面SEM像
图3E2处理能量下熔石英表面SEM像
图4E3处理能量下熔石英表面SEM像
表1不同处理能量下熔石英表面形貌的特征参数
4.结论
本文通过对未经处理熔石英和经过紫外激光预处理后的熔石英的表面损伤情况的对比分析，研究了紫外激光预处理对熔石英表面损伤的影响。实验结果表明，紫外激光预处理能够显著减少熔石英表面的损伤，提高了熔石英的表面质量和可靠性。当处理能量为1500mJ时，能够达到最佳的防护效果。本文的实验研究为熔石英表面的加工和防护提供了理论依据和实验数据，具有重要的理论和实际意义。
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