基于光学树脂基片的码盘、光栅盘制作技术研究

　　码盘、光栅盘作为精密计量元件广泛应用于光电编码器等光电位移精密测量仪器和光栅计量测试设备中[1-5]，目前，国内码盘、光栅盘的基片主要 是 K9 玻璃、浮法玻璃等，它有透光率高、光学均匀性好等优点;但玻璃的抗冲击性差，在受到较大冲击的情况下，极易破碎，造成仪器、设备不能工作，无法适应工作在 恶劣的环境如野外、机载、舰载等仪器或设备中。若增加其抗冲击能力，就要增加厚度，由于玻璃的密度较大，重量随之增大，使得仪器、设备的启动力矩增加，灵 敏度降低;同时，由于码盘或光栅盘厚度的增加，对仪器、设备的结构设计提出更高的要求，这不利于仪器、设备的结构优化。另外，码盘的位数和尺寸有关 [6]，位数高，其尺寸就大，所以，要制作高精度、高位数的玻璃码盘，其中重量也会急剧增加。

　　除玻璃基片以外，还有金属、菲林胶片，金属码盘由于腐蚀因子的存在，其厚度取决于线条宽度，所以，无法制作线条较密而厚度较厚的金属码盘、光栅 盘。而菲林胶片受到自身材料的限制，无法解决厚度和透过率之间的矛盾。受到上述条件的限制，以两种材料为基片制作的码盘、光栅盘的线条较宽，分辨率较低， 不能用于高精密的测量仪器和测试设备中。

　　随着科学技术的发展，对测量仪器和测试设备的精度、灵敏度、总体质量、环境适应性等要求得越来越高，所以亟待寻求新的材料来替代当前的基片，特别是玻璃基片，而光学树脂在这方面具有玻璃无法比拟的优势。

　　国外已经研制出用于计量设备或仪器的树脂基片，但没有给出具体的树脂材料、制作技术。也没有相关的文章;国内只是开展了部分材料特性的处理，树 脂基片的码盘、光栅盘的制作技术至今没有相关的文章进行报道。下面，就部分光学树脂材料的特性及以 PC 树脂为基片的码盘、光栅盘的制作技术进行详细的介绍。

　　1 几种常用光学树脂的特性

　　树脂材料具有重量轻，阿贝系数大(即色散小)、抗冲击能力强(是玻璃的 10-50 倍)等特点得到了广泛的应用，特别是在眼镜、汽车、建材、装饰材料、防弹玻璃、防激光玻璃等民用及军用领域得到广泛的应用。用于光学领域的树脂材料主要有 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯(PMMA)、聚 苯 乙 烯(PS)、聚碳酸酯(PC)3 种热缩性树脂[7]。表 1为常用的 3 种光学树脂的主要性能和 K9 玻璃的比较。从表中可知光学树脂除具有玻璃的某些特性外，还具有玻璃所不具备的特性如韧性、耐高温、抗冲击力强、质量轻等，而且光学树脂的加工工艺已经成 熟，所以用光学树脂替代玻璃已经是一种趋势。在美国和西欧，光学树脂替代玻璃的比率分别为 19.4%和 24.2%[8]，但它们的线膨胀性、耐热性、耐候性、耐溶剂性、抗吸湿性及抗划性等方面是制约其快速替代玻璃的关键因素，须要在上述方面采取添加部分材 料、镀硬质膜和增透膜等方法进行性能改观[9]。