为了改善氧化铈抛光液的性能,在不破坏钕玻璃表面质量的前提下提高钕玻璃的抛光效率,选择在氧化铈抛光液中加入阴离子表面活性剂雷米邦A,并研究了改性后的抛光液对氧化铈抛光液中粒子粒径、钕玻璃的材料去除率和抛光后钕玻璃表面质量的影响,分析了加入不同质量分数雷米邦A的抛光液在不同pH值下对钕玻璃抛光速率和抛光质量的影响。结果表明:雷米邦A能够抑制抛光液中纳米粒子的团聚,降低氧化铈的中位粒径,提高抛光效率。当二氧化铈质量分数为3%、pH为6.5、雷米邦A质量分数为0.30%时,材料去除率达到最大值169 nm/min;当二氧化铈质量分数为3%、pH为7、雷米邦A质量分数为0.20%时,钕玻璃的表面粗糙度达到最小值0.9 nm。

为了抑制抛光粉纳米颗粒的团聚, 改善抛光液的性能, 使光学玻璃获得更高的抛光速率与更低的表面粗糙度, 在氧化铈抛光液中添加阴离子表面活性剂梅迪兰, 研究了梅迪兰质量分数对抛光液中粒子粒径、分散性以及材料去除率和抛光后光学玻璃表面粗糙度的影响。结果表明: 微量梅迪兰能显著改善抛光液中粒子的分散性, 抑制纳米粒子的团聚, 提高抛光液的质量; 当梅迪兰质量分数为0~0.32%时, 随着质量分数增大, 化学机械抛光速率先增大后减小, 当质量分数为0.26%时达到最大值122 nm/min; 玻璃的表面粗糙度随着梅迪兰质量分数增加而先减小后增大, 在质量分数为0.13%时达到最小值0.928 nm。

基于阿伦尼乌斯原理和分子振动理论, 分析了软性抛光粒子、石英玻璃和抛光垫之间的弹性与超弹性接触, 研究了用软性粒子抛光石英玻璃的材料去除机理。基于理论研究进行了大量的抛光试验, 建立了软性粒子抛光石英玻璃的材料去除率模型。理论计算与试验结果表明: 在石英玻璃化学机械抛光中, 材料的去除主要由抛光粒子与石英玻璃的界面摩擦化学腐蚀作用来实现; 单个抛光粒子压入石英玻璃的深度约为0.05 nm, 且材料去除为分子量级; 石英玻璃表层的分子更易获得足够振动能量而发生化学反应实现材料的去除; 抛光压力、抛光液中化学试剂种类和浓度以及石英玻璃试件与抛光盘的相对运动速度决定了软性粒子抛光石英玻璃的材料去除率大小。