Oppervlakkwaliteit
Die oppervlakkwaliteit van 'n optiese oppervlak beskryf sy kosmetiese voorkoms en sluit sulke defekte in soos skrape en putte, of grawe.In die meeste gevalle is hierdie oppervlakdefekte suiwer kosmeties en beïnvloed dit nie stelselwerkverrigting aansienlik nie, alhoewel dit 'n klein verlies in stelseldeurset en 'n klein toename in verstrooide lig kan veroorsaak.Sekere oppervlaktes is egter meer sensitief vir hierdie effekte soos: (1) oppervlaktes by beeldvlakke omdat hierdie defekte in fokus is en (2) oppervlaktes wat hoë kragvlakke sien omdat hierdie defekte verhoogde absorpsie van energie en skade kan veroorsaak die optiese.Die mees algemene spesifikasie wat vir oppervlakkwaliteit gebruik word, is die krapgrawe-spesifikasie wat deur MIL-PRF-13830B beskryf word.Die skraapbenaming word bepaal deur die skrape op 'n oppervlak te vergelyk met 'n stel standaard skrape onder beheerde beligtingstoestande.Daarom beskryf die krasbenaming nie die werklike kras self nie, maar vergelyk dit eerder met 'n gestandaardiseerde kras volgens die MIL-Spec.Die graafbenaming hou egter direk verband met die grawe, of klein put in die oppervlak.Die grawe-benaming word bereken teen die deursnee van die grawe in mikrons gedeel deur 10. Kras-grawe-spesifikasies van 80-50 word tipies as standaard kwaliteit, 60-40 presisie kwaliteit en 20-10 hoë presisie kwaliteit beskou.
| Tabel 6: Vervaardigingstoleransies vir Oppervlakkwaliteit | |
| Oppervlakkwaliteit (krap-grawe) | Kwaliteit Graad |
| 80-50 | Tipies |
| 60-40 | Presisie |
| 40-20 | Hoë presisie |
Oppervlakvlakheid
Oppervlakvlakheid is 'n tipe oppervlakakkuraatheidspesifikasie wat die afwyking van 'n plat oppervlak soos dié van 'n spieël, venster, prisma of plano-lens meet.Hierdie afwyking kan gemeet word met behulp van 'n optiese plat, wat 'n hoë kwaliteit, hoogs presiese plat verwysingsoppervlak is wat gebruik word om die platheid van 'n toetsstuk te vergelyk.Wanneer die plat oppervlak van die toetsoptika teen die optiese plat geplaas word, verskyn franje waarvan die vorm die oppervlakvlakheid van die optiese onder inspeksie bepaal.As die rande eweredig gespasieer, reguit en parallel is, dan is die optiese oppervlak wat getoets word ten minste so plat soos die verwysing optiese plat.As die rande geboë is, dui die aantal rande tussen twee denkbeeldige lyne, een raak aan die middel van 'n kuif en een deur die punte van dieselfde kuif, die vlakheidsfout aan.Die afwykings in platheid word dikwels gemeet in waardes van golwe (λ), wat veelvoude is van die golflengte van die toetsbron.Een rand stem ooreen met ½ van 'n golf, dit wil sê, 1 λ ekwivalent aan 2 rande.
| Tabel 7: Vervaardigingstoleransies vir platheid | |
| Platheid | Kwaliteit Graad |
| 1λ | Tipies |
| λ/4 | Presisie |
| λ/10 | Hoë presisie |
Krag
Krag is 'n tipe oppervlak akkuraatheid spesifikasie, van toepassing op geboë optiese oppervlaktes, of oppervlaktes met krag.Dit is 'n meting van kromming op die oppervlak van 'n optiese en verskil van die radius van kromming deurdat dit van toepassing is op die mikroskaalafwyking in die sferiese vorm van 'n lens.Neem byvoorbeeld in ag dat die radius van krommingstoleransie gedefinieer word as 100 +/-0.1 mm, sodra hierdie radius gegenereer, gepoleer en gemeet is, vind ons dat sy werklike kromming 99.95 mm is wat binne die gespesifiseerde meganiese toleransie val.In hierdie geval weet ons dat die brandpunt ook korrek is aangesien ons die korrekte sferiese vorm bereik het.Maar net omdat die radius en brandpuntsafstand korrek is, beteken dit nie dat die lens sal werk soos ontwerp nie.Dit is dus nie genoeg om bloot die krommingsradius te definieer nie, maar ook die konsekwentheid van die kromming – en dit is presies wat krag ontwerp is om te beheer.Weereens met dieselfde 99.95mm radius hierbo genoem, kan 'n oogkundige die akkuraatheid van gebreekte lig verder wil beheer deur die krag tot ≤ 1 λ te beperk.Dit beteken dat daar oor die hele deursnee geen groter afwyking as 632.8nm (1λ = 632.8nm) in die konsekwentheid van die sferiese vorm kan wees nie.Deur hierdie strenger vlak van beheer by die oppervlakvorm te voeg, help dit om seker te maak dat ligstrale aan die een kant van die lens nie anders breek as dié aan die ander kant nie.Aangesien die doel kan wees om presiese fokus van alle invallende lig te bereik, hoe meer konsekwent die vorm is, hoe meer presies sal lig optree wanneer dit deur die lens beweeg.
Optici spesifiseer kragfout in terme van golwe of rande en meet dit met 'n interferometer.Dit word getoets op 'n manier soortgelyk aan platheid, deurdat 'n geboë oppervlak vergelyk word met 'n verwysingsoppervlak met 'n hoogs gekalibreerde krommingsradius.Deur dieselfde beginsel van interferensie wat deur die luggapings tussen die twee oppervlaktes veroorsaak word, te gebruik, word die interferensie se patroon van rande gebruik om die afwyking van die toetsoppervlak vanaf die verwysingsoppervlak te beskryf (Figuur 11).'n Afwyking van die verwysingsstuk sal 'n reeks ringe skep, bekend as Newton se ringe.Hoe meer ringe teenwoordig is, hoe groter is die afwyking.Die aantal donker of ligte ringe, nie die som van beide lig en donker nie, stem ooreen met twee keer die aantal foutgolwe.
Figuur 11: Kragfout getoets deur met 'n verwysingsoppervlak te vergelyk of 'n interferometer te gebruik
Drywingsfout hou verband met die fout in die krommingsradius deur die volgende vergelyking waar ∆R die radiusfout is, D die lensdeursnee, R die oppervlakradius is en λ die golflengte is (tipies 632.8nm):
Drywingsfout [golwe of λ] = ∆R D²/8R²λ
Figuur 12: Kragfout oor deursnee vs radiusfout by die middel
Onreëlmatigheid
Onreëlmatigheid neem die kleinskaalse variasies op 'n optiese oppervlak in ag.Soos krag, word dit gemeet in terme van golwe of rande en gekarakteriseer met behulp van 'n interferometer.Konseptueel is dit die maklikste om aan onreëlmatigheid te dink as 'n spesifikasie wat definieer hoe eenvormig glad 'n optiese oppervlak moet wees.Terwyl die algehele gemete pieke en valleie op 'n optiese oppervlak baie konsekwent in een area kan wees, kan 'n ander gedeelte van die optiese opsie 'n baie groter afwyking vertoon.In so 'n geval kan lig wat deur die lens gebreek word anders optree, afhangende van waar dit deur die optiese gebreek word.Onreëlmatigheid is dus 'n belangrike oorweging by die ontwerp van lense.Die volgende figuur wys hoe hierdie oppervlakvormafwyking van die perfek sferiese een gekarakteriseer kan word deur 'n onreëlmatigheid PV-spesifikasie te gebruik.
Figuur 13: Onreëlmatigheid PV-meting
Onreëlmatigheid is 'n tipe oppervlakakkuraatheidspesifikasie wat beskryf hoe die vorm van 'n oppervlak afwyk van die vorm van 'n verwysingsoppervlak.Dit word verkry uit dieselfde meting as drywing.Gereeldheid verwys na die sferisiteit van die sirkelvormige rande wat gevorm word uit die vergelyking van die toetsoppervlak met die verwysingsoppervlak.Wanneer die krag van 'n oppervlak meer as 5 kuiftjies is, is dit moeilik om klein onreëlmatighede van minder as 1 kuif op te spoor.Daarom is dit algemene praktyk om oppervlaktes met 'n verhouding van krag tot onreëlmatigheid van ongeveer 5:1 te spesifiseer.
Figuur 14: Platheid vs Krag vs Onreëlmatigheid
RMS Verse PV Krag en Onreëlmatigheid
Wanneer mag en onreëlmatigheid bespreek word, is dit belangrik om die twee metodes waarvolgens hulle gedefinieer kan word, te onderskei.Die eerste is 'n absolute waarde.Byvoorbeeld, as 'n optiese middel gedefinieer word as met 1 golf onreëlmatigheid, kan daar nie meer as 1 golf verskil tussen die hoogste en laagste punt op die optiese oppervlak of piek-tot-vallei (PV) wees nie.Die tweede metode is om die drywing of onreëlmatigheid te spesifiseer as 1 golf RMS (wortelgemiddelde kwadraat) of gemiddeld.In hierdie interpretasie kan 'n optiese oppervlak wat as 1 golf RMS onreëlmatig gedefinieer word, in werklikheid pieke en valleie hê wat meer as 1 golf is, maar wanneer die volle oppervlak ondersoek word, moet die algehele gemiddelde onreëlmatigheid binne 1 golf val.
Al met al is RMS en PV albei metodes om te beskryf hoe goed die vorm van 'n voorwerp ooreenstem met sy ontwerpte kromming, onderskeidelik "oppervlakfiguur" en "oppervlakruwheid" genoem.Hulle word albei uit dieselfde data bereken, soos 'n interferometermeting, maar die betekenisse verskil heelwat.PV is goed om 'n "ergste-geval-scenario" vir die oppervlak te gee;RMS is 'n metode om die gemiddelde afwyking van die oppervlakfiguur van die verlangde of verwysingsoppervlak te beskryf.RMS is goed om die algehele oppervlakvariasie te beskryf.Daar is nie 'n eenvoudige verband tussen PV en RMS nie.As 'n algemene reël is 'n RMS-waarde egter ongeveer 0.2 so streng as die nie-gemiddelde waarde wanneer dit langs mekaar vergelyk word, maw 0.1 golf onreëlmatige PV is gelykstaande aan ongeveer 0.5 golf RMS.
Oppervlak afwerking
Oppervlakafwerking, ook bekend as oppervlakruwheid, meet kleinskaalse onreëlmatighede op 'n oppervlak.Hulle is gewoonlik 'n ongelukkige neweproduk van die poleerproses en materiaaltipe.Selfs as die optiese optika as buitengewoon glad met min onreëlmatigheid oor die oppervlak beskou word, kan 'n werklike mikroskopiese ondersoek 'n groot mate van variasie in die oppervlaktekstuur aan die lig bring.'n Goeie analogie van hierdie artefak is om oppervlakruwheid met skuurpapiergruis te vergelyk.Terwyl die fynste korrelgrootte glad en gereeld voel om aan te raak, is die oppervlak eintlik saamgestel uit mikroskopiese pieke en valleie wat bepaal word deur die fisiese grootte van die korrel self.In die geval van optika kan die "grit" beskou word as mikroskopiese onreëlmatighede in die oppervlaktekstuur wat veroorsaak word deur die kwaliteit van die politoer.Ruwe oppervlaktes is geneig om vinniger te dra as gladde oppervlaktes en is dalk nie geskik vir sommige toepassings nie, veral dié met lasers of intense hitte, as gevolg van moontlike kernvormingsplekke wat in klein krake of onvolmaakthede kan voorkom.
Anders as krag en onreëlmatigheid, wat gemeet word in golwe of breuke van 'n golf, word oppervlakruwheid, as gevolg van sy uiterste naby-fokus op oppervlaktekstuur, gemeet op die skaal van angstrom en altyd in terme van RMS.Ter vergelyking neem dit tien angstrom om gelyk te wees aan een nanometer en 632,8 nanometer om gelyk te wees aan een golf.
Figuur 15: Oppervlakgrofheid RMS-meting
| Tabel 8: Vervaardigingstoleransies vir Oppervlakafwerking | |
| Oppervlakgrofheid (RMS) | Kwaliteit Graad |
| 50Å | Tipies |
| 20Å | Presisie |
| 5Å | Hoë presisie |
Oorgedra golffrontfout
Transmitted wavefront error (TWE) word gebruik om die werkverrigting van optiese elemente te kwalifiseer soos lig deurgaan.Anders as oppervlakvormmetings, sluit oorgedra golffrontmetings foute van die voor- en agteroppervlak, wig en homogeniteit van die materiaal in.Hierdie maatstaf van algehele prestasie bied 'n beter begrip van 'n optiese se werklike werkverrigting.
Alhoewel baie optiese komponente individueel getoets word vir oppervlakvorm of TWE-spesifikasies, is hierdie komponente onvermydelik ingebou in meer komplekse optiese samestellings met hul eie prestasievereistes.In sommige toepassings is dit aanvaarbaar om op komponentmetings en toleransie staat te maak om finale werkverrigting te voorspel, maar vir meer veeleisende toepassings is dit belangrik om die samestelling soos gebou te meet.
TWE-metings word gebruik om te bevestig dat 'n optiese stelsel volgens spesifikasie gebou is en sal funksioneer soos verwag word.Daarbenewens kan TWE-metings gebruik word om stelsels aktief in lyn te bring, die monteringstyd te verminder, terwyl verseker word dat die verwagte werkverrigting behaal word.
Paralight Optics bevat moderne CNC-slypers en -poetsers, beide vir standaard sferiese vorms, sowel as asferiese en vrye vorm kontoere.Deur gebruik te maak van die gevorderde metrologie insluitend Zygo interferometers, profilometers, TriOptics Opticentric, TriOptics OptiSpheric, ens. vir beide in-proses metrologie en finale inspeksie, sowel as ons jare se ondervinding in optiese vervaardiging en coating stel ons in staat om van die mees komplekse en hoëpresterende optika om aan die vereiste optiese spesifikasies van die kliënte te voldoen.
Vir meer in-diepte spesifikasies, sien asseblief ons katalogus optika of uitgestalde produkte.
Postyd: 26-Apr-2023