جودة السطح
تصف جودة سطح السطح البصري مظهره التجميلي وتتضمن عيوبًا مثل الخدوش والحفر أو الحفر.في معظم الحالات ، تكون عيوب السطح تجميلية بحتة ولا تؤثر بشكل كبير على أداء النظام ، على الرغم من أنها يمكن أن تسبب خسارة طفيفة في إنتاجية النظام وزيادة طفيفة في الضوء المتناثر.ومع ذلك ، فإن بعض الأسطح تكون أكثر حساسية لهذه التأثيرات مثل: (1) الأسطح في مستويات الصورة لأن هذه العيوب في التركيز و (2) الأسطح التي ترى مستويات طاقة عالية لأن هذه العيوب يمكن أن تسبب زيادة امتصاص الطاقة والتلف البصريات.المواصفات الأكثر شيوعًا المستخدمة لجودة السطح هي مواصفات حفر الخدش التي وصفها MIL-PRF-13830B.يتم تحديد تسمية الخدش من خلال مقارنة الخدوش على السطح بمجموعة من الخدوش القياسية في ظل ظروف الإضاءة الخاضعة للرقابة.لذلك لا يصف تعيين الخدش الخدش الفعلي نفسه ، بل يقارنه بالخدش القياسي وفقًا لمواصفات MIL.ومع ذلك ، فإن تسمية الحفر تتعلق مباشرة بالحفر ، أو حفرة صغيرة في السطح.يتم حساب تسمية الحفر بقطر الحفر بالميكرونات مقسومًا على 10. مواصفات حفر الخدش التي تتراوح من 80-50 تعتبر جودة قياسية وجودة دقة 60-40 و 20-10 جودة عالية الدقة.
| الجدول 6: تفاوتات التصنيع لجودة السطح | |
| جودة السطح (الخدش) | درجة الجودة |
| 80-50 | عادي |
| 60-40 | دقة |
| 40-20 | دقة عالية |
تسطيح السطح
التسطيح السطحي هو نوع من مواصفات دقة السطح التي تقيس انحراف السطح المسطح مثل المرآة أو النافذة أو المنشور أو العدسة المستوية.يمكن قياس هذا الانحراف باستخدام مسطح بصري ، وهو سطح مرجعي مسطح عالي الجودة ودقيق للغاية يستخدم لمقارنة استواء قطعة الاختبار.عندما يتم وضع السطح المسطح لبصريات الاختبار على السطح البصري المسطح ، تظهر الحواف التي يحدد شكلها استواء السطح البصري قيد الفحص.إذا كانت الحواف متباعدة بشكل متساوٍ ومستقيمة ومتوازية ، فإن السطح البصري قيد الاختبار يكون على الأقل مسطحًا مثل السطح البصري المرجعي.إذا كانت الأهداب منحنية ، فإن عدد الهوامش بين خطين وهميين ، أحدهما ظل لمركز الهامش والآخر عبر طرفي نفس الهامش ، يشير إلى خطأ التسطيح.غالبًا ما تُقاس الانحرافات في التسطيح بقيم الموجات (λ) ، وهي مضاعفات الطول الموجي لمصدر الاختبار.هامش واحد يتوافق مع ½ من الموجة ، أي 1 ما يعادل 2 هامش.
| الجدول 7: تفاوتات التصنيع للتسطح | |
| التسطيح | درجة الجودة |
| 1λ | عادي |
| / 4 | دقة |
| λ / 10 | دقة عالية |
قوة
الطاقة هي نوع من مواصفات دقة السطح ، تنطبق على الأسطح البصرية المنحنية ، أو الأسطح ذات الطاقة.إنه قياس للانحناء على سطح العدسة ويختلف عن نصف قطر الانحناء من حيث أنه ينطبق على الانحراف الجزئي في الشكل الكروي للعدسة.على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك أن نصف قطر تفاوت الانحناء يتم تعريفه على أنه 100 +/- 0.1 مم ، بمجرد إنشاء هذا الشعاع وصقله وقياسه ، نجد أن انحناءه الفعلي يبلغ 99.95 مم والذي يقع ضمن التسامح الميكانيكي المحدد.في هذه الحالة ، نعلم أن البعد البؤري صحيح أيضًا لأننا حققنا الشكل الكروي الصحيح.ولكن لمجرد أن نصف القطر والبعد البؤري صحيحان ، فهذا لا يعني أن العدسة ستعمل كما تم تصميمها.لذلك ، لا يكفي تحديد نصف قطر الانحناء فحسب ، بل أيضًا اتساق الانحناء - وهذا هو بالضبط ما صُممت القوة للتحكم فيه.مرة أخرى باستخدام نفس نصف قطر 99.95 مم المذكور أعلاه ، قد يرغب أخصائي العيون في مزيد من التحكم في دقة الضوء المنكسر عن طريق الحد من القدرة على ≤ 1 λ.هذا يعني أنه على القطر بأكمله ، لا يمكن أن يكون هناك انحراف أكبر من 632.8 نانومتر (1λ = 632.8 نانومتر) في تناسق الشكل الكروي.تساعد إضافة هذا المستوى الأكثر صرامة من التحكم إلى الشكل السطحي في التأكد من أن أشعة الضوء على جانب واحد من العدسة لا تنكسر بشكل مختلف عن تلك الموجودة على الجانب الآخر.نظرًا لأن الهدف قد يكون تحقيق تركيز دقيق لجميع الضوء الساقط ، فكلما كان الشكل أكثر اتساقًا ، سيتصرف الضوء بشكل أكثر دقة عند المرور عبر العدسة.
يحدد أخصائيو البصريات خطأ الطاقة من حيث الموجات أو الأطراف ويقيسونها باستخدام مقياس التداخل.تم اختباره بطريقة مشابهة للتسطيح ، حيث تتم مقارنة السطح المنحني بسطح مرجعي بنصف قطر انحناء شديد المعايرة.باستخدام نفس مبدأ التداخل الناجم عن فجوات الهواء بين السطحين ، يتم استخدام نمط التداخل للأطراف لوصف انحراف سطح الاختبار عن السطح المرجعي (الشكل 11).سيؤدي الانحراف عن القطعة المرجعية إلى إنشاء سلسلة من الحلقات ، تُعرف باسم حلقات نيوتن.كلما زاد عدد الحلقات ، زاد الانحراف.عدد الحلقات المظلمة أو الفاتحة ، وليس مجموع كل من الضوء والظلام ، يتوافق مع ضعف عدد موجات الخطأ.
الشكل 11: تم اختبار خطأ الطاقة من خلال المقارنة بسطح مرجعي أو باستخدام مقياس التداخل
يرتبط خطأ القدرة بالخطأ في نصف قطر الانحناء بالمعادلة التالية حيث ∆R هو خطأ نصف القطر ، D هو قطر العدسة ، R هو نصف قطر السطح ، و هو الطول الموجي (عادةً 632.8 نانومتر):
خطأ في الطاقة [موجات أو λ] = ∆R D² / 8R²λ
الشكل 12: خطأ في الطاقة فوق Diamater مقابل خطأ نصف القطر في المركز
مخالفة
عدم الانتظام يأخذ في الاعتبار الاختلافات الصغيرة الحجم على السطح البصري.مثل الطاقة ، يتم قياسها من حيث الموجات أو الأطراف وتتميز باستخدام مقياس التداخل.من الناحية المفاهيمية ، من الأسهل التفكير في عدم الانتظام كمواصفات تحدد مدى تجانس السطح البصري.في حين أن القمم والوديان الإجمالية المقاسة على سطح بصري قد تكون متسقة للغاية في منطقة واحدة ، قد يُظهر قسم مختلف من البصريات انحرافًا أكبر بكثير.في مثل هذه الحالة ، قد يتصرف الضوء المنكسر بواسطة العدسة بشكل مختلف اعتمادًا على مكان انكساره بواسطة البصريات.لذلك فإن عدم الانتظام هو اعتبار مهم عند تصميم العدسات.يوضح الشكل التالي كيف يمكن تمييز هذا الانحراف عن الشكل الكروي المثالي باستخدام مواصفات PV غير منتظمة.
الشكل 13: قياس المخالفات الكهروضوئية
عدم الانتظام هو نوع من مواصفات دقة السطح الذي يصف كيف ينحرف شكل السطح عن شكل السطح المرجعي.يتم الحصول عليها من نفس قياس القوة.يشير الانتظام إلى كروية الأطراف الدائرية التي تشكلت من مقارنة سطح الاختبار بالسطح المرجعي.عندما تكون قوة السطح أكثر من 5 أطراف ، فمن الصعب اكتشاف المخالفات الصغيرة التي تقل عن هامش واحد.لذلك ، من الشائع تحديد الأسطح بنسبة طاقة إلى عدم انتظام تبلغ حوالي 5: 1.
الشكل 14: التسطيح مقابل القوة مقابل عدم الانتظام
RMS Verses الطاقة الكهروضوئية وعدم انتظام
عند مناقشة القوة وعدم الانتظام ، من المهم تمييز الطريقتين اللتين يمكن تعريفهما من خلالهما.الأول قيمة مطلقة.على سبيل المثال ، إذا تم تعريف البصري على أنه يحتوي على عدم انتظام موجة واحدة ، فلا يمكن أن يكون هناك أكثر من اختلاف موجي واحد بين أعلى وأدنى نقطة على السطح البصري أو من الذروة إلى الوادي (PV).الطريقة الثانية هي تحديد القوة أو عدم الانتظام كموجة واحدة RMS (جذر متوسط تربيعي) أو متوسط.في هذا التفسير ، قد يكون للسطح البصري المحدد على أنه 1 موجة RMS غير منتظمة ، في الواقع ، قمم ووديان تزيد عن موجة واحدة ، ومع ذلك ، عند فحص السطح الكامل ، يجب أن يقع متوسط عدم الانتظام الإجمالي ضمن موجة واحدة.
الكل في الكل ، RMS و PV كلاهما طريقتان لوصف مدى تطابق شكل الكائن مع الانحناء المصمم له ، المسمى "شكل السطح" و "خشونة السطح" ، على التوالي.كلاهما محسوب من نفس البيانات ، مثل قياس التداخل ، لكن المعاني مختلفة تمامًا.PV جيدة في إعطاء "أسوأ سيناريو" للسطح ؛RMS هي طريقة لوصف متوسط الانحراف لشكل السطح عن السطح المطلوب أو المرجعي.RMS مفيد لوصف التباين العام للسطح.لا توجد علاقة بسيطة بين PV و RMS.ومع ذلك ، كقاعدة عامة ، تكون قيمة RMS تقريبًا 0.2 صارمة مثل القيمة غير المتوسطة عند مقارنتها جنبًا إلى جنب ، أي أن 0.1 موجة غير منتظمة PV تعادل حوالي 0.5 موجة RMS.
صقل الأسطح
يقيس تشطيب السطح ، المعروف أيضًا باسم خشونة السطح ، المخالفات الصغيرة على السطح.عادة ما تكون نتيجة ثانوية مؤسفة لعملية التلميع ونوع المادة.حتى إذا تم اعتبار البصريات ناعمة بشكل استثنائي مع القليل من المخالفات عبر السطح ، عند الفحص عن قرب ، قد يكشف الفحص المجهري الفعلي عن قدر كبير من التباين في نسيج السطح.تشبيه جيد لهذه القطعة الأثرية هو مقارنة خشونة السطح بحبيبات الصنفرة.في حين أن أفضل حجم للحبيبات قد يشعر بالنعومة والانتظام عند اللمس ، فإن السطح يتكون في الواقع من قمم ووديان مجهرية يحددها الحجم المادي للحبيبات نفسها.في حالة البصريات ، يمكن اعتبار "الحبيبات" على أنها مخالفات مجهرية في نسيج السطح ناتجة عن جودة الطلاء.تميل الأسطح الخشنة إلى التآكل بشكل أسرع من الأسطح الملساء وقد لا تكون مناسبة لبعض التطبيقات ، خاصة تلك التي تحتوي على أشعة الليزر أو الحرارة الشديدة ، بسبب مواقع التنوي المحتملة التي يمكن أن تظهر في شقوق أو عيوب صغيرة.
على عكس القوة وعدم الانتظام ، اللذين يتم قياسهما في موجات أو أجزاء من الموجة ، يتم قياس خشونة السطح ، نظرًا لتركيزها الشديد عن قرب على نسيج السطح ، على مقياس الأنجستروم ودائمًا من حيث RMS.للمقارنة ، يتطلب الأمر عشرة أنجستروم لتساوي نانومتر واحد و 632.8 نانومتر لتساوي موجة واحدة.
الشكل 15: قياس خشونة السطح RMS
| الجدول 8: تفاوتات التصنيع لإنهاء السطح | |
| خشونة السطح (RMS) | درجة الجودة |
| 50Å | عادي |
| 20Å | دقة |
| 5Å | دقة عالية |
خطأ واجهة الموجة المرسلة
يستخدم خطأ واجهة الموجة المرسلة (TWE) لتأهيل أداء العناصر البصرية أثناء مرور الضوء.على عكس قياسات شكل السطح ، تشتمل قياسات واجهة الموجة المرسلة على أخطاء من السطح الأمامي والخلفي ، وإسفين ، وتجانس المادة.يوفر هذا المقياس للأداء العام فهمًا أفضل لأداء العالم الحقيقي للبصريات.
في حين يتم اختبار العديد من المكونات الضوئية بشكل فردي لشكل السطح أو مواصفات TWE ، فإن هذه المكونات يتم تضمينها حتمًا في مجموعات بصرية أكثر تعقيدًا مع متطلبات أداء خاصة بها.في بعض التطبيقات ، من المقبول الاعتماد على قياسات المكونات والتسامح للتنبؤ بالأداء النهائي ، ولكن بالنسبة للتطبيقات الأكثر تطلبًا ، من المهم قياس التجميع كما هو مبني.
تُستخدم قياسات TWE لتأكيد أن النظام البصري مبني على المواصفات وسيعمل كما هو متوقع.بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام قياسات TWE لمحاذاة الأنظمة بفعالية ، وتقليل وقت التجميع ، مع ضمان تحقيق الأداء المتوقع.
يشتمل Paralight Optics على أحدث ماكينات التلميع والمطاحن باستخدام الحاسب الآلي ، لكل من الأشكال الكروية القياسية ، وكذلك الخطوط شبه الكروية والحرة.إن استخدام المقاييس المتقدمة بما في ذلك مقاييس التداخل Zygo ، ومقاييس البروفايل ، و TriOptics Opticentric ، و TriOptics OptiSpheric ، وما إلى ذلك لكل من المقاييس أثناء العملية والفحص النهائي ، بالإضافة إلى سنوات خبرتنا في التصنيع والطلاء البصري ، مما يسمح لنا بمعالجة بعض أكثر الأمور تعقيدًا و بصريات عالية الأداء لتلبية المواصفات البصرية المطلوبة من العملاء.
لمزيد من المواصفات المتعمقة ، يرجى الاطلاع على الكتالوج الخاص بنا أو المنتجات المميزة.
الوقت ما بعد: 26 أبريل - 2023