Cilësia e sipërfaqes
Cilësia e sipërfaqes së një sipërfaqeje optike përshkruan pamjen e saj kozmetike dhe përfshin defekte të tilla si gërvishtjet dhe gropat, ose gërmimet.Në shumicën e rasteve, këto defekte sipërfaqësore janë thjesht kozmetike dhe nuk ndikojnë ndjeshëm në performancën e sistemit, megjithatë, ato mund të shkaktojnë një humbje të vogël të xhiros së sistemit dhe një rritje të vogël të dritës së shpërndarë.Megjithatë, sipërfaqe të caktuara, sidoqoftë, janë më të ndjeshme ndaj këtyre efekteve, si p.sh.: (1) sipërfaqet në rrafshet e imazhit, sepse këto defekte janë në fokus dhe (2) sipërfaqet që shohin nivele të larta fuqie, sepse këto defekte mund të shkaktojnë rritje të përthithjes së energjisë dhe dëmtimit. optiken.Specifikimi më i zakonshëm i përdorur për cilësinë e sipërfaqes është specifikimi i gërvishtjes i përshkruar nga MIL-PRF-13830B.Emërtimi i gërvishtjeve përcaktohet duke krahasuar gërvishtjet në një sipërfaqe me një grup gërvishtjesh standarde në kushte ndriçimi të kontrolluar.Prandaj, përcaktimi i gërvishtjes nuk përshkruan vetë gërvishtjen aktuale, por e krahason atë me një gërvishtje të standardizuar sipas MIL-Spec.Emërtimi i gërmimit, megjithatë, lidhet drejtpërdrejt me gërmimin, ose gropë të vogël në sipërfaqe.Emërtimi i gërmimit llogaritet në diametrin e gërmimit në mikronë të ndarë me 10. Specifikimet e gërmimit me gërvishtje prej 80-50 zakonisht konsiderohen cilësi standarde, cilësi preciziteti 60-40 dhe cilësi me saktësi të lartë 20-10.
| Tabela 6: Tolerancat e prodhimit për cilësinë e sipërfaqes | |
| Cilësia e sipërfaqes (gërvishtje) | Nota e cilësisë |
| 80-50 | Tipike |
| 60-40 | Preciziteti |
| 40-20 | Saktësi e madhe |
Shtresësia e sipërfaqes
Sheshtësia e sipërfaqes është një lloj specifikimi i saktësisë së sipërfaqes që mat devijimin e një sipërfaqeje të sheshtë si ajo e një pasqyre, dritareje, prizmi ose plano-thjerrëzash.Ky devijim mund të matet duke përdorur një banesë optike, e cila është një sipërfaqe referimi e sheshtë me cilësi të lartë dhe shumë precize, e përdorur për të krahasuar rrafshimin e një pjese prove.Kur sipërfaqja e sheshtë e optikës së provës vendoset përballë banesës optike, shfaqen skaje, forma e të cilave dikton rrafshimin e sipërfaqes së optikës nën inspektim.Nëse skajet janë të ndara në mënyrë të barabartë, të drejtë dhe paralele, atëherë sipërfaqja optike në provë është të paktën po aq e sheshtë sa sheshta optike referuese.Nëse skajet janë të lakuara, numri i skajeve midis dy vijave imagjinare, një tangjente me qendrën e një skaji dhe një përmes skajeve të së njëjtës skaj, tregon gabimin e rrafshimit.Devijimet në sheshit maten shpesh në vlerat e valëve (λ), të cilat janë shumëfisha të gjatësisë së valës së burimit të testimit.Një skaj korrespondon me ½ e një vale, pra, 1 λ ekuivalente me 2 skaje.
| Tabela 7: Tolerancat e prodhimit për rrafshimin | |
| Rrafshimi | Nota e cilësisë |
| 1λ | Tipike |
| λ/4 | Preciziteti |
| λ/10 | Saktësi e madhe |
Fuqia
Fuqia është një lloj specifikimi i saktësisë së sipërfaqes, që zbatohet për sipërfaqet optike të lakuara ose sipërfaqet me fuqi.Është një matje e lakimit në sipërfaqen e një optike dhe ndryshon nga rrezja e lakimit në atë që zbatohet për devijimin e shkallës mikro në formën sferike të një lente.p.sh., konsideroni se rrezja e tolerancës së lakimit përkufizohet si 100 +/-0.1 mm, pasi kjo rreze gjenerohet, lëmohet dhe matet, ne gjejmë lakimin e saj aktual të jetë 99.95 mm që bie brenda tolerancës mekanike të specifikuar.Në këtë rast, ne e dimë se gjatësia fokale është gjithashtu e saktë pasi kemi arritur formën e duhur sferike.Por vetëm për shkak se rrezja dhe gjatësia fokale janë të sakta, nuk do të thotë që lentet do të funksionojnë siç janë projektuar.Prandaj, nuk mjafton thjesht të përcaktojmë rrezen e lakimit, por edhe konsistencën e lakimit – dhe kjo është pikërisht ajo që fuqia është krijuar për të kontrolluar.Përsëri duke përdorur të njëjtën rreze 99,95 mm të përmendur më sipër, një optik mund të dëshirojë të kontrollojë më tej saktësinë e dritës së thyer duke kufizuar fuqinë në ≤ 1 λ.Kjo do të thotë se mbi të gjithë diametrin, nuk mund të ketë devijim më të madh se 632,8 nm (1λ = 632,8 nm) në konsistencën e formës sferike.Shtimi i këtij niveli më të rreptë kontrolli në formën e sipërfaqes ndihmon për t'u siguruar që rrezet e dritës në njërën anë të thjerrëzës të mos përthyhen ndryshe nga ato në anën tjetër.Meqenëse qëllimi mund të jetë arritja e fokusit të saktë të të gjithë dritës rënëse, sa më e qëndrueshme të jetë forma, aq më saktë do të sillet drita kur kalon përmes thjerrëzës.
Okulistët specifikojnë gabimin e fuqisë në terma të valëve ose skajeve dhe matin atë duke përdorur një interferometër.Është testuar në një mënyrë të ngjashme me rrafshimin, në atë që një sipërfaqe e lakuar krahasohet me një sipërfaqe referimi me një rreze lakimi shumë të kalibruar.Duke përdorur të njëjtin parim të ndërhyrjes të shkaktuar nga boshllëqet e ajrit midis dy sipërfaqeve, modeli i skajeve të ndërhyrjes përdoret për të përshkruar devijimin e sipërfaqes së provës nga sipërfaqja e referencës (Figura 11).Një devijim nga pjesa e referencës do të krijojë një seri unazash, të njohura si Unazat e Njutonit.Sa më shumë unaza të jenë të pranishme, aq më i madh është devijimi.Numri i unazave të errëta ose të lehta, jo shuma e dritës dhe errësirës, korrespondon me dyfishin e numrit të valëve të gabimit.
Figura 11: Gabimi i fuqisë i testuar duke u krahasuar me një sipërfaqe referimi ose duke përdorur një interferometër
Gabimi i fuqisë lidhet me gabimin në rrezen e lakimit nga ekuacioni i mëposhtëm ku ∆R është gabimi i rrezes, D është diametri i thjerrëzës, R është rrezja e sipërfaqes dhe λ është gjatësia e valës (zakonisht 632.8 nm):
Gabim i fuqisë [valët ose λ] = ∆R D²/8R²λ
Figura 12: Gabim i fuqisë mbi gabimin e diametrit kundrejt rrezes në qendër
Parregullsi
Parregullsia merr parasysh ndryshimet në shkallë të vogël në një sipërfaqe optike.Ashtu si fuqia, ajo matet në terma të valëve ose skajeve dhe karakterizohet duke përdorur një interferometër.Konceptualisht, është më e lehtë të mendosh për parregullsinë si një specifikim që përcakton se sa uniformisht duhet të jetë një sipërfaqe optike e lëmuar.Ndërsa majat dhe luginat e përgjithshme të matura në një sipërfaqe optike mund të jenë shumë të qëndrueshme në një zonë, një seksion tjetër i optikës mund të shfaqë një devijim shumë më të madh.Në një rast të tillë, drita e përthyer nga thjerrëza mund të sillet ndryshe në varësi të vendit ku thyhet nga optika.Prandaj, parregullsia është një konsideratë e rëndësishme gjatë dizajnimit të lenteve.Figura e mëposhtme tregon se si mund të karakterizohet devijimi i formës së sipërfaqes nga ajo krejtësisht sferike duke përdorur një specifikim PV të parregullt.
Figura 13: Matja e parregullsive PV
Parregullsia është një lloj specifikimi i saktësisë së sipërfaqes që përshkruan se si forma e një sipërfaqeje devijon nga forma e një sipërfaqeje referuese.Përftohet nga e njëjta matje si fuqia.Rregullsia i referohet sfericitetit të skajeve rrethore që formohen nga krahasimi i sipërfaqes së provës me sipërfaqen e referencës.Kur fuqia e një sipërfaqeje është më shumë se 5 thekë, është e vështirë të zbulohen parregullsi të vogla më pak se 1 thekë.Prandaj, është praktikë e zakonshme të specifikohen sipërfaqet me një raport fuqie ndaj parregullsisë afërsisht 5:1.
Figura 14: Rrafshimi kundrejt fuqisë kundër parregullsisë
RMS Verses PV Fuqia dhe parregullsi
Kur diskutohet fuqia dhe parregullsia, është e rëndësishme të dallohen dy metodat me të cilat ato mund të përcaktohen.E para është një vlerë absolute.Për shembull, nëse një optikë përkufizohet se ka 1 parregullsi valore, nuk mund të ketë më shumë se 1 ndryshim valor midis pikës më të lartë dhe më të ulët në sipërfaqen optike ose nga maja në luginë (PV).Metoda e dytë është të specifikoni fuqinë ose parregullsinë si RMS me 1 valë (mesatarja e rrënjës në katror) ose mesatare.Në këtë interpretim, një sipërfaqe optike e përcaktuar si RMS me 1 valë të parregullt mund, në fakt, të ketë maja dhe lugina që janë më shumë se 1 valë, megjithatë, kur ekzaminohet sipërfaqja e plotë, parregullsia mesatare e përgjithshme duhet të bjerë brenda 1 valë.
Në përgjithësi, RMS dhe PV janë të dyja metoda për të përshkruar se sa mirë forma e një objekti përputhet me lakimin e tij të projektuar, të quajtur përkatësisht "figura e sipërfaqes" dhe "vrazhdësia e sipërfaqes".Të dy llogariten nga të njëjtat të dhëna, siç është matja me interferometër, por kuptimet janë krejt të ndryshme.PV është e mirë për të dhënë një "skenar të rastit më të keq" për sipërfaqen;RMS është një metodë për përshkrimin e devijimit mesatar të figurës së sipërfaqes nga sipërfaqja e dëshiruar ose referuese.RMS është i mirë për të përshkruar ndryshimin e përgjithshëm të sipërfaqes.Nuk ka një marrëdhënie të thjeshtë midis PV dhe RMS.Megjithatë, si rregull i përgjithshëm, një vlerë RMS është afërsisht 0.2 aq e rreptë sa vlera jo mesatare kur krahasohet krah për krah, dmth. PV e parregullt me valë 0.1 është e barabartë me afërsisht 0.5 valë RMS.
Përfundojë sipërfaqe
Mbarimi i sipërfaqes, i njohur gjithashtu si vrazhdësia e sipërfaqes, mat parregullsitë në shkallë të vogël në një sipërfaqe.Ata janë zakonisht një nënprodukt fatkeq i procesit të lustrimit dhe llojit të materialit.Edhe nëse optika konsiderohet jashtëzakonisht e lëmuar me pak parregullsi në të gjithë sipërfaqen, në inspektimin nga afër, një ekzaminim mikroskopik aktual mund të zbulojë një ndryshim të madh në strukturën e sipërfaqes.Një analogji e mirë e këtij artifakti është krahasimi i vrazhdësisë së sipërfaqes me grilën e letrës zmerile.Ndërsa madhësia më e mirë e zhavorrit mund të duket e lëmuar dhe e rregullt në prekje, sipërfaqja në të vërtetë përbëhet nga maja dhe lugina mikroskopike të përcaktuara nga madhësia fizike e vetë zhavorrit.Në rastin e optikës, "zhavorri" mund të konsiderohet si parregullsi mikroskopike në strukturën e sipërfaqes të shkaktuara nga cilësia e lustrimit.Sipërfaqet e vrazhda priren të konsumohen më shpejt se sipërfaqet e lëmuara dhe mund të mos jenë të përshtatshme për disa aplikime, veçanërisht ato me lazer ose nxehtësi të fortë, për shkak të vendeve të mundshme të bërthamës që mund të shfaqen në çarje të vogla ose papërsosmëri.
Ndryshe nga fuqia dhe parregullsia, të cilat maten në valë ose fraksione të një valë, vrazhdësia e sipërfaqes, për shkak të fokusit të saj ekstrem nga afër në strukturën e sipërfaqes, matet në shkallën e angstromave dhe gjithmonë në terma të RMS.Për krahasim, duhen dhjetë angstromë për të barazuar një nanometër dhe 632.8 nanometra për të barabartë me një valë.
Figura 15: Matja RMS e vrazhdësisë së sipërfaqes
| Tabela 8: Tolerancat e prodhimit për përfundimin sipërfaqësor | |
| Vrazhdësia e sipërfaqes (RMS) | Nota e cilësisë |
| 50Å | Tipike |
| 20Å | Preciziteti |
| 5Å | Saktësi e madhe |
Gabim i transmetuar në frontin e valës
Gabimi i frontit të valës së transmetuar (TWE) përdoret për të kualifikuar performancën e elementeve optike ndërsa drita kalon.Ndryshe nga matjet e formës së sipërfaqes, matjet e transmetuara të ballit të valës përfshijnë gabime nga sipërfaqja e përparme dhe e pasme, pyka dhe homogjeniteti i materialit.Kjo metrikë e performancës së përgjithshme ofron një kuptim më të mirë të performancës së një optike në botën reale.
Ndërsa shumë komponentë optikë testohen individualisht për formën e sipërfaqes ose specifikimet TWE, këta komponentë janë ndërtuar në mënyrë të pashmangshme në montime optike më komplekse me kërkesat e tyre të performancës.Në disa aplikacione është e pranueshme të mbështetemi në matjet e komponentëve dhe tolerancën për të parashikuar performancën përfundimtare, por për aplikacione më të kërkuara është e rëndësishme të matet montimi siç është ndërtuar.
Matjet TWE përdoren për të konfirmuar se një sistem optik është ndërtuar sipas specifikimeve dhe do të funksionojë siç pritej.Për më tepër, matjet TWE mund të përdoren për të lidhur në mënyrë aktive sistemet, duke ulur kohën e montimit, duke siguruar njëkohësisht arritjen e performancës së pritur.
Paralight Optics përfshin bluarje dhe lustrim CNC të teknologjisë së fundit, si për forma standarde sferike, ashtu edhe për konturet asferike dhe të lira.Përdorimi i metrologjisë së avancuar duke përfshirë interferometrat Zygo, profilometrat, TriOptics Opticentric, TriOptics OptiSpheric, etj. si për metrologjinë në proces ashtu edhe për inspektimin përfundimtar, si dhe përvojën tonë shumëvjeçare në fabrikimin dhe veshjen optike na lejon të trajtojmë disa nga më komplekset dhe optikë me performancë të lartë për të përmbushur specifikimet e kërkuara optike nga klientët.
Për specifikime më të thella, ju lutemi shikoni optikën tonë të katalogut ose produktet e paraqitura.
Koha e postimit: 26 Prill 2023