Квалитет површине
Квалитет површине оптичке површине описује њен козметички изглед и укључује такве недостатке као што су огреботине и удубљења или удубљења.У већини случајева, ови површински дефекти су чисто козметички и не утичу значајно на перформансе система, мада могу да изазову мали губитак пропусности система и мало повећање расејане светлости.Међутим, одређене површине су, међутим, осетљивије на ове ефекте као што су: (1) површине у равнима слике јер су ови дефекти у фокусу и (2) површине које виде високе нивое снаге јер ови дефекти могу изазвати повећану апсорпцију енергије и оштећења оптика.Најчешћа спецификација која се користи за квалитет површине је спецификација гребања коју описује МИЛ-ПРФ-13830Б.Ознака огреботина се одређује упоређивањем огреботина на површини са скупом стандардних огреботина под контролисаним условима осветљења.Према томе, ознака огреботине не описује саму стварну огреботину, већ је упоређује са стандардизованом огреботом према МИЛ-Спец.Ознака ископа се, међутим, директно односи на ископ, или малу јаму на површини.Ознака копања се израчунава према пречнику ископа у микронима подељеном са 10. Спецификације за ископавање од 80-50 се обично сматрају стандардним квалитетом, 60-40 квалитетом прецизности и 20-10 високом прецизношћу.
| Табела 6: Толеранције производње за квалитет површине | |
| Квалитет површине (гребање-копање) | Квалитет Граде |
| 80-50 | Типично |
| 60-40 | Прецизност |
| 40-20 | Високу прецизност |
Равност површине
Равност површине је врста спецификације тачности површине која мери одступање равне површине као што је огледало, прозор, призма или равно сочиво.Ово одступање се може мерити коришћењем оптичке равнине, која је висококвалитетна, високо прецизна равна референтна површина која се користи за упоређивање равности узорка.Када се равна површина тестне оптике постави на оптичку равну, појављују се ресице чији облик диктира равност површине оптике која се контролише.Ако су ресице равномерно распоређене, равне и паралелне, онда је оптичка површина која се тестира најмање равна као референтна оптичка равна.Ако су ресице закривљене, број реса између две замишљене линије, једне тангенте на центар реса и једне кроз крајеве те исте ресице, указује на грешку равности.Одступања у равности се често мере у вредностима таласа (λ), који су вишекратници таласне дужине извора за испитивање.Једна ивица одговара ½ таласа, тј. 1 λ што је еквивалентно 2 ивице.
| Табела 7: Толеранције производње за равност | |
| Флатнесс | Квалитет Граде |
| 1λ | Типично |
| λ/4 | Прецизност |
| λ/10 | Високу прецизност |
Снага
Снага је врста спецификације површинске тачности, примењује се на закривљене оптичке површине или површине са снагом.То је мерење закривљености на површини оптике и разликује се од радијуса закривљености по томе што се односи на одступање микро скале у сферном облику сочива.на пример, узмите у обзир да је радијус толеранције закривљености дефинисан као 100 +/-0,1 мм, када се овај радијус генерише, полира и измери, налазимо да је његова стварна кривина 99,95 мм што спада у специфицирану механичку толеранцију.У овом случају знамо да је и жижна даљина тачна јер смо постигли исправан сферни облик.Али само зато што су радијус и жижна даљина тачни, не значи да ће сочиво радити како је дизајнирано.Стога није довољно једноставно дефинисати радијус закривљености, већ и конзистентност закривљености – а то је управо оно што је снага дизајнирана да контролише.Поново користећи исти радијус од 99,95 мм који је горе поменут, оптичар ће можда желети да даље контролише тачност преломљене светлости ограничавањем снаге на ≤ 1 λ.То значи да по целом пречнику не може бити већег одступања од 632,8нм (1λ = 632,8нм) у конзистенцији сферног облика.Додавање овог строжег нивоа контроле површинском облику помаже да се осигура да се светлосни зраци на једној страни сочива не преламају другачије од оних на другој страни.Пошто циљ може бити постизање прецизног фокуса све упадне светлости, што је облик конзистентнији, то ће се светлост прецизније понашати када пролази кроз сочиво.
Оптичари наводе грешку у снази у смислу таласа или ивица и мере је помоћу интерферометра.Тестира се на начин сличан равности, тако што се закривљена површина упоређује са референтном површином са високо калибрисаним радијусом закривљености.Користећи исти принцип интерференције изазване ваздушним празнинама између две површине, шаблон интерференције ивица се користи за описивање одступања испитне површине од референтне површине (слика 11).Одступање од референтног дела створиће серију прстенова, познатих као Њутнови прстенови.Што је више прстенова присутно, то је веће одступање.Број тамних или светлих прстенова, а не збир светлих и тамних, одговара двоструком броју таласа грешке.
Слика 11: Грешка снаге тестирана упоређивањем са референтном површином или коришћењем интерферометра
Грешка снаге је повезана са грешком у радијусу кривине следећом једначином где је ∆Р грешка радијуса, Д је пречник сочива, Р је полупречник површине, а λ је таласна дужина (обично 632,8 нм):
Грешка снаге [таласи или λ] = ∆Р Д²/8Р²λ
Слика 12: Грешка снаге преко дијаматера у односу на грешку радијуса у центру
Неправилност
Неправилност узима у обзир мале варијације на оптичкој површини.Као и снага, мери се у смислу таласа или ивица и карактерише помоћу интерферометра.Концептуално, најлакше је замислити неправилност као спецификацију која дефинише колико једнолично глатка оптичка површина мора бити.Док укупни измерени врхови и долине на оптичкој површини могу бити веома конзистентни у једној области, други део оптике може показати много веће одступање.У том случају, светлост коју ломи сочиво може се понашати другачије у зависности од тога где је прелама оптика.Неправилност је стога важно разматрање при дизајнирању сочива.Следећа слика показује како се ово одступање облика површине од савршено сферног може окарактерисати коришћењем ПВ спецификације неправилности.
Слика 13: Неправилност ПВ мерења
Неправилност је врста спецификације тачности површине која описује како облик површине одступа од облика референтне површине.Добија се истим мерењем као и снага.Правилност се односи на сферичност кружних ивица које се формирају од поређења испитне површине са референтном површином.Када је снага површине већа од 5 рубова, тешко је открити мале неправилности мање од 1 ивице.Због тога је уобичајена пракса да се специфицирају површине са односом снаге и неправилности од приближно 5:1.
Слика 14: Равност наспрам снаге наспрам неправилности
РМС Стихови ПВ снага и неправилности
Када се расправља о моћи и неправилности, важно је разликовати два метода помоћу којих се они могу дефинисати.Прва је апсолутна вредност.На пример, ако је оптика дефинисана као да има 1 таласну неправилност, не може постојати више од 1 таласне разлике између највише и најниже тачке на оптичкој површини или од врха до долине (ПВ).Други метод је да специфицирате снагу или неправилност као 1 таласни РМС (средњи квадрат) или просек.У овом тумачењу, оптичка површина дефинисана као 1 талас РМС неправилна може, у ствари, имати врхове и долине које су веће од 1 таласа, међутим, када се испитује пуна површина, укупна просечна неправилност мора пасти унутар 1 таласа.
Све у свему, РМС и ПВ су обе методе за описивање колико добро облик објекта одговара његовој дизајнираној кривини, названој „површинска фигура“ и „храпавост површине“, респективно.Оба су израчуната на основу истих података, као што је мерење интерферометра, али значења су прилично различита.ПВ је добар у давању „најгорег сценарија“ за површину;РМС је метода за описивање просечног одступања фигуре површине од жељене или референтне површине.РМС је добар за описивање укупне варијације површине.Не постоји једноставан однос између ПВ и РМС.Међутим, као опште правило, РМС вредност је приближно 0,2 једнако строга као и непросечна вредност када се упореди упоредо, тј. 0,1 таласна неправилна ПВ је еквивалентна приближно 0,5 таласа РМС.
Завршна обрада
Завршна обрада, такође позната као храпавост површине, мери мале неправилности на површини.Обично су несрећни нуспроизвод процеса полирања и врсте материјала.Чак и ако се сматра да је оптика изузетно глатка са мало неправилности на површини, при прегледу изблиза, стварни микроскопски преглед може открити велике варијације у текстури површине.Добра аналогија овог артефакта је упоређивање храпавости површине са гранулацијом брусног папира.Иако најфинија величина зрна може бити глатка и правилна на додир, површина је заправо састављена од микроскопских врхова и долина одређених физичком величином самог зрна.У случају оптике, „зрнатост“ се може сматрати микроскопским неправилностима у текстури површине узроковане квалитетом лака.Грубе површине имају тенденцију да се троше брже од глатких површина и можда нису погодне за неке примене, посебно оне са ласерима или интензивном топлотом, због могућих места нуклеације која се могу појавити у малим пукотинама или несавршеностима.
За разлику од снаге и неправилности, који се мере у таласима или фракцијама таласа, храпавост површине, због њеног екстремног фокуса на текстуру површине, мери се на скали ангстрома и увек у смислу РМС.Поређења ради, потребно је десет ангстрема да буде једнако једном нанометру и 632,8 нанометара да би било једнако једном таласу.
Слика 15: РМС мерење храпавости површине
| Табела 8: Толеранције производње за завршну обраду површине | |
| Храпавост површине (РМС) | Квалитет Граде |
| 50А | Типично |
| 20А | Прецизност |
| 5А | Високу прецизност |
Пренета грешка таласног фронта
Грешка преношеног таласног фронта (ТВЕ) се користи за квалификацију перформанси оптичких елемената док светлост пролази.За разлику од мерења облика површине, мерења преношеног таласног фронта укључују грешке са предње и задње површине, клин и хомогеност материјала.Ова метрика укупних перформанси нуди боље разумевање перформанси оптике у стварном свету.
Док се многе оптичке компоненте тестирају појединачно за површински облик или ТВЕ спецификације, ове компоненте су неизбежно уграђене у сложеније оптичке склопове са сопственим захтевима за перформансе.У неким апликацијама прихватљиво је ослонити се на мерења компоненти и толеранције за предвиђање коначних перформанси, али за захтевније примене је важно измерити склоп онако како је направљен.
ТВЕ мерења се користе да би се потврдило да је оптички систем изграђен према спецификацији и да ће функционисати како се очекује.Поред тога, ТВЕ мерења се могу користити за активно поравнавање система, смањујући време монтаже, а истовремено осигуравајући постизање очекиваних перформанси.
Паралигхт Оптицс укључује најсавременије ЦНЦ брусилице и полире, како за стандардне сферне облике, тако и за асферичне и слободне контуре.Коришћење напредне метрологије укључујући Зиго интерферометре, профилометре, ТриОптицс Оптицентриц, ТриОптицс ОптиСпхериц, итд. за метрологију у процесу и финалну инспекцију, као и наше дугогодишње искуство у оптичкој производњи и премазивању омогућава нам да се позабавимо неким од најсложенијих и оптика високих перформанси како би се задовољиле потребне оптичке спецификације купаца.
За детаљније спецификације, погледајте нашу каталошку оптику или истакнуте производе.
Време поста: 26.04.2023