Convergent Polieren: Eine einfache und schnelle, Schmalrandpolierprozess der Hochwertiges optisches Wohnungen & Spheres

Das übergeordnete Ziel des konvergenten Polierens besteht darin, ein Glaswerkstück von einer geschliffenen Oberfläche in seine endgültige polierte Form mit hervorragender Oberflächenqualität zu polieren, unabhängig von seiner ursprünglichen Oberflächenform in nur einer Iteration. Dies wird durch die Implementierung einer Poliermaschine erreicht, die Technologien verwendet, um die mit dem traditionellen Polieren verbundene Komplexität zu reduzieren. Ein wichtiger Schritt für das konvergente Polieren ist die Vorbereitung eines werkstückspezifischen Septumgewichts für die Poliermaschine, das den Pad-Verschleiß ausgleicht und eine gleichmäßigere Temperatur- und Schlammverteilung ermöglicht.

Als nächstes wird das Polieren unter einem festen Satz von Parametern durchgeführt, um durch einen natürlichen Druckrenormierungsprozess eine Konvergenz zur endgültigen gewünschten Oberflächenzahl zu erreichen. Die Ergebnisse zeigen, dass 265 Quadratmillimeter geschliffene Glaswerkstücke in einer vierstündigen Polieriteration wiederholt eine 330 Nanometer hohe Peak-to-Valley-Oberflächenzahl erreichen. Der Hauptvorteil des Konversionspolierens gegenüber bestehenden Methoden wie dem konventionellen Polieren mit voller Apertur besteht darin, dass das Werkstück bei einem festen Satz von Polierparametern in einer Iteration eine hervorragende Oberflächenform und -qualität erreicht, was zu einem schnelleren und kostengünstigeren Endbearbeitungsprozess führt. Im Gegensatz dazu erfordern herkömmliche Poliermethoden mit voller Apertur mehrere iterative Zyklen von Polieren, Messtechnik und Prozessänderungen durch einen erfahrenen Optiker.

Das konvergente Polieren wird nur durch die Reduzierung der dem konventionellen Polieren innewohnenden Komplexitäten ermöglicht, wie in der Abbildung in allen Kästchen von diesem bis zu diesem gezeigt, unter Verwendung von Technologien, die die räumliche Homogenität des Materialabtrags der verschiedenen Mechanismen beseitigen. Darüber hinaus wird verhindert, dass störende Partikel in das Poliersystem gelangen, und die während des Poliervorgangs entstehenden Partikel werden aktiv entfernt. Dies führt zu geringen oder keinen Kratzern und geringen Rauheitsoberflächen.

Bei diesem Protokoll wird die konvergente Scherenpoliermaschine verwendet, um eine flache polierte Oberfläche mit einer Peak-to-Valley-Messung von 330 Nanometern und einer geringen Kratzdichte zu erzielen. Der Polierer hat eine Granit-Überlappungsbasis, die mit einem Polyurethan-Polierpad mit einer Dicke von 50 mil bedeckt ist. Ein Hauptmerkmal der Poliermaschine ist das auftragsspezifische Septumgewicht, das je nach Werkstück und Wickelgröße eine unterschiedliche Form und ein anderes Gewicht hat.

Das Werkstück für diese Demonstration ist ein 265 x 265 x acht Kubikmillimeter großes flaches Quarzglas. Das Polierpad sollte vor dem ersten Gebrauch und etwa alle 100 Stunden des Polierens konditioniert werden. Verwenden Sie dazu einen 50 Millimeter großen, runden, diamantfesten, abrasiven, chemisch-mechanischen Polierer oder CMP-Konditionierer, der auf ein Gewicht geklebt ist.

Das Gewicht bietet einen Druck von 0,6 Pfund pro Quadratzoll und passt in die Ringhalterung des Polierers. Starten Sie den Fluss des deionisierten Wassers und drehen Sie den Schoß mit 25 U/min. Bewegen Sie den Aufbereiter alle fünf Minuten an einer Stelle radial um 25 Millimeter

Nach der Konditionierung und Demontage der Konditionierungsvorrichtung kann das Pad mit einem Ultraschallreiniger gereinigt werden. Lassen Sie den Schoß mit fünf U/min drehen, während entionisiertes Wasser fließt. Tragen Sie den Ultraschallreiniger zwei Minuten lang an jeder radialen Stelle auf, um Schlammreste und Glasprodukte zu entfernen.

Achten Sie nach der Reinigung des Pads auf das benutzerdefinierte Septumgewicht. Für das Werkstück werden das Septumgewicht und ein passendes Stück Septummaterial miteinander verbunden. Kleben Sie dazu doppelseitiges Schaumstoffband auf die Oberfläche der Gewichtsverkleidung, beschneiden Sie überhängendes Schaumstoffband, um der Form des Materials und dem Gewicht zu entsprechen.

Wenn die Oberfläche bedeckt ist, richten Sie das Gewicht und das Septummaterial aus und befestigen Sie sie. Bereiten Sie anschließend die Polierschlämme aus Siriumdioxid und entionisiertem Wasser in einem 11-Liter-Eimer auf die Konzentration vier vor. Um den pH-Wert auf 9,5 einzustellen, fügen Sie etwa fünf Tropfen 10 molare Kaliumhydroxid hinzu.

Fügen Sie außerdem etwa 120 Milliliter Tensid hinzu. Überprüfen Sie die Bome-Konzentration mit einem Bome-Schwimmer, in dem die gewünschte Gülle in das Filtersystem eingebaut ist, und überprüfen Sie, ob das Filtersystem über die gewünschten CMP-Partikelfilter verfügt. Starten Sie dann die Zirkulation der Gülle im System und lassen Sie sie mehrere Stunden lang weiterlaufen, wenn die Gülle zirkuliert ist. Entnehmen Sie eine Zeit lang eine Probe aus dem Gülletank zur Analyse.

Führen Sie beispielsweise eine Messung der Partikelgrößenverteilung mit diesem optischen Einzelpartikel-Sensorinstrument durch, sollte die Verteilung zeigen, dass das hintere Ende der Verteilung frei von größeren Partikeln ist. Hier sind die grünen Datenpunkte repräsentativ für die für dieses Protokoll verwendete Gülle. Die Vorbereitung des Werkstücks beginnt mit dem Ätzen mit einer Menge gepuffertem Oxid, Ätzen, das ausreicht, um das Werkstück zu bedecken, das Werkstück in das Ätzen einzutauchen und dort sechs Stunden lang zu halten, um 10 Mikrometer von der Oberfläche zu entfernen.

Nachdem Sie das Werkstück aus dem Randtank geborgen haben, spülen Sie es kräftig mit entionisiertem Wasser ab. Lassen Sie das Stück vertikal an der Luft trocknen, wenn das Stück vorbeigeht. Inspektion, fahren Sie fort, um sich auf das Blockieren vorzubereiten, indem Sie einen Ofen auf 70 Grad Celsius vorheizen.

Währenddessen in einer Klebepistole die Blockierplatte aus dem Polierer auf 95 Grad Celsius erhitzen. Wenn Sie fertig sind, folgen Sie einem vorgeplanten Muster, um Tröpfchen mit blockierender Tonhöhe auf die Oberfläche zu platzieren. Für diese Demonstration sollen die Tröpfchen ein neun mal neun großes Array mit einem Abstand von 26 Millimetern bilden.

Mit den Tröpfchen nach oben die Blockierplatte in den 70 Grad Celsius heißen Ofen stellen. Arbeiten Sie nun mit dem Werkstück vor, um beim Anbringen des Tapes das Klebeband auf die Fläche aufzubringen, die nicht poliert werden soll, vermeiden Sie die Bildung von Luftblasen oder das Dehnen des Tapes. Wenn das Abkleben abgeschlossen ist, kann das Werkstück auf der aus dem Ofen entnommenen Blockierplatte befestigt werden.

Lege das Klebeband mit der Klebebandseite nach unten auf die Tröpfchen auf der Blockierplatte. Legen Sie die Montage für 1,5 Stunden bei 70 Grad Celsius in den Ofen. Anschließend bei 10 Grad Celsius pro Stunde auf Zimmertemperatur abkühlen lassen.

Decken Sie dann die Baugruppe ab, um die konvektive Strömung zu minimieren. Schalten Sie am Polierer das Feuchtigkeitssystem in der Klimakammer ein, um ein Austrocknen der Gülle zu verhindern. Installieren Sie anschließend das vorbereitete Septumgewicht und montieren Sie es in den Polierer.

Sobald das blockierte Werkstück Raumtemperatur erreicht hat, setzen Sie es in die Poliermaschine ein und senken Sie den Ausleger ab, um es an Ort und Stelle zu halten. Starten Sie den Güllefluss aus dem Filtersystem mit einer Geschwindigkeit von einer Gallone pro Minute. Polieren Sie das Werkstück mit einer Drehzahl von 25 U/min und einem Radialhub von 75 Millimetern.

Fahren Sie damit vier Stunden lang fort. Nach Ablauf von vier Stunden ist ein Bad mit entionisiertem Wasser bereitzuhalten, das ausreicht, um die Werkstückbaugruppe mit der Überlappungsbewegung und dem Abfließen der Aufschlämmung zu untertauchen. Entfernen Sie die Werkstückbaugruppe aus der Poliermaschine.

Bringen Sie es in das entionisierte Wasser und tauchen Sie es ein, während es untergetaucht ist. Wischen Sie die Werkstückoberfläche mit einem Reinraumtuch ab. Entfernen Sie die blockierte Baugruppe aus dem Bad und spülen Sie sie mit entionisiertem Wasser ab.

Der nächste Schritt besteht darin, das Werkstück zu entblocken. Achten Sie auf die polierte Oberfläche und verwenden Sie eine Unterlegscheibe zum Entblocken, indem Sie sie an der Schnittstelle des Werkstückblocks einführen, um die beiden Teile zu trennen. Sobald es getrennt wurde, entfernen Sie das Klebeband von der Werkstückoberfläche und spülen Sie das Werkstück kräftig mit entionisiertem Wasser ab.

Bevor Sie fortfahren, lassen Sie das Werkstück vertikal an der Luft trocknen. Bereiten Sie sich in der Zwischenzeit darauf vor, die Blockier- und Polierschritte zu wiederholen, um sich mit der anderen Seite des Werkstücks zu befassen. Wenn beide Seiten poliert sind, montieren Sie das Werkstück zur Charakterisierung auf ein Interferometer.

Messen Sie die reflektierte und transmittierte Wellenfront auf beiden Seiten des Werkstücks. Montieren Sie das Werkstück nach dem Interferometer auf einer Helllicht-Inspektionsstation. Messen Sie die Scratch-Dig-Eigenschaften mit optischen Fertigungsstandardmethoden.

Lagern Sie das fertige Werkstück nach der Charakterisierung in einem Behälter, der den Kontakt mit den polierten Oberflächen minimiert. Hier ist die endgültige Ausgabe des konvergenten Polierprotokolls für das quadratische Werkstück. Ein besseres Gefühl für das Geschehene vermitteln diese typischen Anfangs- und Endabbildungen.

Bei 265 Millimetern quadratischen Quarzglasflachen ist PVQ die Höhe von der Spitze bis zur Taloberfläche. Nachdem 1 % der hohen und niedrigen Datenpunkte abgezinst wurden, konvergiert die Prozessreproduzierbarkeit Werkstücke auf die gleiche endgültige Oberflächenzahl, ohne dass Änderungen an den Polierparametern erforderlich sind, und ist unabhängig von der ursprünglichen Oberflächenzahl. Hier finden Sie zusätzliche Vorher-Nachher-Flächenfiguren, die sowohl aus runden als auch aus quadratischen Teilen generiert wurden.

Das konvergente Polierprotokoll kann mit Werkstücken unterschiedlicher Glaszusammensetzungen, -formen, -größen und -endoberflächen verwendet werden. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass dieses relativ einfache Verfahren nur aufgrund der zahlreichen Technologien möglich ist, die eine Konvergenz ermöglichen und eine hohe Oberflächenqualität ermöglichen. Dazu gehören ein neuartiges Formseptum, das Ätzen von Schüttsäuren, das Blockieren von Pitch-Buttons, ein radialer Hub, ein hermetisch abgedichtetes Filtrationssystem für eine Polierkammer mit hoher Luftfeuchtigkeit, eine neuartige chemische Aufschlämmung, eine Stabilisierung und eine In-situ-Ultraschall-Pad-Behandlung.

Einmal gemeistert, kann das konvergente Polieren eine optische Oberfläche in vier Stunden fertigstellen. Das ist ein ganzes Werkstück und eine einzige Acht-Stunden-Schicht. Wir sind in der Lage, flache, symmetrische Kugeln, Kugeln in verschiedenen Formen und Größen und verschiedenen Glaszusammensetzungen zu bearbeiten.