Convergent Polissage: un simple, processus rapide, pleine ouverture de polissage de haute qualité optiques Flats & Sphères

L’objectif global du polissage convergent est de polir une pièce en verre à partir d’une surface meulée jusqu’à sa forme polie finale avec une excellente qualité de surface, quelle que soit sa forme de surface initiale, en une seule itération. Ceci est réalisé grâce à la mise en œuvre d’une polisseuse utilisant des technologies permettant de réduire les complexités associées au polissage traditionnel. Une étape importante pour le polissage convergent consiste à préparer un poids de septum spécifique à la pièce pour la polisseuse, ce qui compense l’usure du tampon et permet une température et une distribution plus uniformes de la température et de la boue.

Ensuite, le polissage est effectué selon un ensemble fixe de paramètres afin d’obtenir une convergence vers la figure de surface finale souhaitée grâce à un processus naturel de renormalisation de la pression, les résultats montrent que les pièces en verre dépoli de 265 millimètres carrés atteignent à plusieurs reprises un pic de 330 nanomètres à la surface de la vallée en une itération de polissage de quatre heures. Le principal avantage du polissage de conversion par rapport aux méthodes existantes telles que le polissage conventionnel à pleine ouverture, est que la pièce atteint une excellente figure de surface et une excellente qualité sous un ensemble fixe de paramètres de polissage en une seule itération, ce qui permet un processus de finition plus rapide et moins coûteux. En revanche, les méthodes conventionnelles de polissage à pleine ouverture nécessitent plusieurs cycles itératifs de polissage, de métrologie et de modifications de processus par un opticien qualifié.

Le polissage convergent n’est rendu possible que par la réduction des complexités inhérentes au polissage conventionnel, comme le montre l’illustration dans tous les encadrés de ceci à cela, impliquant l’utilisation de technologies qui éliminent l’homogénéité spatiale de l’enlèvement de matière des différents mécanismes. De plus, les particules indésirables ne peuvent pas pénétrer dans le système de polissage et celles créées pendant le processus de polissage sont activement éliminées. Cela entraîne peu ou pas de rayures et des surfaces à faible rugosité.

Ce protocole implique l’utilisation de la polisseuse convergente à ciseaux pour obtenir une surface polie plane avec une mesure de crête à vallée de 330 nanomètres et une faible densité de rayures. La polisseuse a une base à recouvrement en granit qui est recouverte d’un tampon de polissage en polyuréthane d’une épaisseur de 50 mil. L’une des principales caractéristiques de la polisseuse est le poids du septum spécifique à la tâche, qui a une forme et un poids différents en fonction de la pièce et de la taille des tours.

La pièce de cette démonstration est un verre de silice fondu plat de 265 x 265 x huit millimètres cubes. Le tampon de polissage doit être conditionné avant sa première utilisation et toutes les 100 heures environ de polissage. Pour ce faire, utilisez un diamant rond de 50 millimètres fixé, un polissage mécanique chimique abrasif ou un conditionneur CMP collé à un poids.

Le poids fournit une pression de 0,6 livre par pouce carré et s’insère dans le support annulaire de la polisseuse. Démarrez l’écoulement de l’eau déminéralisée et tournez le tour à 25 tr/min. Après toutes les cinq minutes de conditionnement à un endroit, déplacez le conditionneur radialement de 25 millimètres.

Après le conditionnement et le retrait de l’appareil de conditionnement, le tampon est prêt à être nettoyé avec un nettoyeur à ultrasons. Faites tourner le tour à cinq tr/min avec de l’eau désionisée qui s’écoule. Appliquez le nettoyeur à ultrasons pendant deux minutes à chaque emplacement radial pour éliminer les boues et les produits en verre résiduels.

Après avoir nettoyé le coussinet, portez votre attention sur le poids du septum personnalisé. Pour la pièce à usiner, le poids du septum et un morceau de matériau de septum correspondant seront fixés l’un à l’autre. Pour ce faire, collez du ruban adhésif en mousse double face à la surface de la garniture de poids, tout ruban en mousse en surplomb pour correspondre à la forme du matériau et au poids.

Lorsque la surface est couverte, alignez le poids et le matériau du septum et fixez-les. Ensuite, préparez la boue de polissage de dioxyde de sirium et d’eau déminéralisée pour obtenir une concentration de quatre dans un seau de 11 litres. Pour ajuster le pH à 9,5, ajoutez environ cinq gouttes d’hydroxyde de potassium à 10 molaires.

Ajoutez également environ 120 millilitres de tensioactif. Vérifiez la concentration du bome à l’aide d’un flotteur bome avec la boue souhaitée installée dans le système de filtration, vérifiez que le système de filtration dispose des filtres à particules CMP souhaités. Ensuite, commencez la circulation de la boue dans le système et laissez-la continuer pendant plusieurs heures lorsque la boue a circulé Pendant un certain temps, prélevez un échantillon de la cuve à lisier pour analyse.

Effectuez une mesure de la distribution granulométrique, par exemple, avec cet instrument de détection optique à particule unique, la distribution devrait montrer que l’extrémité inférieure de la distribution est exempte de particules plus grosses. Ici, les points de données verts sont représentatifs de la boue utilisée pour ce protocole. La préparation de la pièce commence par la gravure à l’aide d’une quantité d’oxyde tamponné, une gravure suffisante pour couvrir la pièce, immerger la pièce dans la gravure et la maintenir là pendant six heures pour enlever 10 micromètres de la surface.

Après avoir récupéré la pièce du réservoir de bord, rincez-la vigoureusement à l’eau déminéralisée. Laissez la pièce sécher à l’air libre verticalement si la pièce passe. Inspection, préparez-vous au blocage en préchauffant un four à 70 degrés Celsius.

Pendant ce temps, dans un pistolet à colle, le pas de blocage de la chaleur à 95 degrés Celsius par application sur la plaque de blocage de la polisseuse. Lorsque vous êtes prêt, suivez un schéma pré-planifié pour placer des gouttelettes de poix bloquantes sur son visage. Pour cette démonstration, les gouttelettes doivent former un réseau de neuf par neuf avec un espacement de 26 millimètres.

Avec les gouttelettes formées et vers le haut, placez la plaque de blocage dans le four à 70 degrés Celsius. Travaillez maintenant avec la pièce pour appliquer du ruban sur la face qui ne doit pas être polie lors de l’application du ruban, évitez de générer des bulles d’air ou d’étirer le ruban. Une fois le ruban adhésif terminé, la pièce est prête à être fixée à la plaque de blocage qui a été récupérée du four.

Placez-le côté ruban adhésif vers le bas sur les gouttelettes sur la plaque de blocage. Placez l’ensemble au four pendant 1,5 heure à 70 degrés Celsius. Ensuite, laissez-le refroidir à 10 degrés Celsius par heure à température ambiante.

Couvrez ensuite l’ensemble pour minimiser le flux convectif. Au niveau de la polisseuse, allumez le système d’humidité dans la chambre environnementale pour éviter que la boue ne sèche. Ensuite, installez et montez le poids de septum préparé dans la polisseuse.

Une fois que la pièce bloquée est à température ambiante, installez-la dans la polisseuse et abaissez la flèche pour la maintenir en place. Démarrez le débit de boue du système de filtration à un taux d’un gallon par minute. Polissez la pièce à l’aide d’une vitesse de rotation de 25 tr/min et d’une course radiale de 75 millimètres.

Continuez ainsi pendant quatre heures. Au bout de quatre heures, préparez un bain d’eau déminéralisée suffisant pour immerger l’ensemble de la pièce avec le mouvement de recouvrement et l’écoulement de la boue. Retirez l’ensemble de pièces de la polisseuse.

Apportez-le à l’eau déminéralisée et immergez-le pendant qu’il est immergé. Essuyez la surface de la pièce avec un chiffon pour salle blanche. Retirez l’ensemble bloqué du bain et rincez-le par pulvérisation à l’eau déminéralisée.

L’étape suivante consiste à débloquer la pièce. Faites attention à la surface polie et utilisez une cale pour le déblocage en l’insérant à l’interface du bloc de pièce pour séparer les deux pièces. Une fois qu’il a été séparé, retirez le ruban de la surface de la pièce et rincez vigoureusement la pièce à l’eau déminéralisée.

Avant de continuer, laissez la pièce sécher à l’air libre. Pendant ce temps, préparez-vous à répéter les étapes de blocage et de polissage pour traiter l’autre côté de la pièce. Lorsque les deux côtés ont été polis, montez la pièce sur un interféromètre pour la caractérisation.

Mesurez le front d’onde réfléchi et transmis des deux côtés de la pièce. Après l’interféromètre, montez la pièce sur une station d’inspection à lumière vive. Mesurez les propriétés d’excavation des rayures à l’aide de méthodes standard de fabrication optique.

Après la caractérisation, stockez la pièce terminée dans un récipient qui minimise le contact avec les surfaces polies. Voici le résultat final du protocole de polissage convergent pour la pièce carrée. Une meilleure idée de ce qui s’est passé est fournie par ces figures de surface initiales et finales typiques.

Pour les plats de silice fondue de 265 millimètres carrés, le PVQ est la hauteur de surface du sommet à la vallée. Une fois que 1 % des points de données hauts et bas ont été actualisés, la reproductibilité du processus fait converger les pièces vers la même figure de surface finale sans nécessiter de modifications des paramètres de polissage et est indépendante de la valeur de surface initiale. Voici d’autres figures de surface avant et après générées à partir de pièces rondes et carrées.

Le protocole de polissage convergent peut être utilisé avec des pièces de différentes compositions, formes, tailles et figures de surface finales. Il est important de se rappeler que cette procédure relativement simple n’est possible que grâce aux nombreuses technologies permettant de faire converger et d’obtenir une qualité de surface élevée. Il s’agit notamment d’un septum de forme nouvelle, d’une gravure à l’acide en vrac, d’un blocage du bouton de pas, d’une course radiale, d’un système de filtration hermétiquement scellé et d’une chambre de polissage à haute humidité, d’une nouvelle suspension chimique, d’une stabilisation et d’un traitement par ultrasons in situ.

Une fois maîtrisé, le polissage convergent permet de finir une surface optique en quatre heures. Il s’agit d’un travail complet et d’un seul quart de travail de huit heures. Nous pouvons finir des plats, des sphères symétriques, des sphères de différentes formes et tailles et différentes compositions de verre.