Name: Convergent lucidatura: A Simple, Rapid, massima apertura lucidatura processo di alta qualità ottica Flats and Spheres (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-12-01T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 7 s
Description: Scopri la lucidatura convergente per ottenere superfici ottiche di alta qualità in una sola iterazione. Questo metodo riduce i costi e i tempi rispetto alle tecniche tradizionali, garantendo risultati eccellenti su vetro.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Questo lavoro è stato svolto sotto gli auspici del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti dal Lawrence Livermore National Laboratory nell'ambito del contratto DE-AC52-07NA27344 nell'ambito del programma LDRD.

1. Preparazione di lucidatrice e Slurry Prima di preparare la lucidatura sistema Convergent (specificamente chiamato C onvergent, ho nitial superficie Independent, S Ingle Iterazione, ogue lucidatore R Particle-Free o CISR (si pronuncia &#39;forbice&#39;)) 7,17 installando il pad e setto, condizionata al pad, diluendo e stabilizzare chimicamente slurry, e incorporando la sospensione all&#39;interno del sistema di filtrazione. <ol><li> Sul lucidatrice CISR, aderire un tampone in poliuretano sulla base di granito giro. Aderire pad un bordo prima e applicare una pressione in direzione verso il bordo opposto di minimizzare traferri. Tagliare il pad sovrastante e quindi utilizzare una lama di rasoio e rullo per puntura e rimuovere le bolle d&#39;aria, se necessario. </li><li> La prima volta e dopo ogni ~ 100 hr di lucidatura, condizioni di diamante il pad con un condizionatore di diamante CMP (50 mm di diametro; 0,6 psi pressione applicata; 5 minuti di sosta in ogni sede giro radiale con incrementi di spaziatura 25 millimetri; rotazione giro 25 giri) con acqua DI scorre. </li><li> Tra iterazioni lucidatura, rimuovere eventuali fanghi e prodotti in vetro residui dal pad con un detergente in-situ ad ultrasuoni (~ 2 min di sosta in ogni posizione radiale; rotazione lap 5 giri) con acqua DI scorre. </li><li> Il peso setto forma unica, aderire doppio nastro biadesivo e quindi il materiale setto (esempio vetro pre-tagliati o altro materiale resistente all&#39;usura). Tagliare il nastro in schiuma a sbalzo per abbinare la forma del materiale setto e il peso. Si noti il disegno setto (sia la forma e peso) cambia per le diverse dimensioni del pezzo e giro 7,17. </li><li> Preparare lucidatura liquami di Baume 4 concentrazione (in particolare mescolare in volume ~ 1 parte di ossido di cerio lucidatura liquami e ~ 9 parti di acqua deionizzata (DI) di acqua in un 11 L bucket). Controllare Baume utilizzando un galleggiante Baume. Aggiungere ~ 5 ml di KOH (10 M) per aggiustare il pH a 9,5 e aggiungere ~ 120 ml (1 vol%) di tensioattivo proprietario 19. Regolare il pH e Baume ogni 24 ore di lucidatura. </li><li> Installare secchio con l&#39;impasto preparato nel sistema di filtraggio. Quindi installare i filtri antiparticolato CMP desiderati nel sistema di filtraggio. Lasciare ricircolo slurry all&#39;interno del sistema di filtrazione per diverse ore. </li><li> Particella Misura distribuzione delle dimensioni di liquami (ad esempio, con singola particella tecniche di rilevamento ottico) per garantire la coda della distribuzione è adeguatamente canaglia 9,20 priva di particelle. </li></ol> 2. Preparazione del pezzo (Acquaforte e Blocking) Prima di lucidatura, incidere chimicamente come-ha ricevuto il pezzo di terra fine per ridurre la quantità di rimozione del materiale necessario per eliminare il sub-superficiale di macinazione danno 21. Quindi, bloccare il pezzo (se il rapporto di aspetto (ad esempio, la lunghezza / spessore) è&gt; 10) con una tecnica innovativa pulsante di passo di blocco (PBB) per evitare che il pezzo si pieghi durante il blocco e la lucidatura 22. <ol><li> Etch il pezzo di terra fine (in particolare un 265 x 265 x 8 mm 3 vetro silice fusa piano) in una vasca piena di HF: NH 4 F (6: 1 tamponata etch ossido (BOE) 3x diluito con acqua deionizzata) per 6 ore la rimozione 10 micron di vetro dalla superficie del pezzo. ATTENZIONE! BOE è molto pericoloso; indossare adeguati dispositivi di protezione individuale (DPI). Rimuovere pezzo dal serbatoio di decapaggio e aggressivamente risciacquare il pezzo con acqua deionizzata e lasciare il pezzo all&#39;aria verticale asciugare. </li><li> Controllare il pezzo per danni profondo durante il processo di rettifica con un&#39;ispezione luce brillante in una stanza buia. Se non si trova nessun danno profondo, passare alla fase successiva, altrimenti inviare pezzo indietro per ri-macinare. </li><li> Riscaldare il blocco campo in una pistola per colla a ~ 95 ºC e luogo gocce (detti anche bottoni) di passo (~ 0,06 g) sulla faccia dellablocco piatto in un array di 9 x 9 (81 tasti con 26 millimetri spaziatura). Per pezzi di dimensioni diverse, fare riferimento a progettare le regole per il numero ideale, dimensioni e distanze di pulsante passo 22. Posizionare la piastra di blocco con i pulsanti applicati a faccia in su in forno pre-riscaldato a 70 ºC. </li><li> Applicare il nastro alla faccia del pezzo che non deve essere lucido. Evitare la generazione di bolle d&#39;aria o eccessivamente estendendo il nastro. </li><li> Posizionare il pezzo con la faccia laterale del nastro verso il basso sui pulsanti sulla piastra di bloccaggio in forno. Coprire il pezzo-button-block per ridurre al minimo il flusso convettivo. Dopo 1,5 ore, impostare il forno a raffreddare 10 ºC / hr a temperatura ambiente. Dopo il raffreddamento, lo spessore passo sul pezzo bloccato dovrebbe essere ~ 1 mm. </li></ol> 3. Convergent lucidatura <ol><li> Accendere il sistema di umidità in camera climatica di CISR lucidatrice per impedire liquami si secchi durante la lucidatura e per ridurre al minimo le particelle canaglia graffiare il pezzo. </li><li> Insalto e montare il setto specificamente progettato e preparato in lucidatrice. Installare PBB pezzo in CISR lucidatrice e boma in basso per tenere il pezzo. </li><li> Pezzo Polish sulla CISR per 4 ore in un giro e velocità di rotazione del pezzo abbinato di 25 rpm con una corsa radiale di ~ 75 mm e con un flusso slurry dal sistema di filtrazione di 1 gal / min. NOTA: La piastra di bloccaggio serve anche come il peso di carico sul pezzo corrispondente a 0,6 psi di pressione applicata. </li><li> Spegnere giro e pezzo di rotazione e il flusso di liquami. Rimuovere PBB pezzo dal CISR lucidatrice e immergere in acqua deionizzata bagno riempita. Pulire la superficie del pezzo con un panno camere bianche in immersione. Rimuovere PBB pezzo da bagno e spruzzare risciacquare con acqua deionizzata. </li><li> Deblock pezzo inserendo uno spessore all&#39;interfaccia pezzo-block. Rimuovere il nastro dalla superficie del pezzo. Aggressivamente risciacquare pezzo con acqua deionizzata e asciugare all&#39;aria. </li><li> PBB il volto opponendosi del pezzo, come descritto nella sezione 2. Quindi ripetere poistituisce procedure come descritto nella Sezione 3. </li></ol> 4. metrologia e ispezione <ol><li> Misura riflessa fronte d&#39;onda (cioè, forma della superficie) di entrambi i lati del pezzo così come fronte d&#39;onda trasmessa utilizzando un interferometro. </li><li> Mount pezzo su luminosa stazione di controllo della luce e misurare le proprietà antigraffio / dig usando metodi standard di fabbricazione ottica. Breve etch BOE del pezzo, come descritto nel passaggio 2.1, può essere utilizzato per esporre graffi nascosti per pezzi utilizzati in applicazioni laser ad alta fluenza. Per la misurazione di graffi fini o rugosità sul pezzo, possono essere utilizzati microscopia ottica standard o luce bianca interferometria. </li><li> Conservare completato pezzo in contatto minimizzazione contenitore con la faccia del pezzo. </li></ol>

<ol><li>Thompson, B., Malacara, D. Ch 28. Handbook of optical engineering. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAnderson%2C+D+%22Optical+fabrication%22">Optical fabrication</a>. , CRC Press. (2001).</li>
<li>Karow, H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKarow%2C+H+%22Fabrication+Methods+for+Precision+Optics%22">Fabrication Methods for Precision Optics</a>. , Wiley. (1993).</li>
<li>Brown, N. J. A short course in optical fabrication technology. Optical Society of America Annual Meeting, 1981 Oct 26, Orlando, FL, USA, , Lawrence Livermore National Lab. (1981).</li>
<li>Cook, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+processes+in+glass+polishing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Non-Crystal.+Solids%22%5BJournal%5D)">Chemical processes in glass polishing.</a> J. Non-Crystal. Solids. 120, 152-171 (1990).</li>
<li>Preston, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Structure+of+Abraded+Glass+Surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Trans.+Opt.+Soc%22%5BJournal%5D)">The Structure of Abraded Glass Surfaces.</a> Trans. Opt. Soc. 23 (3), 141-14 (1922).</li>
<li>Suratwala, T., Feit, M., Steele, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+Deterministic+Material+Removal+and+Surface+Figure+During+Fused+Silica+Pad+Polishing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Ceram.+Soc%22%5BJournal%5D)">Toward Deterministic Material Removal and Surface Figure During Fused Silica Pad Polishing.</a> J. Am. Ceram. Soc. 93 (5), 1326-1340 (2010).</li>
<li>Suratwala, T., Steele, R., Feit, M., Desjardin, R., Mason, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Convergent+Pad+Polishing+of+amorphous+fused+silica%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Applied+Glass+Science%22%5BJournal%5D)">Convergent Pad Polishing of amorphous fused silica.</a> International Journal of Applied Glass Science. 3 (1), 14-28 (2012).</li>
<li>Suratwala, T., Feit, M., Steele, R., Wong, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+Temperature+and+Material+Deposit+on+Material+Removal+Uniformity+during+Optical+Pad+Polishing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Ceram.+Soc%22%5BJournal%5D)">Influence of Temperature and Material Deposit on Material Removal Uniformity during Optical Pad Polishing.</a> J. Am. Ceram. Soc. , (2014).</li>
<li>Suratwala, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microscopic+removal+function+and+the+relationship+between+slurry+particle+size+distribution+and+workpiece+roughness+during+pad+polishing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Ceram.+Soc%22%5BJournal%5D)">Microscopic removal function and the relationship between slurry particle size distribution and workpiece roughness during pad polishing.</a> J. Am. Ceram. Soc. 91 (1), 81-91 (2014).</li>
<li>Terrell, E., Higgs, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrodynamics+of+Slurry+Flow+in+Chemical+Mechanical+Polishing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electrochem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Hydrodynamics of Slurry Flow in Chemical Mechanical Polishing.</a> J. Electrochem. Soc. 153 (6), 15-22 (2006).</li>
<li>Runnels, S., Eyman, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tribology+Analysis+of+Chemical+MechanicalPolishing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electrochem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Tribology Analysis of Chemical MechanicalPolishing.</a> J. Electrochem. Soc. 141 (6), 1698-1701 (1994).</li>
<li>Park, S., Cho, C., Ahn, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrodynamic+Analysis+of+Chemical+Mechanical+Polishing+Process%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Tribology+Int%22%5BJournal%5D)">Hydrodynamic Analysis of Chemical Mechanical Polishing Process.</a> J. Tribology Int. 33, 723-730 (2000).</li>
<li>Luo, J., Dornfeld, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+Abrasive+Size+Distribution+in+Chemical+Mechanical+Planarization%3A+Modeling+and+Verification%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+T.+Semicond.+M%22%5BJournal%5D)">Effects of Abrasive Size Distribution in Chemical Mechanical Planarization: Modeling and Verification.</a> IEEE T. Semicond. M. 16 (3), 469-476 (2003).</li>
<li>Luo, J., Dornfeld, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Material+Removal+Mechanism+in+Chemical+Mechanical+Polishing%3A+Theory+and+Modeling%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+T.+Semiconduct.+M%22%5BJournal%5D)">Material Removal Mechanism in Chemical Mechanical Polishing: Theory and Modeling.</a> IEEE T. Semiconduct. M. 14, 112-133 (2001).</li>
<li>Bastaninejad, M., Ahmadi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+the+Effects+of+Abrasive+Size+Distribution%2C+Adhesion%2C+and+Surface+Plastic+Deformation+on+Chemical+Mechanical+Polishing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electrochem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Modeling the Effects of Abrasive Size Distribution, Adhesion, and Surface Plastic Deformation on Chemical Mechanical Polishing.</a> J. Electrochem. Soc. 152 (9), 720-730 (2005).</li>
<li>Sampurno, Y., Sudargho, F., Zhuang, Y., Ashizawa, T., Morishima, H., Philipossian, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+Cerium+Oxide+Particles+Sizes+in+Oxide+Chemical+Mechanical+Planarization%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochem.+Solid+State%22%5BJournal%5D)">Effect of Cerium Oxide Particles Sizes in Oxide Chemical Mechanical Planarization.</a> Electrochem. Solid State. 12 (6), 191-194 (2009).</li>
<li>Suratwala, T., et al. Method and system for Convergent Polishing. US Provisional Patent Application. , 027512-006200US 61454893 (2011).</li>
<li>Suratwala, T., Feit, M., Steele, R. Apparatus and Method for Deterministic Control of Surface Figure During Full Aperture Polishing. US Patent Application. US. , 12/695,986 (2010).</li>
<li>Dylla-Spears, R., Feit, M., Miller, P., Steele, R., Suratwala, T., Wong, L. Method for preventing agglomeration of charged colloids without loss of surface activity. US Provisional Patent Application. , IL-12647 (2012).</li>
<li>Dylla-Spears, R., Wong, L., Miller, P., Feit, M., Steele, R., Suratwala, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Charged+Micelle+Halo+Mechanism+for+Agglomeration+Reduction+in+Metal+Oxide+Particle+Based+Polishing+Slurries%5BTitle%5D)+AND+%22Colloid+Surface+A%22%5BJournal%5D)">Charged Micelle Halo Mechanism for Agglomeration Reduction in Metal Oxide Particle Based Polishing Slurries.</a> Colloid Surface A. 447, 32-43 (2014).</li>
<li>Wong, L., Suratwala, T., Feit, M., Miller, P., Steele, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Effect+of+HF%2FNH4F+Etching+on+the+Morphology+of+Surface+Fractures+on+Fused+Silica%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Non-Crystal.+Solids%22%5BJournal%5D)">The Effect of HF/NH4F Etching on the Morphology of Surface Fractures on Fused Silica.</a> J. Non-Crystal. Solids. 355, 797(2009).</li>
<li>Feit, M., DesJardin, R., Steele, R., Suratwala, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimized+pitch+button+blocking+for+polishing+high-aspect-ratio+optics%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Optimized pitch button blocking for polishing high-aspect-ratio optics.</a> Appl. Opt. 51 (35), 8350-8359 (2013).</li>
<li>Suratwala, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sub-surface+mechanical+damage+distributions+during+grinding+of+fused+silica%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Non-Crystal.+Solids%22%5BJournal%5D)">Sub-surface mechanical damage distributions during grinding of fused silica.</a> J. Non-Crystal. Solids. 352, 5601(2006).</li>
<li>Miller, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Distribution+of+Sub-surface+Damage+in+Fused+Silica%5BTitle%5D)+AND+%22SPIE%22%5BJournal%5D)">The Distribution of Sub-surface Damage in Fused Silica.</a> SPIE. 5991, (2005).</li>
<li>Suratwala, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+Rogue+particles+on+the+sub-surface+damage+of+fused+silica+during+grinding%2Fpolishing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Non-Crystal.+Solids%22%5BJournal%5D)">Effect of Rogue particles on the sub-surface damage of fused silica during grinding/polishing.</a> J. Non-Crystal. Solids. 354, 2003(2008).</li>
<li>Suratwala, T., Miller, P., Ehrmann, P., Steele, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polishing+slurry+induced+surface+haze+on+phosphate+laser+glasses%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Non-Crystal.+Solids%22%5BJournal%5D)">Polishing slurry induced surface haze on phosphate laser glasses.</a> J. Non-Crystal. Solids. 351, 2091-2101 (2004).</li>
</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Come discusso nell&#39;Introduzione, successo di Convergent lucidatura rispetto alla superficie figura coinvolge eliminando o riducendo al minimo tutti i fenomeni che influenzano spaziale materiale non uniformità diversa da quella del pezzo-lap mancata corrispondenza grazie alla forma del pezzo. Se uno qualsiasi di questi fenomeni non è opportunamente attenuato, tramite controllo di processo o mediante tecniche di ingegneria appropriata della lucidatrice, allora il punto di convergenza desiderato non può essere ottenuto...

Le principali fasi di un tipico processo di fabbricazione ottica includono shaping, molatura, lucidatura completa apertura, e, talvolta, piccolo strumento di lucidatura 1-3. Con l'aumento della domanda di componenti ottici di alta qualità per sistemi di imaging e laser, ci sono stati avanzamenti significativi nella fabbricazione ottica negli ultimi decenni. Ad esempio, la precisione, la rimozione del materiale deterministico è ora possibile durante la formatura e processi di rettifica con i progressi in computer a controllo numerico macchine per la formatura (CNC) di vetro. Allo stesso modo, le tecnologie di lucidatura piccolo strumento (ad esempio, computer controllato affioramento ottica (CCOS), ioni capire, e finitura magneto-reologico (MRF)) hanno portato alla rimozione del materiale e controllo deterministico forma della superficie, quindi forte impatto dell'industria di fabbricazione ottica. Tuttavia, la fase intermedia del processo di finitura, lucidatura completa apertura, manca ancora alto determinismo, tipicamente richiedono opticia qualificatins di effettuare molteplici, spesso lunghe, cicli iterativi con più cambiamenti di processo per ottenere la forma della superficie desiderata 1-3. Il gran numero di metodi di lucidatura, variabili di processo, e il complesso chimico e interazioni meccaniche tra il pezzo, giro e liquami 3-4 hanno reso difficile trasformare lucidatura ottica da un 'arte' di una scienza. Per ottenere deterministico lucidatura tutta apertura, il tasso di rimozione materiale deve essere ben compreso. Storicamente, il tasso di rimozione del materiale è stato descritto dalla Preston equazione ampiamente utilizzato 5 <img alt="Equazione 1" fo:content-width="1in" fo:src="/files/ftp_upload/51965/51965eqn1.jpg" src="/files/ftp_upload/51965/51965eqn1.jpg" width="100px"> (1) dove dh / dt è il tasso medio dello spessore di rimozione, k p è la costante Preston, σ O èla pressione applicata, e V r è la velocità relativa media tra il pezzo e il giro. La figura 1 illustra schematicamente i concetti fisici che influenzano di asportazione come descritto Preston equazione, comprese variazioni spaziali e temporali nella velocità e pressione, le differenze tra la la pressione applicata e la distribuzione della pressione che le esperienze pezzo, e gli effetti di attrito 6-8. In particolare, la distribuzione della pressione effettiva sperimentato dal pezzo viene regolato da una serie di fenomeni (descritti in dettaglio altrove 6-8) che incidono fortemente risultante forma della superficie del pezzo. Inoltre, nel Preston equazione, gli effetti di livello microscopici e molecolari vengono ripiegati sostanzialmente costante macroscopica Preston (k p), che influenza il tasso complessivo materiale di rimozione, micro-rugosità, e anche graffi sul pezzo. Diversi studi hanno ampliato il modello di Preston a rendere conto per liquami microscopiche interazioni particelle-pad-pezzo per spiegare di asportazione e microrugosità 9-16. Per ottenere il controllo deterministico della forma della superficie durante la lucidatura completa apertura, ognuno dei fenomeni sopra descritti deve essere compreso, quantificati e quindi controllata. La strategia dietro Convergent lucidatura è di eliminare o ridurre le cause indesiderabili di rimozione del materiale non uniforme, sia attraverso la progettazione lucidatore progettato o controllo di processo, tale che la rimozione è pilotato solo dal disallineamento pezzo giri grazie alla forma del pezzo 7,17- 18. La figura 2 illustra come la forma del pezzo può portare a una convergenza basata sul concetto di mancata corrispondenza pezzo-lap. Si consideri un giro piatta e un pezzo ipotetica di forma complessa mostrato in alto a sinistra. La mancata corrispondenza altezza interfaccia (indicato come il divario, Dh OL) influenza la distribuzione della pressione di interfaccia (σ) come: contenuto "fo: keep-together.within-page =" always "&gt; <img alt="Equazione 2" fo:content-width="1in" fo:src="/files/ftp_upload/51965/51965eqn2.jpg" src="/files/ftp_upload/51965/51965eqn2.jpg" width="100px"> (2) dove H è una costante che descrive la velocità con cui la pressione diminuisce con un aumento gap Dh oL 6. In questo esempio, il pezzo ha la più alta pressione locale in centro (vedi in basso a sinistra della Figura 2), e quindi questa posizione osserverà il più alto tasso di rimozione del materiale iniziale durante la lucidatura. Come materiale viene rimosso, il differenziale di pressione attraverso il pezzo diminuirà a causa di una diminuzione della mancata corrispondenza pezzo giri, e il pezzo convergerà alla forma della teletta. Alla convergenza, la distribuzione della pressione del pezzo, e quindi la rimozione di materiale, sarà uniforme attraverso il pezzo (vedi parte destra della figura 2). Questo esempio è illustrato per un giro piatta, Carner, lo stesso concetto vale per un giro sferica (sia concava o convessa). Di nuovo, questo processo di convergenza funziona solo se sono stati eliminati tutti gli altri fenomeni che influenzano spaziale materiale non-uniformità. Le specifiche attenuanti procedurali e di ingegneria realizzate nel protocollo di lucidatura Convergent sono descritti nella discussione. Il protocollo descritto nel seguente studio è il processo Convergent lucidatura specificamente per 26,5 cm quadrati vetro di silice fusa pezzo a partire da una superficie terra fine. In 8 ore di lucidatura (4 ore / di superficie), questo pezzo può raggiungere una planarità lucido di ~ λ / 2 con elevata qualità superficiale (cioè a bassa densità zero).

<table><tbody><tr><td>MHN 50 mil Tampone in poliuretano</td><td>Eminess Technologies</td><td>PF-MHN15A050L-56</td><td></td></tr><tr><td>Impasto liquido di lucidatura con ossido di cerio</td><td>Fotonica universale</td><td>HASTILITE PO</td><td></td></tr><tr><td>Vetro setto (taglio a getto d'acqua)</td><td>Borofloat ; Schott&nbsp;</td><td></td><td></td>NA</tr><tr><td>Balsamo diamantato</td><td>Morgan Advanced Ceramics&nbsp;</td><td>CMP-25035-SFT</td><td></td></tr><tr><td>Pulitore ad ultrasuoni</td> Sistema <td>di elaborazione sonica avanzata</td><td>URC4</td><td></td></tr><tr><td>Purificazione Cartuccia filtro Optima</td><td>3M</td><td>CMP560P10FC</td><td></td></tr><tr><td>Passo di blocco</td><td>Fotonica universale</td><td>BP1</td><td></td></tr><tr><td>Nastro di blocco</td><td>3M</td><td>#4712</td><td></td></tr><tr><td>Panno per camera bianca</td><td>ITW Texwipe</td><td>AlphaWipe TX1013</td><td></td></tr><tr><td>Sistemi di dimensionamento a particelle</td> <td>ottiche singole</td><td>Accusizer 780 AD</td><td></td></tr></tbody></table>

convergent lucidatura: a simple, rapid, massima apertura lucidatura processo di alta qualità ottica flats &amp; spheres

Convergent Polishing: A Simple, Rapid, Full Aperture Polishing Process of High Quality Optical Flats &amp; Spheres

Convergent lucidatura è un nuovo sistema di lucidatura e metodo per la finitura ottica di vetro piano e sferiche in cui un pezzo, indipendentemente dalla sua forma iniziale (cioè, forma della superficie), convergerà al valore finale superficie con eccellente qualità superficiale sotto, insieme immutabile fisso lucidatura parametri in un unico lucidatura iterazione. Al contrario, convenzionali piena apertura metodi di lucidatura richiedono più spesso lunghe, cicli, iterativi coinvolgono lucidatura, metrologia e di processo modifiche per ottenere la forma della superficie desiderata. Il processo Convergent lucidatura si basa sul concetto di pezzo giri disadattamento altezza conseguente pressione differenziale che diminuisce con la rimozione e risultati nel pezzo convergente alla forma della teletta. Il successo del processo Convergent lucidatura è il risultato della combinazione di un certo numero di tecnologie per rimuovere tutte le fonti di non uniforme asportazione spaziale (eccetto pezzo girinon corrispondente) per la figura di superficie convergenza e ridurre il numero di particelle canaglia nel sistema di basse densità scratch e bassa rugosità. Il processo convergente di lucidatura è stata dimostrata per la realizzazione di due appartamenti e sfere di varie forme, dimensioni e proporzioni su vari materiali in vetro. L&#39;impatto pratico è che i componenti ottici di alta qualità possono essere fabbricate più rapidamente, più volte, con meno di metrologia, e con meno lavoro, con conseguente costi unitari inferiori. In questo studio, il protocollo Convergent lucidatura è specificatamente descritta per la realizzazione di 26,5 centimetri quadrati fusi appartamenti silice da una superficie a terra fino ad un ~ λ / 2 forma della superficie lucidata dopo la lucidatura 4 ore per superficie su un diametro 81 centimetri lucidatrice.

Il protocollo Convergent Polishing sopra descritto permette una massa fusa pezzo di silice (in questo caso da 26,5 cm quadrati) da lucidare, in una singola iterazione di 4 ore per superficie, ad una planarità picco-valle del ~ λ / 2 (~ 330 nm) per le basse pezzi proporzioni e ~ 1λ (~ 633 nm) per alto rapporto di aspetto pezzi (vedi figura 3). Ancora una volta, questo processo converge ripetutamente pezzi alla stessa figura finale superficie senza richiedere modifiche ai parametri lucidatura ed è indipen...

Viene descritto un nuovo processo di lucidatura ottica, chiamato "Lucidatura convergente", che consente una lucidatura più rapida e a basso costo. A differenza dei processi di lucidatura convenzionali, la lucidatura convergente consente di lucidare un pezzo di vetro in un'unica iterazione e con un'elevata qualità superficiale fino alla sua figura superficiale finale senza richiedere modifiche ai parametri di lucidatura.

Convergent lucidatura: A Simple, Rapid, massima apertura lucidatura processo di alta qualità ottica Flats &amp; Spheres

Convergent Polishing is a novel polishing system and method for finishing flat and spherical glass optics in which a workpiece, independent of its initial ...

L'obiettivo generale della lucidatura convergente è quello di lucidare un pezzo di vetro da una superficie rettificata alla sua forma finale lucidata con un'eccellente qualità superficiale, indipendentemente dalla sua forma superficiale iniziale in una sola iterazione. Ciò si ottiene con l'implementazione di una lucidatrice che utilizza tecnologie per ridurre le complessità associate alla lucidatura tradizionale. Una fase importante per la lucidatura convergente consiste nella preparazione di un peso del setto specifico del pezzo per la lucidatrice, che compensa l'usura del tampone e consente una temperatura e una distribuzione del fango più uniformi.Successivamente, la lucidatura viene eseguita in base a una serie fissa di parametri al fine di ottenere la convergenza alla cifra superficiale finale desiderata attraverso un processo di rinormalizzazione della pressione naturale, i risultati mostrano che i pezzi da lavorare in vetro smerigliato quadrato da 265 millimetri raggiungono ripetutamente un picco di 330 nanometri alla figura della superficie della valle in un'iterazione di lucidatura di quattro ore. Il vantaggio principale della lucidatura di conversione rispetto ai metodi esistenti come la lucidatura convenzionale a tutta apertura, è che il pezzo raggiunge un'eccellente figura e qualità superficiale con un insieme fisso di parametri di lucidatura in un'unica iterazione, portando a un processo di finitura più rapido e a basso costo. Al contrario, i metodi convenzionali di lucidatura a tutta apertura richiedono più cicli iterativi di lucidatura, metrologia e modifiche di processo da parte di un ottico esperto.La lucidatura convergente è resa possibile solo dalla riduzione delle complessità intrinseche della lucidatura convenzionale, come mostrato nell'illustrazione in tutti i riquadri da questo a questo, che comporta l'uso di tecnologie che eliminano lo spazio in omogeneità della rimozione del materiale dei diversi meccanismi. Inoltre, viene impedito l'ingresso di particelle non autorizzate nel sistema di lucidatura e quelle create durante il processo di lucidatura vengono rimosse attivamente. Questo porta a graffi minimi o nulli e superfici a bassa rugosità.Questo protocollo prevede l'uso della lucidatrice convergente a forbice per ottenere una superficie piana e lucida con una misurazione da picco a valle di 330 nanometri e una bassa densità di graffi. La lucidatrice ha una base a sovrapposizione in granito ricoperta da un tampone di lucidatura in poliuretano con uno spessore di 50 mil. Una caratteristica principale della lucidatrice è il peso del setto specifico per il lavoro, che ha una forma e un peso diversi a seconda sia del pezzo da lavorare che delle dimensioni del giro.Il pezzo per questa dimostrazione è un piatto di vetro di silice fusa da 265 x 265 x otto millimetri cubi. Il tampone di lucidatura deve essere condizionato prima del primo utilizzo e dopo circa 100 ore di lucidatura. Per fare ciò, utilizzare un diamante rotondo da 50 millimetri fissato, lucidatura meccanica chimica abrasiva o condizionatore CMP fissato a un peso.Il peso fornisce una pressione di 0,6 libbre per pollice quadrato e si inserisce nel supporto ad anello della lucidatrice. Avviare il flusso di acqua deionizzata e ruotare il giro a 25 giri/min. Dopo ogni cinque minuti di condizionamento in una posizione, spostare il condizionatore radialmente di 25 millimetri.Dopo il condizionamento e la rimozione dell'apparato di condizionamento, il tampone è pronto per essere pulito con un pulitore a ultrasuoni. Far ruotare il giro a cinque giri/min con acqua deionizzata che scorre. Applicare il pulitore a ultrasuoni per due minuti in ogni posizione radiale per rimuovere i residui di liquame e prodotti in vetro.Dopo aver pulito il tampone, prestare attenzione al peso del setto personalizzato. Per il pezzo da lavorare, il peso del setto e un pezzo corrispondente di materiale del setto saranno applicati l'uno all'altro. Per fare ciò, far aderire il nastro biadesivo in schiuma alla superficie del peso, tagliare qualsiasi nastro in schiuma sporgente in modo che corrisponda alla forma del materiale e al peso.Quando la superficie è coperta, allineare il peso e il materiale del setto e fissarli. Successivamente, preparare l'impasto di lucidatura di biossido di sirio e acqua deionizzata per aumentare la concentrazione di quattro in un secchio da 11 litri. Per regolare il pH a 9,5, aggiungere circa cinque gocce di idrossido di potassio a 10 molari.Inoltre, aggiungi circa 120 millilitri di tensioattivo. Controllare la concentrazione di bome utilizzando un galleggiante bome con il liquame desiderato installato nel sistema di filtrazione, verificare che il sistema di filtrazione disponga dei filtri antiparticolato CMP desiderati. Quindi avviare la circolazione del liquame nel sistema e lasciarlo continuare per diverse ore quando il liquame ha circolato Per un po', raccogliere un campione dal serbatoio del liquame per l'analisi.Effettua una misurazione della distribuzione granulometrica, ad esempio, con questo strumento di rilevamento ottico a singola particella, la distribuzione dovrebbe mostrare che l'estremità finale della distribuzione è priva di particelle più grandi. Qui, i punti dati verdi sono rappresentativi del liquame utilizzato per questo protocollo. La preparazione del pezzo inizia con l'incisione utilizzando una quantità di ossido tamponato, mordenzatura sufficiente a coprire il pezzo, immergere il pezzo da lavorare nell'incisione e tenerlo lì per sei ore per rimuovere 10 micrometri dalla superficie.Dopo aver recuperato il pezzo da lavorare dal bordo vasca, sciacquarlo energicamente con acqua deionizzata. Lasciare asciugare il pezzo all'aria verticalmente se il pezzo passa. Ispezione, procedere alla preparazione per il blocco preriscaldando un forno a 70 gradi Celsius.Nel frattempo, in una pistola per colla, il passo di blocco del calore a 95 gradi Celsius per applicazione sulla piastra di bloccaggio dalla lucidatrice. Quando è pronto, segui uno schema pre-pianificato per posizionare goccioline di pece bloccante sulla sua faccia. Per questa dimostrazione, le goccioline dovrebbero formare una matrice nove per nove con una spaziatura di 26 millimetri.Con le goccioline fatte e rivolte verso l'alto, posizionare la piastra di bloccaggio nel forno a 70 gradi Celsius. Ora lavora con il pezzo in lavorazione per applicare il nastro adesivo sulla faccia che non deve essere lucidata quando si applica il nastro, evitare di generare bolle d'aria o allungare il nastro. Al termine della nastratura, il pezzo da lavorare è pronto per essere apposto sulla piastra di bloccaggio che è stata recuperata dal forno.Posizionalo con il nastro adesivo rivolto verso il basso sulle goccioline sulla piastra di bloccaggio. Mettere il gruppo in forno per 1,5 ore a 70 gradi Celsius. Quindi lasciarlo raffreddare a 10 gradi Celsius all'ora a temperatura ambiente.Quindi coprire il gruppo per ridurre al minimo il flusso convettivo. Sulla lucidatrice, accendere il sistema di umidità nella camera ambientale per evitare che il liquame si asciughi. Quindi, installare e montare il peso del setto preparato nella lucidatrice.Una volta che il pezzo da lavorare bloccato è a temperatura ambiente, installarlo nella lucidatrice e abbassare il braccio per tenerlo in posizione. Avviare il flusso di liquame dal sistema di filtrazione a una velocità di un gallone al minuto. Lucidare il pezzo utilizzando una velocità di rotazione di 25 giri/min e una corsa radiale di 75 millimetri.Continua per quattro ore. Al termine delle quattro ore, avere pronto un bagno di acqua deionizzata sufficiente per immergere il gruppo pezzo con il movimento del giro e il deflusso del liquame. Rimuovere il gruppo pezzo dalla lucidatrice.Portalo nell'acqua deionizzata e immergilo mentre è sommerso. Pulire la superficie del pezzo con un panno per camera bianca. Rimuovere il gruppo ostruito dalla vasca e risciacquare a spruzzo con acqua deionizzata.Il passo successivo consiste nello sblocco del pezzo. Fare attenzione alla superficie lucidata e utilizzare uno spessore per il deblocking inserendolo all'interfaccia del blocco pezzo per separare i due pezzi. Una volta separato, rimuovere il nastro dalla superficie del pezzo e sciacquare energicamente il pezzo con acqua deionizzata.Prima di continuare, lasciare asciugare il pezzo all'aria verticalmente. Nel frattempo, preparati a ripetere i passaggi di blocco e lucidatura per affrontare l'altro lato del pezzo da lavorare. Quando entrambi i lati sono stati lucidati, montare il pezzo da lavorare su un interferometro per la caratterizzazione.Misurare il fronte d'onda riflesso e trasmesso su entrambi i lati del pezzo. Dopo l'interferometro, montare il pezzo su una stazione di ispezione a luce intensa. Misura le proprietà di scavo del graffio utilizzando i metodi standard di fabbricazione ottica.Dopo la caratterizzazione, conservare il pezzo finito in un contenitore che riduca al minimo il contatto con le superfici lucide. Ecco l'output finale del protocollo di lucidatura convergente per il pezzo quadrato. Un'idea migliore di ciò che è accaduto è fornita da queste tipiche figure superficiali iniziali e finali.Per piane di silice fusa quadrate da 265 millimetri, PVQ è l'altezza della superficie da picco a valle. Dopo aver scontato l'1% dei punti dati alti e bassi, la riproducibilità del processo converge i pezzi alla stessa cifra finale della superficie senza richiedere modifiche ai parametri di lucidatura ed è indipendente dalla cifra iniziale della superficie. Qui ci sono ulteriori figure di superficie prima e dopo generate da pezzi rotondi e quadrati.Il protocollo di lucidatura convergente può essere utilizzato con pezzi di varie composizioni di vetro, forme, dimensioni e figure superficiali finali. È importante ricordare che questa procedura relativamente semplice è possibile solo grazie alle numerose tecnologie che consentono il funzionamento della convergenza e un'elevata qualità della superficie. Questi includono un setto di nuova forma, incisione acida alla rinfusa, blocco del pulsante del passo, corsa radiale, sigillatura ermetica, camera di lucidatura ad alta umidità, sistema di filtrazione ingegnerizzato, nuovo impasto chimico, stabilizzazione e trattamento a ultrasuoni in situ.Una volta padroneggiata, la lucidatura convergente può completare una superficie ottica in quattro ore. Si tratta di un intero lavoro e di un singolo turno di otto ore. Possiamo rifinire piani, sfere simmetriche e sfere di diverse forme e dimensioni e diverse composizioni di vetro.

convergent-polishing-simple-rapid-full-aperture-polishing-process

Research

Ricerca

JoVE Journal

Engineering

Ingegneria

Si descrivono l'uso di una tecnica di anidride carbonica reflow laser per fabbricare cavità risonanti silice, incluse autoportante microsfere e on-chip microtoroids. Il metodo di reflow rimuove le imperfezioni della superficie, che consente lunghi tempi di vita dei fotoni all'interno di entrambi i dispositivi. I dispositivi ultra risultanti hanno fattori di alta qualità, consentendo applicazioni che vanno dalle telecomunicazioni alla rilevazione di agenti biologici.

Fabbricazione di Microrisonatori silice Ultra High Quality Factor

Le tecniche personalizzate sviluppate nel nostro laboratorio per la costruzione di sistemi fotonici a microonde sulla base di ultra-alto Q galleria dei sussurri modalità risonatori sono presentati. I protocolli per ottenere e caratterizzare questi risuonatori sono dettagliate, e una spiegazione di alcune delle loro applicazioni in fotonica a microonde è dato.

Microonde Photonics sistemi basati su risonatori-galleria-mode Whispering

Grandi interferometri laser sono in costruzione per creare un nuovo tipo di astronomia basata sulle onde gravitazionali. La loro sensibilità, come per molti altri esperimenti di alta precisione, si sta avvicinando ai limiti fondamentali del rumore come la vibrazione atomica dei loro componenti. Siamo all'avanguardia nelle tecnologie per superare questi limiti utilizzando nuove forme di raggi laser.

La generazione di ordine superiore Laguerre-Gauss fasci ottici ad alta precisione Interferometria

La scalabilità e la risoluzione delle tecniche convenzionali di manipolazione ottica sono limitate dalla diffrazione. Eludiamo il limite di diffrazione e descriviamo un metodo per trasportare otticamente nanoparticelle attraverso un chip utilizzando una superficie d'oro modellata con un percorso di risonatori plasmonici a forma di C ravvicinati.

Fabbricazione e funzionamento di un nano-ottica Nastro trasportatore

Descriviamo la costruzione di una rapida spettrometro di continuo-fluttui-stimolato--scattering Brillouin (CW-SBS). Lo spettrometro impiega singola frequenza laser a diodi e un filtro notch-vapor atomico di acquisire spettri di trasmissione dei campioni torbidi/non-torbido con alta risoluzione spettrale a velocità fino a 100 volte più velocemente rispetto a quelli di spettrometri CW-SBS esistenti. Questo miglioramento consente analisi materiale Brillouin ad alta velocità.<br...

Ad alta velocità continuo-fluttui stimolato Brillouin Scattering spettrometro per analisi materiali

Sono presentati i protocolli per la sintesi di microsfere da polimeri, la manipolazione delle microsfere e le misure di micro-fotoluminescenza.

Fabbricazione di microsfere di polimeri per risonatore ottico e applicazioni laser

Gli sferoidi tumorali stanno diventando sempre più utilizzati per valutare le interazioni cellula tumorale-microambiente e la risposta terapeutica. Il presente protocollo descrive un metodo robusto ma semplice per l'imaging semi-ad alto rendimento di sferoidi tumorali 3D utilizzando la rapida compensazione ottica.

Clearing ottico rapido per l'analisi semi-ad alto rendimento degli sferoidi tumorali

La lucidatura al plasma è una tecnologia di lavorazione superficiale promettente, particolarmente adatta per la stampa 3D di pezzi porosi in lega di titanio. Può rimuovere polveri semi-fuse e strati di ossido ablativo, riducendo così efficacemente la rugosità superficiale e migliorando la qualità della superficie.

La lucidatura al plasma come nuova opzione di lucidatura per ridurre la rugosità superficiale della lega di titanio porosa per la stampa 3D

Questo articolo presenta un protocollo per valutare gli effetti di diversi metodi di produzione (PMMA polimerizzato termicamente, PMMA fresato CAD-CAM e resina stampata in 3D) e tecniche di lucidatura (carte abrasive al carburo di silicio a grana 600, 800 e 1000) sulla rugosità superficiale (Ra) dei materiali di base in resina utilizzati per le protesi totali.

Impatto delle tecniche di fabbricazione e delle procedure di lucidatura sulla rugosità superficiale delle resine per basi protesiche

Questo protocollo descrive la fabbricazione di una finestra di imaging integrata impiantabile utilizzando la stampa laser 3D. La finestra è costituita da un sistema di microlenti accoppiate a micro-scaffold. Il metodo prevede la polimerizzazione a due fotoni (2PP) del fotoresist biocompatibile SZ2080 in una sequenza continua, ottimizzando l'efficienza di produzione e l'allineamento tra i diversi componenti.

Microfabbricazione di ottiche impiantabili integrate in una finestra di imaging microstrutturato per l'imaging avanzato in vivo

Scopri la lucidatura convergente per ottenere superfici ottiche di alta qualità in una sola iterazione. Questo metodo riduce i costi e i tempi rispetto alle tecniche tradizionali, garantendo risultati eccellenti su vetro.

Convergent lucidatura: A Simple, Rapid, massima apertura lucidatura processo di alta qualità ottica Flats & Spheres

Esplora altri video