1 декабря 2014 г.
Описан новый процесс оптической полировки, называемый "Convergent Polishing", который обеспечивает более быструю и дешевую полировку. В отличие от обычных процессов полировки, конвергентная полировка позволяет отполировать стеклянную деталь за одну итерацию и с высоким качеством поверхности до конечного результата без изменения параметров полировки.
Общая цель конвергентной полировки заключается в полировке стеклянной детали от шлифованной поверхности до окончательной полированной формы с превосходным качеством поверхности, независимо от ее исходной формы поверхности, всего за одну итерацию. Это достигается за счет внедрения полировщика с использованием технологий снижения сложностей, связанных с традиционной полировкой. Важным этапом конвергентной полировки является подготовка определенного веса перегородки заготовки для полировщика, что компенсирует износ накладки и обеспечивает более равномерное распределение температуры и пульпы.
Затем полировка выполняется по фиксированному набору параметров, чтобы достичь сходимости к конечной желаемой площади поверхности с помощью естественного процесса повторной нормализации давления, результаты показывают, что детали из матового стекла площадью 265 мм многократно достигают пика поверхности до долины 330 нанометров за одну четырехчасовую итерацию полировки. Основное преимущество конверсионной полировки по сравнению с существующими методами, такими как обычная полировка с полной апертурой, заключается в том, что заготовка достигает отличной формы поверхности и качества при фиксированном наборе параметров полировки за одну итерацию, что приводит к более быстрому и дешевому процессу отделки. В отличие от этого, обычные методы полировки с полной апертурой требуют нескольких итеративных циклов полировки, метрологии и изменения процесса квалифицированным оптиком.
Конвергентная полировка стала возможной только благодаря уменьшению сложностей, присущих традиционной полировке, как показано на рисунке во всех коробках от этого до этого, с использованием технологий, которые устраняют пространственную однородность материала при удалении различных механизмов. Кроме того, посторонние частицы не попадают в систему полировки, а любые образовавшиеся в процессе полировки активно удаляются. Это приводит к незначительному появлению царапин или их отсутствию и низкой шероховатости поверхностей.
Этот протокол включает в себя использование конвергентной полировальной машины с ножницами для достижения плоской полированной поверхности с измерением пика до впадины 330 нанометров и низкой плотностью царапин. Полировальная машина имеет гранитное основание внахлестку, которое покрыто полиуретановой полировальной губкой толщиной 50 мил. Принципиальной особенностью полировального станка является специфичный для работы вес перегородки, который имеет различную форму и вес в зависимости как от заготовки, так и от размеров внахлест.
Заготовкой для этой демонстрации является плоское плавленое кварцевое стекло размером 265 на 265 на 265 на восемь кубических миллиметров. Полировальный круг следует кондиционировать перед первым использованием и примерно через каждые 100 часов полировки. Для этого используйте 50-миллиметровый фиксированный круглый алмаз с абразивной химической механической полировкой или кондиционер CMP, прикрепленный к грузу.
Груз обеспечивает давление 0,6 фунта на квадратный дюйм и помещается в кольцевое крепление полировальной машины. Запустите поток деионизированной воды и вращайте круг со скоростью 25 оборотов в минуту. После каждых пяти минут кондиционирования в одном месте перемещайте кондиционер в радиальном направлении на 25 миллиметров.
После кондиционирования и снятия кондиционирующего аппарата губка готова к очистке с помощью ультразвукового очистителя. Пусть нахлест вращается со скоростью пять оборотов в минуту под потоком деионизированной воды. Нанесите ультразвуковой очиститель на две минуты на каждое радиальное место, чтобы удалить остатки суспензии и стеклянных изделий.
После очистки прокладки обратите внимание на изготовленный на заказ груз перегородки. Для заготовки груз перегородки и соответствующий кусок материала перегородки будут прикреплены друг к другу. Для этого приклейте двухстороннюю поролоновую ленту к поверхности груза, обрежьте любой нависающий пенопластовый скотч, чтобы он соответствовал форме материала и весу.
Когда поверхность будет покрыта, совместите груз и материал перегородки и закрепите их. Далее приготовьте полировальную кашицу из диоксида сирия и деионизированной воды до концентрации четыре в ведре объемом 11 литров. Чтобы отрегулировать pH до 9,5, добавьте примерно пять капель 10 молярного гидроксида калия.
Также добавьте около 120 миллилитров поверхностно-активного вещества. Проверьте концентрацию боме с помощью поплавка с нужной суспензией, установленной в систему фильтрации, убедитесь, что в системе фильтрации установлены желаемые фильтры частиц CMP. Затем начните циркуляцию навозной жижи в системе и оставьте ее на несколько часов, когда суспензия начнет циркулировать На некоторое время соберите образец из резервуара для навозной жижи для анализа.
Произведите измерение распределения частиц по размерам, например, с помощью этого оптического датчика с одной частицей, распределение должно показать, что в конце распределения нет более крупных частиц. Здесь зеленые точки данных представляют суспензию, используемую для этого протокола. Подготовка заготовки начинается с травления с использованием количества буферного оксида, травления, достаточного для покрытия детали, погружают заготовку в травление и выдерживают ее там в течение шести часов для удаления 10 микрометров от поверхности.
После извлечения заготовки из краевого бака энергично промойте ее деионизированной водой. Дайте изделию высохнуть на воздухе в вертикальном положении, если оно пройдет. Осмотр, приступайте к подготовке к блокировке, предварительно разогрев духовку до 70 градусов Цельсия.
Тем временем в клеевом пистолете термоблокирующий смол до 95 градусов Цельсия за одно нанесение на блокирующую пластину от полировщика. Когда все будет готово, следуйте заранее запланированной схеме, чтобы нанести капли блокирующего смолы на его поверхность. Для этой демонстрации капли должны образовать матрицу девять на девять с шагом 26 миллиметров.
Сделав капли лицевой стороной вверх, поместите блокирующую пластину в духовку при температуре 70 градусов Цельсия. Теперь в работе с заготовкой наклейте скотч на ту грань, которая не подлежит полировке при наложении ленты, не допуская образования пузырьков воздуха или растяжения ленты. Когда обклеивание обмотки завершено, заготовка готова к прикреплению к блокирующей пластине, извлеченной из печи.
Поместите его лентой вниз на капли на блокирующей пластине. Поместите сборку в духовку на 1,5 часа при температуре 70 градусов Цельсия. Затем охладите его до 10 градусов по Цельсию в час до комнатной температуры.
Затем накройте сборку, чтобы свести к минимуму конвективный поток. На полировальной машине включите систему увлажнения в климатической камере, чтобы предотвратить высыхание суспензии. Далее установите и смонтируйте подготовленный грузик перегородки в полировальную машину.
Как только заблокированная заготовка достигнет комнатной температуры, установите ее в полировальную машину и опустите стрелу, чтобы удержать ее на месте. Запуск потока пульпы из системы фильтрации со скоростью один галлон в минуту. Отполируйте заготовку, используя скорость вращения 25 об/мин и радиальный ход 75 миллиметров.
Продолжайте в том же духе в течение четырех часов. По истечении четырех часов подготовьте ванну с деионизированной водой, достаточную для погружения заготовки в узел с помощью движения внахлест и стекания суспензии. Снимите заготовку в сборе с полировальной машины.
Поместите его в деионизированную воду и погрузите в воду, пока он погружен в воду. Протрите поверхность заготовки чистой комнатной тряпкой. Выньте заблокированный узел из ванны и промойте распылением деионизированной водой.
Следующим этапом является деблокировка заготовки. Будьте осторожны с полированной поверхностью и используйте прокладку для устранения блокировки, вставив ее в интерфейс блока заготовки, чтобы разделить две части. После того, как она будет отделена, снимите ленту с поверхности заготовки и энергично промойте заготовку деионизированной водой.
Прежде чем продолжить, дайте заготовке высохнуть на воздухе в вертикальном положении. Тем временем приготовьтесь повторить шаги блокировки и полировки, чтобы справиться с другой стороной заготовки. Когда обе стороны будут отполированы, установите заготовку на интерферометр для определения характеристик.
Измерьте отраженный и прошедший волновой фронт с обеих сторон заготовки. После интерферометра установите заготовку на станцию контроля с ярким светом. Измерьте свойства выемки с нуля с помощью стандартных методов оптического изготовления.
После определения характеристик храните готовую заготовку в контейнере, который сводит к минимуму контакт с полированными поверхностями. Ниже приведен окончательный вывод протокола сходящейся полировки для квадратной заготовки. Лучшее представление о том, что произошло, дают эти типичные начальные и конечные поверхностные фигуры.
Для плоских поверхностей из плавленого кремнезема площадью 265 мм PVQ — это высота поверхности от пика до долины. После того, как 1% верхних и нижних точек данных были дисконтированы, воспроизводимость процесса сводит детали к одному и тому же итоговому рисунку поверхности без изменения параметров полировки и не зависит от исходного рисунка поверхности. Здесь представлены дополнительные фигурки до и после поверхности, созданные как из круглых, так и из квадратных частей.
Протокол конвергентной полировки может использоваться с заготовками различных составов стекла, форм, размеров и конечных форм поверхности. Важно помнить, что эта относительно простая процедура возможна только благодаря многочисленным технологиям, позволяющим работать конвергенции и обеспечивать высокое качество поверхности. К ним относятся перегородка новой формы, объемное кислотное травление, блокировка кнопки шага, радиальный ход, герметичная система фильтрации в камере для полировки с высокой влажностью, новая химическая суспензия, стабилизация и ультразвуковая обработка на месте.
После освоения конвергентная полировка позволяет получить оптическую поверхность за четыре часа. Это целая работа и одна восьмичасовая смена. Мы можем отделать плоские, симметричные сферы и сферы разных форм и размеров и разных составов стекла.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Новый метод оптической полировки, получивший название «Конвергентная полировка», позволяет быстрее и дешевле полировать стеклянные заготовки. Данный метод обеспечивает высокое качество поверхности за один цикл без изменения параметров полировки.
Конвергентная полировка представляет собой оптимизированный и воспроизводимый процесс изготовления высококачественных оптических плоскопараллельных пластин и сфер, который снижает необходимость в итерационной метрологии и ручном вмешательстве. Этот метод обеспечивает быструю одноэтапную финишную обработку стеклической оптики, что способствует ускоренному прототипированию и производству в условиях биофармацевтических исследований и разработок, где критически важны прецизионные оптические компоненты. Данный подход повышает операционную эффективность и стабильность результатов, что напрямую влияет на сроки и распределение ресурсов для создания передовых аналитических систем и систем визуализации.
Конвергентная полировка является связующим звеном в процессе перехода от разработки инструментов для первичных открытий к доклинической визуализации и аналитическим рабочим процессам, обеспечивая надежную основу для стабильной работы оптических систем.