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機械與精密工程
生產、製程與品質

光學拋光中的品質控制

表面質地、粗糙度、瑕疵及刮痕的特性分析

光學拋光如何有助於提升表面品質

光學拋光是一種專為實現最低缺陷率與平滑微粗糙度值而開發的製造技術。拋光過程涉及使用游離磨粒,這些磨粒通常懸浮於液體(研磨漿)中,而非像磨削那樣被黏合在砂輪上。此過程可產生粗糙度值低於 1 Å 的超平滑表面,從而將散射光降低至 1 ppm 以下。

高精度光學元件的材質涵蓋玻璃至金屬等多種材料。這些元件需經過拋光工序,以滿足光學表面光潔度的要求。拋光技術卓越的表面光潔度處理能力,使其廣泛應用於精密機械及光學元件的製造。

各製造商在這種基本的拋光方法上會有細微差異,並會採用專有技術來達成特定目標。例如,不同材料在面對不同的主軸或研磨盤轉速時,會呈現不同的反應。流經光學表面的研磨漿料中,微小研磨顆粒的粒徑一致性如何?時間如何影響拋光過程?較大的顆粒或外部污染物是否會導致表面刮傷或損壞?

因此,密切關注拋光製程的各個環節至關重要。從操作處理、主軸或研磨盤轉速、研磨漿中的顆粒尺寸分佈、拋光時間、電荷,甚至監測研磨漿的實際化學成分,所有這些因素都可能影響最終表面的品質。當需要持續達成超平滑表面時,這將是一項極具挑戰性的任務。

使用TopMap Micro.View®進行光學3D表面輪廓測量

TopMap Micro.View® 是Polytec GmbH 推出的一款非接觸式光學量測儀器。這是一款極其先進的量測工具,結合了創新技術與穩定可靠的量測能力,可依據國際標準及可追溯的標準樣品,對表面進行量測與特性分析。

Polytec TopMap Micro.View® 相干掃描干涉儀

光學產業對品質控制的嚴苛要求,需要對超精加工表面紋理進行非接觸式三維形貌檢測。除了具備亞奈米級的 Z 軸解析度外,這款相干掃描干涉儀(CSI)的測量結果亦具有極高的重複性。結合自動化軟體與穩定的硬體平台,Polytec 推出的TopMap 光學輪廓儀可提供大面積的表面形貌圖像。

TopMap Micro.View®( )非常適合用於測量與表徵精密製造且光學平滑的表面。

對經拋光且具銀鏡面效果、未經濾波處理的鏡面進行測量,結果顯示其表面有細微的 1 奈米加工痕跡。Sa = 0.29 奈米,Sq = 0.38 奈米

TopMap Micro.View® 的所有參數均符合 ISO 4288 及 ISO 25178 標準。Polytec 數據表(以及 Fair 數據表)中所採用的定義,均載於新版 ISO 25178-600 中。 該儀器亦符合 ISO 25178-700 標準(面積測量儀器的校準),其說明內容與我們的規格相符。表面測量亦可符合 ISO 10110 標準中關於光學元件的規定,包括採用正確過濾參數進行的表面粗糙度測量;此外,表面瑕疵、刮痕、凹痕及缺角的測量結果均可記錄並顯示相關數據。

依照 ISO 10110 建議,採用正確的濾波方式對拋光矽表面進行測量並正確分析。Sa = 0.065 nm,Sq = 0.089 nm

摘要

新款TopMap Micro.View® 非常適合用於光學拋光應用。這款儀器採用先進的相干掃描干涉測量技術,也將成為生產設施中極具價值的製程優化工具。所有測量均為非接觸式,並可完全自動化,有助於減少操作失誤。

拋光玻璃上可見 44 奈米長的刮痕。Sa = 2.81 奈米,Sq = 4.25 奈米

尺寸資訊如下:

精確且定量的表面特性分析
無損檢測——無需接觸樣本,亦無需進行樣本前處理
快速、方便,並可選擇全自動操作
適用於廣泛的光學材料,從超精加工材料到灰色材料皆可
高解析度、高度可重複且穩定的測量
圖片來源:除非另有說明,否則圖片均由作者提供。封面圖片:Ikonoplast Fotografie/shutterstock.com

我们的作者

Joe Armstrong
Polytec GmbH(德國)國際表面量測事業部 尺寸量測系統部門 銷售部
info@polytec.de

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