2023-04-21 18:15:59, 韵翔光电 江阴韵翔光电技术有限公司
表面光洁度是描述表面形状如何偏离其理想形式的一个组成部分,其中较高的值对应于较粗糙的表面,而较低的值表示表面是光滑的。光洁度描述了高空间频率误差,意味着在埃(10-10m)量级上的非常小的偏差。了解光学表面的表面光洁度对于控制光散射是至关重要的,因为散射可以与光学器件的表面光洁度成比例。来自表面光洁度的光散射和吸收对诸如高功率激光系统的应用具有显著影响,这会对效率和激光损伤阈值产生负面影响。除了影响损伤阈值外,散射的高功率激光辐射还可能对系统附近的任何人造成安全隐患,因为光会被重新定向到非预期的方向。目前用于表面光洁度的标准是ISO 10110-8,该标准规定了应如何分析和规定表面光洁度。
符合ISO 10110-8的图纸将列出以下规格,以给出光学表面的完整描述。
图1:表面光洁度规格示例
此变量指示表面光洁度。对于简单的抛光规格,它可以是G(表示研磨表面),也可以是P(表示光学抛光)。根据每10mm扫描的微缺陷的光滑度,将抛光等级指定为1-4,如下表1所示:
抛光等级名称 | 每10mm取样长度的微缺陷数N |
P1 | 80 ≤ N < 400 |
P2 | 16 ≤ N < 80 |
P3 | 3 ≤ 16 |
P4 | N < 3 |
当量化光学元件的表面纹理时,重要的是定义所测量的空间分辨率的级别。表面纹理或表面的完整形状可以分为三个主要的空间频率组:粗糙度、波度和图形。
图2:形状、波纹度和光洁度在不同尺度下表征表面纹理
图2显示了表面形状、波度和光洁度如何共同表征表面偏离其理想形状的所有方式。图描述了表面的整体形状,并且是将要分析的最大尺度或最大空间频率。图中所描述的误差约为毫米至厘米的十分之一。波度测量描述特征的中间空间频率误差,数量级为µms至mm.粗糙度是误差的最小形式,它描述了表面纹理中间隔紧密的异常,数量级为十分之几埃到几十微米。
ISO 10110-8的目标是规定如何定义表面纹理的规则。根据国际标准化组织(ISO),“表面纹理是可以用统计方法有效描述的表面特征”。ISO标准概述了5种用于描述光学光滑表面的统计方法。这些方法可以组合使用,也可以在各种空间带宽上使用。定义空间频率的上限和下限对于获得准确的结果至关重要。如果未定义空间频率,则ISO 10110-8标准指定的假定范围为0.0025mm–0.08mm.
1&2.均方根光洁度和波度:均方根(RMS)方法是美国规定光学光滑表面的最常用方法,而在欧洲,更常见的是规定绝对光洁度。利用轮廓高度偏离平均线的均方根平均值来统计分析光学表面的光滑度。RMS粗糙度Rq是指光洁度轮廓,而RMS波度Wq是指波度轮廓。两者均使用相同的均方根方法进行测量,但空间频率不同。
其中:
Rq:表面光洁度(均方根偏差)
Wq:表面波纹度(均方根偏差)
T:广义表面结构(粗糙度或波纹度;均方根偏差)
lr:样本长度
Z(x):沿X轴的表面轮廓
图3:在给定采样长度上测得的光洁度轮廓示例。RQ2表示均方根高度
3.均方根斜率:与均方根光洁度和波度类似,光学平滑表面可以使用沿给定采样长度的表面的局部倾斜的均方根斜率dZ(x)dx来指定。
其中:
RΔq:表面光洁度斜率(均方根斜率)
WΔq:表面波纹度斜率(均方根斜率)
4.微缺陷密度的指示:微缺陷是在光学光滑表面上可以发现的凹坑和划痕。通常使用光学轮廓仪、显微镜或显微图像比较仪对其进行量化。ISO 10110-8规定,“微缺陷数量N在分辨率为3µm的10mm线扫描范围内,或在相同分辨率的300µm××300µm区域内。”
5.功率谱密度(PSD)函数:PSD函数是测量表面光洁度最全面的统计方法之一。通过提供作为空间频率的函数的每个光洁度分量的相对强度,它允许对表面纹理特性的完整描述。
这是用于计算二维表面的PSD的通用方程。fx和fy是表面纹理z(x,y)的空间频率,其在边长为L的正方形区域上定义。
有一系列计量技术专门适用于不同的空间频率。最常见的是传统干涉测量法、白光干涉测量法和原子力显微镜。下面的图4展示了哪些区域和波长最适合这些技术。
图4:典型计量设备的空间频率范围。
在分析超快光学器件时,制造商必须自行决定指定表面质量,因为目前没有这样做的标准。一些超快光学器件制造商仅指定预涂覆表面质量,而其他制造商可能仅报价20-10或更高的涂覆后表面质量。
为超快应用制造的光学器件通常具有厚的专用涂层,需要长时间的溅射过程。由于该过程的长度,缺陷可能会溅射到涂层内,这会导致“灰尘”的外观或其他不规则的表面质量。而不是灰尘,这些缺陷是由被溅射的材料流中的小浪涌产生的。在整个涂覆过程中,溅射速率可能会发生变化,这会导致涂层的局部微沉积
图5:具有超快涂层的光学器件的典型外观。尽管表面质量不规则,但Edmund Optics保证了我们超快光学器件的特定性能。
衡量你所做的是制造业的一个关键组成部分。Edmund Optics采用严格的全球质量计划,以确保组件满足其特定要求。利用包括干涉仪、表面光度仪、坐标测量机(CMM)和许多其他光学和机械计量设备在内的一系列设备进行内部测试,以确定表面光洁度和其他光学特性。
05-06 四方光电
捂不住了,您这张片子也太美啦05-06 赛默飞生命科学
珂睿科技邀您共迎立夏,美好悄然生长05-05 珂睿marketing
珂睿科技致敬“五四”青年节,以青春的名义致敬每一位奋斗者05-04 珂睿marketing
精彩回顾 | 精微高博CIBF-2024重庆电池展圆满收宫!05-01
中国钢研邀您参加TCT ASIA 2024亚洲3D打印、增材制造展览会05-01 中国钢研
向劳动者致敬05-01 纳克微束
新芝生物致敬每一位劳动者,平凡而伟大~05-01 SCIENTZ
珂睿科技致敬每一位劳动者,劳动节快乐!05-01 珂睿marketing
四方仪器向劳动者致敬!05-01 品牌焕新升级的
五一劳动节 | 科技之光,奋斗之美05-01
佳谱科技祝所有劳动者五一快乐!05-01
精彩回顾 | 四方仪器焕新亮相北京CIEPEC 2024与上海IE Expo 202404-30 品牌焕新升级的
为什么质粒的合规是CAR-T细胞药物合规的起点?04-30
会议预告|谱新生物邀请您参加第27届美国基因与细胞治疗学会04-30
想要准点(早点)下班?04-30 赛默飞生命科学
精彩预告|珂睿科技邀您参与2024食品安全国家新标准方法解读系列论坛04-30 珂睿marketing
五一节日快乐!04-30
致敬每一位辛勤的劳动者04-30
实践校企联合 | 院士团队师生到访兰友科技04-30