fascicul de ioni imaginind

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Fasciculul de ioni imaginind (IBF) este un proces bazat pe sputtering fascicul de ioni de tehnica implementată de un tun de ioni pentru a termina cu mare precizie suprafețele optice ( lentile , oglinzi ) , datorită abraziunii mecanice acționate de ioni de un gaz nobil aruncat impotriva obiect care urmează să fie prelucrat. Testele au fost efectuate pe super curat mandrine pentru replicarea optică destinate raze X domeniu. Se poate ajunge la rms precizii mai mica de 6 nanometri , egală cu o sutime de o lungime de undă (λ / 100) pentru sisteme optice destinate luminii vizibile .

Printre aplicațiile cele mai bine cunoscute ale tehnologiei IBF este finisarea oglinzilor cu gresie ale celor două gemene telescoape ale Observatorului Keck , cu o deschidere de 10 metri situat la Mauna Kea observatorul din Hawaii Insulele: cele treizeci și șase segmente hexagonale au paraboloid suprafețele care sunt în afara axei, imposibil de obținut prin metode tradiționale , atunci când este necesară o mare precizie.
IBF este , de asemenea , utilizat pe scară largă în finisarea carbură de siliciu (SiC) oglinzile destinate utilizării pe ultima generație sonde spațiale și telescoape.

Cum functioneazã

Tunul ionic poate fi gândit ca o sablat : în loc să arunce boabe de nisip, se azvârle ionii de gaz. Ionii lovesc tinta si eroda cu o rată de îndepărtare care depinde de natura materialului și intensitatea fasciculului. Are un Gaussian de distribuție și aripile șlefui mai mică decât centrul. În conceptul acesta seamănă cu un instrument cu o abraziune ușor amestecate.

Forma suprafeței inițiale a țintei este cunoscută din interferometrice măsurătorile efectuate de obicei cu un laser de lumină interferometer ; forma suprafeței ce urmează a fi obținută este cunoscută din specificațiile de proiectare ale sistemului optic sau de calcul; viteza de eroziune a fasciculului de ioni este cunoscut din dovezi empirice. Odată ce aceste cantități sunt cunoscute, mișcarea fasciculului de ioni se poate calcula cu diferite matematice sau genetice metode pentru a răzui materialul țintă și încet duce să conveargă spre forma dorită. În concept, metoda seamănă cu susurul tehnicile utilizate pentru producerea de lentile optice și oglinzi.

Cele mai bune rezultate sunt obținute pe materiale amorfe deoarece geometria cristalului de zăbrele Introduce căile de impact preferențial pentru ionii atunci când forma sa este foarte regulat, ruinarea omogenitatea abraziv și , în consecință agravarea suprafeței micro- rugozitate. Sticla , ceramica , carbură de siliciu sunt excelente.

Beneficii

  • nu necesită contactul mecanic cu obiectul de a fi prelucrate
  • ea exercită forțe neglijabile și pot fi folosite pe suprafețe flexibile și delicate, fără riscul de întindere ele
  • este omogenă și reproductibilă
  • ea poate acționa pe materiale foarte dure, cum ar fi carbura de siliciu
  • puteți simula rezultatul cu calculul și decide cum să procedeze în baza simulărilor
  • finisaje ideale pentru sisteme optice asimetrice, asferică, în afara axei, sau în orice caz, de formă complexă

Dezavantaje

  • ideală numai pe materiale amorfe sau aproape amorfe
  • încălzește substratul cu riscul de tensionare
  • inrautateste suprafață micro-rugozitate
  • se poate face numai de lucru de finisare, nu degroșare

Material necesar

  • optică în materialul amorf bine lucrat și curat pentru a termina
  • Interferometrul pentru măsurarea formei suprafețelor
  • ion tun în camera de vid
  • software-ul de electronice și de control
  • software pentru calcularea mișcării fasciculului de ioni
  • experienţă

Sistem de operare Essential

  • măsurarea interferometrică a suprafeței și comparația cu forma teoretică
  • determinarea profilului de îndepărtare pe un eșantion de material
  • calcularea materialului eliminat
  • calcularea mișcării fasciculului de ioni
  • prelucrare
  • măsură de verificare de suprafață

După ce a lucrat cel puțin la λ / 2 cu metodele traditionale optica trebuie finisate, realizate din material amorf posibil, forma suprafeței este măsurată cu un interferometru și forma și cantitatea de material care trebuie îndepărtat este determinat să-l facă cât mai mult posibil similară cu suprafața teoretică dorită.
Odată ce rata de abraziune a fasciculului pe care materialul este cunoscut, determinat prin teste empirice efectuate anterior asupra obiectelor din același material, timpul și viteza de deplasare a fasciculului este calculată astfel încât trecerea sa pe tinta poate eroda valoarea materialul calculat anterior. Aceasta este cea mai complexă parte a lucrării, deoarece trebuie să optimizeze nu numai forma rezultată, ci și timpul total de prelucrare care, din motive practice, nu poate depăși douăzeci de ore sau un pic mai mult, atât datorită posibila scădere a randamentului și omogenitatea grinzi și pentru încălzirea excesivă a țintei și mai ales degradarea micro-rugozitate; este urmărit matematic sau iterativ cu algoritmi genetici.
Obiectul este acum plasat în camera, se creează vidul, fasciculul de ioni este pornit și este așteptat să se stabilizeze. În acest moment, procesarea poate începe. Argon ioni accelerat la energie de 1 keV și de mai sus sunt utilizate în general.

Bibliografie

Dezvoltarea oglinzii terțiare pentru ultraviolete italian Sky Surveyor pe Stația Spațială Internațională (UVISS): fascicul de ioni imaginind a profilului oglinzii și aplicarea multistratificată care reflectă filtrele
Paolo Conconi, Giovanni Pareschi, Mauro Ghigo, Marco Sala, Elio Antonello
SPIES 5488, 475, 2004

Telescop ultraviolete UVISS: ion fascicul imaginind și tehnologie multistrat
Paolo Conconi, Mauro Ghigo, Giovanni Pareschi, Marco Sala, Elio Antonello
Amintiri de SAIT. Să presupunem. 5, 391, 2004

Fascicul de ioni de nichel imaginind dorn pentru optica replicare raze X
Mauro Ghigo, Oberto Citterio, Francesco Mazzoleni, Giovanni Pareschi
SPIES 4145, 28, 2000

Imaginind secvențe pe un eșantion de super-buna folosind tehnica fascicul de ioni
Jean-Philippe Tocka, Jean-Paul Collettea, Patrik Gailly, Dirk Kampfh
EUROPTO, Berlin, Germania, mai 1999, Centrul Spattial de Liègea, Munchen

Cilindrice de precizie ridicată și aspeherisation cvasi-cilindrice a suprafețelor mici de IBF
Raymond Mercier, Michel MULLOT, Michel Lamare, și Gérard Tissot
EUROPTO, Berlin, Germania, mai 1999, Institutul d'optique associé au CNRS, ORSAY, Cedex, Franța

IBF de oglinzi SiC oferă performanțe WFE finale pentru orice tip de telescop
Michel Fruita, Axel Schindlera, Thomas Hanselb
EUROPTO, Berlin, Germania, mai 1999, AMATRA MARCONI SPACE, Toulose, Leipzig

Fascicul de ioni imaginind de mici optica BK7 si Zerodur: efect termic
Patrik Gailly, Jean-Paul Collette, Luc Renson, și Jean-Philippe Tock
EUROPTO, Berlin, Germania, mai 1999, Centrul spațial de Liège

Optică de mari dimensiuni ion imaginind
Roland Geyl, André Rinchet, Emmanuel Rolland
EUROPTO, Berlin, Germania, mai 1999, REOSC Saint Pierre du Perray, Franța

Rugozitatea suprafeței și caracterizarea deteriorare sub suprafață de substraturi silice topită
A. Wutting, J. Steinert, A. Duparré, H. Truckenbrodt
EUROPTO, Berlin, Germania, mai 1999

Lightweigh SiC spumat oglinzi pentru aplicații spațiale
A. Novi, G. Basile, O. Citterio, M. Ghigo, A. Caso, G. Cattaneo, GF Svelto
SPIES, 4444, XX

Fasciculul de ioni imaginind la CSL
Patrik Gailly, Jean-Paul Collette
Centrul spațial de Liège

linkuri externe

Fizică Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica