Perché è necessaria una lavorazione a freddo così complessa?

Aggiornato il 10.05

Perché è necessaria una lavorazione a freddo così complessa?

1. Poiché un obiettivo ottico di alta qualità ha requisiti estremamente esigenti, principalmente riflessi nei seguenti aspetti, che dettano la necessità di un trattamento a freddo di precisione in più fasi:

1.1 Precisione della superficie: Il raggio di curvatura della superficie della lente deve corrispondere da vicino al valore di progetto, con deviazioni che devono generalmente essere controllate a livello di nanometri a micrometri.

1.2 Estrema bassa rugosità superficiale: La superficie deve essere ultra-liscia, poiché qualsiasi graffio o fossetta può causare dispersione della luce, portando a abbagliamento, ghosting e riduzione del contrasto. La rugosità superficiale ideale è a livello nanometrico.

1.3 Tolleranze dimensionali rigorose: Parametri come lo spessore centrale e il diametro esterno devono essere controllati con precisione.

1.4 Senza danni al sottosuolo: Il processo deve evitare di lasciare micro-fessure o strati di stress sotto la superficie, che potrebbero compromettere la resistenza meccanica e la stabilità a lungo termine.

2. Flusso di Processo Principale (Passaggi Classici)

La lavorazione a freddo moderna delle lenti ottiche coinvolge principalmente i seguenti passaggi interconnessi:

1. Taglio/Fresatura

Scopo: Tagliare grandi lastre di vetro in pezzi più piccoli che approssimano la forma della lente e eseguire la modellatura iniziale.

Metodo: dischi diamantati per il taglio o mole diamantate per fresatura. Questa è una fase di sgrossatura con un significativo rimozione di materiale.

Risultato: Un "vuoto" grezzo e traslucido con una forma approssimativa.

2. Rettifica/Rettifica di Precisione

Scopo: Affinare ulteriormente il raggio di curvatura e lo spessore centrale della lente e prepararsi per la lucidatura. Metodo: Abrasivi in diamante più fini (sospensioni o mole abrasive), tipicamente suddivisi in rettifica grossa e fine.

Risultato: La superficie diventa finemente macinata, apparendo lattiginosa quando la luce la attraversa, con dimensioni e forma molto vicine alle specifiche finali. Questo processo crea uno "strato di danno al sottosuperficie."

3. Lucidatura

Scopo: Il passo più critico, mirato a rimuovere lo strato di danno sottosuperficiale e ottenere una superficie ottica liscia, trasparente e senza difetti.

Metodo: Lucidatura tradizionale: Utilizza un tampone di lucidatura in catrame o poliuretano con slurries di lucidatura in ossido di cerio o silice. Questo è un processo chimico-meccanico che coinvolge una leggera abrasione meccanica e reazioni chimiche (idratazione) per generare una superficie ultra liscia.

Computer-controlled optical surfacing (CCOS): La tecnica moderna ad alta precisione più diffusa. Il tempo di permanenza e il percorso di un piccolo strumento di lucidatura sono controllati dal computer per mirare alla rimozione del materiale, correggendo gli errori di superficie a una precisione di λ/10 o superiore (λ = 632,8 nm).

4. Centratura e Bordatura

Scopo: Allineare l'asse ottico della lente (centro ottico) con l'asse meccanico del bordo esterno.

Metodo: La lente è montata su un preciso mandrino rotante, centrata otticamente e poi bordata con una ruota di diamante. Questo è cruciale per evitare disallineamenti nell'assemblaggio della lente.

5. Rivestimento

Scopo: Applicare uno o più strati di film sottile ottico alla superficie della lente lucidata, migliorando la trasmittanza (rivestimento antiriflesso), la riflettanza (rivestimento a specchio) o raggiungendo altre funzioni ottiche (filtraggio, divisione del fascio, ecc.).

Metodo: Principalmente utilizzando la tecnologia di evaporazione sotto vuoto o di sputtering ionico.

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