Finestre di zaffiro sono utilizzati negli strumenti ottici, nelle apparecchiature per semiconduttori, nei sistemi laser, nei recipienti a pressione, nei sensori aerospaziali e in altre applicazioni in cui sono richieste sia la trasparenza ottica che la resistenza meccanica.
Prima della spedizione, è necessario ispezionare una finestrella in zaffiro per verificare che le sue dimensioni, lo stato della superficie, le prestazioni ottiche e l'imballaggio siano conformi al disegno e alle specifiche di acquisto del cliente.
Questa ispezione è più complessa della semplice verifica che la finestra sia trasparente o priva di crepe visibili. Una finestra in zaffiro può sembrare accettabile a occhio nudo pur presentando variazioni eccessive di spessore, errori di forma superficiale, deformazioni a cuneo, non uniformità del rivestimento o contaminazioni microscopiche.
Un processo completo di controllo qualità può comprendere:
- Verifica del materiale e dell'orientamento dei cristalli
- Ispezione visiva
- Misurazione dimensionale
- Misurazione dello spessore e della variazione totale dello spessore
- Controllo della qualità delle superfici
- Verifica della planarità e del fronte d'onda trasmesso
- Ispezione del parallelismo o a cuneo
- Misurazione della rugosità superficiale
- Prove di trasmissione ottica
- Controllo del rivestimento
- Ispezione dei bordi e degli smussamenti
- Verifica della pulizia
- Documentazione finale e controllo dell'imballaggio
Il piano di ispezione specifico dipende dalla funzione della finestra in zaffiro e dalle tolleranze specificate dal cliente.
1. Perché l'ispezione pre-spedizione è importante
Lo zaffiro è noto per la sua elevata durezza, resistenza chimica, stabilità termica e resistenza meccanica. Tuttavia, questi vantaggi del materiale non garantiscono automaticamente che una lente finita funzioni correttamente all’interno di un sistema ottico.
I processi di lavorazione quali il taglio del cristallo, la molatura, la levigatura, la lucidatura, la pulizia e il rivestimento possono causare scostamenti dimensionali o ottici.
Tra i rischi tipici figurano:
- Diametro o dimensioni del contorno errati
- Eccessiva variazione dello spessore
- Graffi o ammaccature sulla superficie
- Chip Edge
- Scarsa planarità della superficie
- Cuneo eccessivo
- Elevata rugosità superficiale
- Inclusioni interne
- Difetti di rivestimento
- Contaminazione da particelle
- Danni all'imballaggio
L'ispezione pre-spedizione ha lo scopo di individuare tali problemi prima che il prodotto raggiunga il cliente.
Per le finestre industriali standard, l'ispezione può basarsi su un esame visivo e su misurazioni dimensionali di base. Per i componenti di grado laser o interferometrici, il processo può richiedere l'uso di interferometri calibrati, spettrofotometri, profilometri di superficie e rapporti di ispezione dettagliati.
2. Esame dei disegni e delle specifiche
L'ispezione dovrebbe iniziare con un'analisi del disegno del cliente, dell'ordine di acquisto e dei requisiti tecnici.
L'ispettore deve verificare che:
- Tipo di materiale
- Orientamento dello zaffiro
- Forma della finestra
- Diametro, lunghezza e larghezza
- Spessore e tolleranza di spessore
- Apertura libera
- Requisiti relativi alla qualità della superficie
- Requisiti di planarità
- Parallelismo o requisito di cuneo
- Rugosità superficiale
- Trattamento dei bordi
- Rivestimento ottico
- Lunghezza d'onda di trasmissione
- Norma di ispezione
- Documenti o certificati richiesti
Questo passaggio è importante perché alcune specifiche possono essere interpretate in modi diversi, a meno che il metodo di misurazione non sia chiaramente definito.
Ad esempio, un disegno tecnico può specificare una planarità di λ/4 senza indicare la lunghezza d'onda di prova, l'apertura libera o se il valore si riferisca alla deviazione superficiale o all'errore di fronte d'onda.
Analogamente, il valore relativo ai graffi e alle escoriazioni dovrebbe identificare il sistema di ispezione applicabile. La norma ISO 10110-7 specifica come indicare le imperfezioni superficiali accettabili all’interno di un’area di prova definita, comprese le imperfezioni localizzate, i graffi estesi e le scheggiature sui bordi.
I risultati delle ispezioni dovrebbero sempre essere valutati in base al disegno concordato, piuttosto che in base a un'idea generica di ciò che costituisce una finestra in zaffiro “di buona qualità”.
3. Ispezione visiva della superficie
L'ispezione visiva è solitamente una delle prime fasi del controllo qualità.
La finestrella in zaffiro viene esaminata in condizioni di illuminazione controllata per individuare eventuali difetti visibili quali:
- Graffi
- Scavi
- Box
- Crepe
- Patatine
- Segni di lucidatura
- Macchie
- Residuo
- Impronte digitali
- Imperfezioni del rivestimento
- Particelle estranee
Le condizioni di ispezione possono includere uno sfondo scuro, un’illuminazione direzionale, l’ingrandimento e una distanza di osservazione definita.
L'ispettore deve valutare l'intera apertura ottica, verificando al contempo se eventuali difetti si trovino all'interno o all'esterno dell'apertura libera funzionale.
Un piccolo difetto in prossimità del bordo esterno potrebbe non influire sul percorso ottico, mentre lo stesso difetto al centro dell’apertura libera potrebbe risultare inaccettabile.
L'ispezione visiva dovrebbe inoltre distinguere tra contaminazione superficiale e danno permanente. Un segno causato da residui di pulizia può scomparire dopo una nuova pulizia, mentre un graffio da lucidatura rimane parte integrante della superficie.
4. Ispezione con scavo superficiale
L'ispezione mediante raschiatura e scavo consente di valutare le imperfezioni superficiali localizzate.
Nella notazione ottica comune, una specifica come 60-40 o 20-10 indica il livello di qualità consentito per graffi e incavi. I valori più bassi indicano generalmente requisiti di qualità superficiale più rigorosi.
I livelli di applicazione tipici possono includere:
| Livello "Scratch-Dig" | Applicazione generale |
|---|---|
| 80-50 | Finestre di protezione per uso commerciale |
| 60-40 | Ottica industriale generale |
| 40-20 | Sistemi di imaging di precisione |
| 20-10 | Ottica laser e ottica scientifica |
| 10-5 | Sistemi ottici ad alta precisione |
L’ispezione mediante graffiatura non va confusa con la misurazione della rugosità superficiale.
La valutazione "scratch-dig" analizza le imperfezioni visibili isolate, mentre la valutazione della rugosità analizza la struttura microscopica su un'area misurata.
La norma ISO 10110-7 riguarda l'indicazione delle imperfezioni superficiali nei disegni ottici, mentre la norma ISO 14997 descrive metodi pratici per la valutazione di tali imperfezioni.
Per le finestre in zaffiro rivestite, l’ispezione deve includere anche graffi sul rivestimento, fori, macchie e difetti di adesione localizzati.
5. Controllo dimensionale
Il controllo dimensionale verifica che la geometria fisica della finestra in zaffiro corrisponda a quella indicata nel disegno.
Tra le misure più comuni figurano:
- Diametro esterno
- Lunghezza e larghezza
- Raggio dell'angolo
- Diametro del foro
- Dimensioni delle fessure
- Dimensioni dei gradini
- Larghezza dello smusso
- Angolo di smussatura
- Spessore
- Spessore del bordo
- Posizione degli elementi forati o lavorati
A seconda della tolleranza, gli ispettori possono utilizzare:
- Calibri digitali
- Micrometri esterni
- Calibri di altezza
- Microscopi per utensili
- Comparatori ottici
- Macchine di misura a coordinate
- Sistemi di misurazione ottica senza contatto
La misurazione a contatto deve essere eseguita con attenzione. Sebbene lo zaffiro sia altamente resistente ai graffi, la forza localizzata esercitata da uno strumento di misurazione può danneggiare i bordi sottili o le superfici rivestite.
Per i componenti di precisione, gli strumenti di misura devono essere tarati e adeguati all'incertezza richiesta.
6. Misurazione dello spessore
Lo spessore è un parametro fondamentale poiché influisce sulla resistenza meccanica, sulla lunghezza del percorso ottico, sull’adattamento durante l’assemblaggio e sulla resistenza alla pressione.
Lo spessore può essere misurato utilizzando:
- Micrometri meccanici
- Spessimetri digitali
- Misuratori ottici senza contatto
- Sistemi interferometrici di misurazione dello spessore
Le misurazioni dovrebbero normalmente essere effettuate in diverse posizioni anziché in un unico punto.
Nel caso di una finestra circolare in zaffiro, i punti di ispezione possono includere:
- Centro
- Quattro o più punti lungo il raggio centrale
- Posizioni vicine al bordo utilizzabile
Questo schema di misurazione consente di stabilire se la finestra presenta uno spessore uniforme o un profilo a cuneo.
La forza di misurazione deve essere controllata, in particolare nel caso di finestre sottili. Una forza eccessiva può deformare il pezzo e causare una lettura imprecisa.
7. Variazione dello spessore totale
La variazione dello spessore totale, comunemente abbreviata con l'acronimo TTV, è la differenza tra lo spessore massimo e quello minimo misurati nell'area specificata.
Il TTV può essere espresso come:
TTV = Spessore massimo − Spessore minimo
Un TTV basso è importante in applicazioni quali:
- Immagini ottiche
- Apparecchiature per semiconduttori
- Gruppi di sensori di precisione
- Stack ottici incollati
- Sistemi interferometrici
- Windows che richiedono un parallelismo rigoroso
Una finestra in zaffiro può rientrare nella tolleranza di spessore nominale, ma non soddisfare comunque il requisito TTV.
Ad esempio, ogni misurazione potrebbe rientrare nell'intervallo di spessore complessivo consentito, ma la differenza tra un lato e l'altro potrebbe comunque essere eccessiva.
Il TTV può essere misurato utilizzando sistemi di mappatura meccanica, misuratori capacitivi o metodi interferometrici ottici, a seconda della precisione richiesta.
8. Controllo del diametro, della forma e del profilo
Per le finestre rotonde, l'ispettore deve verificare:
- Diametro nominale
- Tolleranza sul diametro
- Rotondità
- Condizione al bordo
- Uniformità dello smusso
Per le finestre rettangolari o di forma personalizzata, l'ispezione aggiuntiva può comprendere:
- Lunghezza e larghezza
- Perpendicolarità
- Dimensioni dei lati paralleli
- Raggio dell'angolo
- Precisione del profilo
- Posizione del foro
Una finestra con dimensioni nominali corrette può comunque causare problemi di montaggio se presenta una scarsa rotondità o un profilo angolare impreciso.
I sistemi di misurazione ottica sono utili per le forme irregolari perché consentono di confrontare il contorno misurato con i dati CAD.
9. Ispezione dei bordi e degli smussamenti
Il bordo di una finestra in zaffiro riveste un’importanza fondamentale dal punto di vista meccanico, poiché le crepe spesso hanno origine proprio dai bordi danneggiati.
L'ispezione dei bordi dovrebbe individuare:
- Patatine
- Microfessure
- Angoli acuti
- Smussature irregolari
- Segni di levigatura
- Frattura localizzata
- Lucidatura dei bordi incompleta
Uno smusso o una smussatura contribuiscono a eliminare il bordo tagliente e fragile che si forma durante il taglio e la rettifica.
L'ispettore può verificare:
- Larghezza dello smusso
- Angolo di smussatura
- Uniformità lungo tutto il perimetro
- Dimensione massima consentita delle schegge sui bordi
- Se i chip entrano nell'apertura libera
I difetti dei bordi che non incidono in modo significativo sulla trasmissione ottica possono comunque ridurre la resistenza meccanica. Ciò è particolarmente importante per le finestre di pressione, gli oblò per il vuoto e i componenti installati in supporti a compressione.
10. Controllo della planarità della superficie
La planarità indica di quanto una superficie ottica si discosta da un piano ideale.
Può essere espresso utilizzando unità fisiche o frazioni di una lunghezza d'onda, ad esempio:
- 1λ
- λ/2
- λ/4
- λ/10
È necessario specificare la lunghezza d'onda di riferimento applicabile e l'apertura di misura.
La norma ISO 10110-5 specifica le regole per l'indicazione delle tolleranze di forma delle superfici nei disegni ottici.
La planarità viene solitamente misurata con un interferometro ottico. La superficie dello zaffiro viene confrontata con una superficie di riferimento calibrata e viene analizzato il modello di interferenza risultante.
I moderni interferometri a spostamento di fase sono in grado di generare una mappa completa della superficie che mostra:
- Deviazione da picco a valle
- Errore di superficie RMS
- Potenza
- Irregolarità
- Astigmatismo
- Deformazione superficiale locale
Il NIST descrive il confronto interferometrico diretto con un piano di riferimento e tre metodi di calibrazione basati su piani di riferimento per la misurazione di precisione della planarità.
Il metodo di supporto è particolarmente importante quando si misurano finestre in zaffiro di grandi dimensioni o di spessore ridotto. La forza di gravità, il serraggio dei bordi o la pressione esercitata dal dispositivo di fissaggio possono deformare il pezzo e alterare la forma della superficie misurata. Una ricerca del NIST ha dimostrato che la deformazione indotta dal montaggio e l’affossamento dovuto alla gravità possono influenzare in modo significativo i risultati relativi alla planarità di precisione.
11. Controllo del parallelismo e del cuneo
Il parallelismo descrive il rapporto angolare tra le superfici ottiche anteriore e posteriore.
Se le due superfici non sono parallele, la finestra presenta un cuneo.
Il parallelismo può essere specificato in:
- Minuti d'arco
- Arcseconds
- Milliradianti
- Microradianti
- Variazione dello spessore
Un cuneo eccessivo può causare:
- Deviazione del fascio
- Spostamento dell'immagine
- Riflessioni doppie
- Errore di allineamento ottico
- Lunghezza del percorso ottico disuguale
I metodi di ispezione comprendono:
- Misurazione dello spessore in più punti
- Prove con autocollimatore
- Misura interferometrica
- Prove di deviazione del raggio laser
Un autocollimatore è in grado di rilevare i riflessi provenienti dalle superfici anteriore e posteriore. La separazione angolare tra le immagini riflesse può quindi essere utilizzata per determinare la relazione tra le superfici.
Per le finestre laser, talvolta può essere specificato un cuneo intenzionale per evitare interferenze indesiderate tra i riflessi. Pertanto, l’ispettore non deve dare per scontato che siano sempre necessarie superfici perfettamente parallele.
12. Ispezione del fronte d'onda trasmesso
La planarità della superficie misura la forma di una singola superficie, mentre l’analisi del fronte d’onda trasmesso valuta l’effetto ottico complessivo dell’intera finestra in zaffiro.
L'errore di fronte d'onda trasmesso può derivare da:
- Deformazione della superficie frontale
- Deformazione della superficie posteriore
- Variazione dello spessore
- Disomogeneità cristallina
- Cuneo
- Tensione residua
- Deformazione del supporto
Durante l'ispezione, un raggio di riferimento attraversa la finestra in zaffiro e il fronte d'onda trasmesso viene confrontato con un fronte d'onda di riferimento.
Questo test è particolarmente importante per:
- Immagini ad alta risoluzione
- Interferometria
- Trasmissione del raggio laser
- Metrologia ottica
- Rilevamento di precisione
Una finestra in zaffiro può presentare una planarità superficiale accettabile, ma produrre comunque una distorsione del fronte d'onda trasmesso inaccettabile.
Pertanto, le applicazioni più esigenti possono specificare sia la planarità della superficie sia l’errore del fronte d’onda trasmesso.
13. Misurazione della rugosità superficiale
La rugosità superficiale descrive le variazioni microscopiche che permangono dopo la lucidatura.
Tra i parametri comuni figurano:
- Ra
- Rq
- Rugosità RMS
- Dislivello tra il punto più alto e quello più basso
I metodi di misurazione possono includere:
- Profilometria a stilo
- Microscopia a forza atomica
- Interferometria a luce bianca
- Interferometria a scansione di coerenza
- Profilometria ottica
Il NIST definisce l’interferometria a scansione di coerenza come un metodo di misurazione della topografia superficiale che localizza le frange di interferenza durante una scansione del percorso ottico.
La rugosità superficiale influisce su:
- Diffusione ottica
- Resistenza ai danni causati dal laser
- Adesione del rivestimento
- Trasmissione a lunghezza d'onda corta
- Contrasto dell'immagine
- Comportamento di pulizia
Una superficie che supera il controllo "scratch-dig" può comunque presentare una rugosità microscopica eccessiva.
Per le applicazioni che prevedono l'uso di raggi ultravioletti, laser o in cui la dispersione è minima, potrebbe essere necessario misurare separatamente la rugosità anche quando la superficie appare visivamente perfetta.
14. Prove di trasmissione ottica
I test di trasmissione verificano la quantità di luce che attraversa la finestra in zaffiro nell'intervallo di lunghezze d'onda richiesto.
Uno spettrofotometro viene comunemente utilizzato per misurare la trasmissione dalle lunghezze d'onda ultraviolette a quelle visibili o infrarosse, a seconda della configurazione dell'apparecchiatura e del grado di purezza dello zaffiro.
Il test è in grado di individuare:
- Trasmissione ridotta
- Assorbimento inaspettato
- Prestazioni di rivestimento non corrette
- Contaminazione dei materiali
- Perdita ottica legata allo spessore
- Disomogeneità spettrale
La trasmissione deve essere misurata in base alla banda di applicazione effettiva.
Una misurazione nella luce visibile non è sufficiente per una finestra destinata al funzionamento nell'ultravioletto o nell'infrarosso.
Nel caso delle finestre con rivestimento, la trasmissione misurata rappresenta l'effetto combinato di:
- Assorbimento dello zaffiro
- Riflessione superficiale
- Prestazioni del rivestimento
- Spessore della finestra
- Orientamento dei cristalli
- Angolo di incidenza
15. Controllo del rivestimento antiriflesso
Molte finestre in zaffiro sono dotate di rivestimenti antiriflesso per ridurre i riflessi e migliorare la trasmissione.
L'ispezione dei rivestimenti può comprendere:
- Esame visivo
- Misura della trasmissione spettrale
- Misura della riflessione spettrale
- Valutazione dell'uniformità del rivestimento
- Prove di adesione
- Prove di resistenza ambientale
I difetti visibili del rivestimento possono includere:
- Fori minuscoli
- Macchie
- Disomogeneità cromatica
- Difetti dei bordi
- Graffi
- Esfoliazione
- Nuvolosità
- Contaminazione
Il colore apparente di un rivestimento AR può variare a seconda dell'angolo di osservazione e delle condizioni di illuminazione. Una differenza di colore visibile non implica necessariamente che il rivestimento non rientri nelle specifiche.
La misurazione spettrale è più affidabile perché valuta direttamente le prestazioni ottiche nell'intero intervallo di lunghezze d'onda specificato.
Per gli ordini critici, è possibile eseguire il controllo del rivestimento in diversi punti dell’apertura libera per verificarne l’uniformità.
16. Verifica dell'orientamento dei cristalli
Lo zaffiro è un materiale monocristallino con proprietà ottiche e fisiche che dipendono dall'orientamento.
Tra gli orientamenti più comuni figurano:
- Piano C
- A-plane
- Piano R
- Piano M
- Orientamenti fuori asse personalizzati
L'orientamento può influire su:
- Birifrangenza
- Comportamento meccanico
- Espansione termica
- Caratteristiche di lavorazione
- Risposta di polarizzazione ottica
L'orientamento dei cristalli può essere verificato utilizzando:
- Diffrazione dei raggi X
- Diffrazione di Laue
- Segni di riferimento per l'orientamento
- Documentazione relativa alla crescita dei cristalli dei fornitori
Nel caso delle finestre protettive generiche, l’orientamento potrebbe non essere sempre determinante. Per i sistemi ottici polarizzati, le apparecchiature a semiconduttori e gli strumenti scientifici specializzati, invece, un orientamento errato può comprometterne le prestazioni.
La verifica dell'orientamento dovrebbe quindi essere prevista ogni volta che sia specificata nel disegno.
17. Ispezione dei difetti interni
Sebbene lo zaffiro sintetico di alta qualità sia altamente trasparente, possono comunque verificarsi difetti interni.
Tra le possibili caratteristiche interne figurano:
- Bolle
- Inclusioni
- Linee di crescita
- Centri cromatici
- Foschia localizzata
- Tensione interna
- Difetti cristallini
L'ispezione può essere effettuata utilizzando:
- Esame in luce trasmessa
- Illuminazione in campo oscuro
- Ispezione con luce polarizzata
- Microscopia ottica
- Diffusione laser
- Sistemi di imaging
L'ispezione con luce polarizzata può rivelare modelli di sollecitazioni interne o effetti ottici legati alla struttura cristallina che potrebbero non essere visibili in condizioni di illuminazione normale.
I criteri di accettazione dovrebbero distinguere tra le caratteristiche normali dei cristalli e i difetti che influenzano la funzione ottica prevista.
18. Birefringenza e ispezione delle sollecitazioni
Lo zaffiro è naturalmente birifrangente a causa della sua struttura cristallina.
Oltre alla sua birifrangenza intrinseca, le sollecitazioni dovute alla lavorazione, al rivestimento o al montaggio possono causare un ulteriore ritardo ottico.
L'ispezione delle sollecitazioni può avvalersi di polarizzatori incrociati per evidenziare modelli non uniformi.
Questa ispezione è particolarmente rilevante per:
- Sistemi ottici sensibili alla polarizzazione
- Applicazioni laser
- Immagini ad alta precisione
- Assemblaggi in zaffiro incollato
- Finestre soggette a elevati carichi meccanici
Una distribuzione delle sollecitazioni non indica automaticamente un cedimento, ma una forte concentrazione localizzata di sollecitazioni in prossimità di un bordo o di un punto di fissaggio può far supporre un rischio di fessurazione o di distorsione ottica.
19. Pulizia e controllo delle particelle
Una finestra in zaffiro conforme ai requisiti tecnici può comunque essere scartata se giunge al cliente con tracce di polvere, olio, impronte digitali o residui dell'imballaggio.
La pulizia finale può comprendere:
- Solventi filtrati
- Pulizia ad ultrasuoni
- Risciacquo con acqua deionizzata
- Asciugatura senza contatto
- Pulizia con salviette per camere bianche
- Aria ionizzata
Dopo la pulizia, è necessario controllare che la finestra non presenti:
- Particelle
- Fibre
- Segni d'acqua
- Residui di solvente
- Impronte digitali
- Contaminazione da adesivo
- Rifiuti da imballaggio
Il livello di pulizia adeguato dipende dall'applicazione.
I componenti per semiconduttori, per sistemi a vuoto e per laser richiedono in genere un controllo delle particelle più rigoroso rispetto alle normali coperture protettive.
Le finestre pulite devono essere maneggiate esclusivamente con guanti adeguati o strumenti che non entrino in contatto con la superficie. È necessario evitare il contatto diretto con la superficie ottica.
20. Prove meccaniche e ambientali
Alcune finestre in zaffiro richiedono test aggiuntivi oltre alle normali ispezioni dimensionali e ottiche.
Tra i possibili esami figurano:
- Prove di pressione
- Prove di tenuta sotto vuoto
- Cicli termici
- Esposizione alla temperatura
- Prove di umidità
- Urto meccanico
- Prove di vibrazione
- Test di adesione del rivestimento
- Prove di resistenza agli agenti chimici
Questi test vengono normalmente eseguiti quando la finestra in zaffiro fa parte di un gruppo già assemblato o quando richiesto dal cliente.
Un oblò in zaffiro installato in un alloggiamento metallico può superare tutte le ispezioni ottiche, ma risultare comunque non conforme se la guarnizione presenta perdite sotto pressione o se l'assemblaggio subisce sollecitazioni durante i cicli termici.
21. Controllo a campione e controllo completo
Non tutti gli ordini di produzione richiedono che vengano misurate tutte le dimensioni su ogni pezzo.
La strategia di ispezione può comprendere:
Ispezione completa
Ogni finestra in zaffiro viene controllata per verificare il rispetto dei parametri specificati.
Viene comunemente utilizzato per:
- Piccole quantità
- Componenti a tolleranza stretta
- Finestre per laser
- Componenti aerospaziali
- Prodotti personalizzati di alto valore
Controllo a campione
Viene ispezionata una percentuale o un numero prestabilito di pezzi.
Questo potrebbe essere adatto a:
- Lotti di produzione di grandi dimensioni
- Processi di produzione stabili
- Tolleranze commerciali standard
- Prodotti ripetitivi
Alcune caratteristiche, quali crepe gravi o contaminazioni dovute al trasporto, potrebbero comunque richiedere un’ispezione visiva secondo la norma 100% anche quando le dimensioni vengono controllate mediante campionamento.
Il livello di controllo concordato deve essere documentato prima dell'avvio della produzione.
22. Apparecchiature di ispezione di uso comune
Un impianto di ispezione con finestra in zaffiro può utilizzare le seguenti apparecchiature:
| Elemento di ispezione | Attrezzatura tipica |
| Diametro e dimensioni | Calibro, micrometro, macchina di misura a coordinate (CMM), sistema di ispezione visiva |
| Spessore e TTV | Spessimetro, micrometro, calibro ottico |
| Scavo a mano | Lampada da ispezione, campione di riferimento, microscopio |
| Piattezza | Piastra ottica, interferometro a spostamento di fase |
| Parallelismo | Autocollimatore, interferometro, sistema di mappatura dello spessore |
| Rugosità superficiale | Profilometro ottico, AFM, profilometro a stilo |
| Trasmissione | Spettrofotometro UV-VIS-NIR o FTIR |
| Prestazioni del rivestimento | Spettrofotometro o riflettometro |
| Orientamento dei cristalli | Diffrazione dei raggi X o sistema di Laue |
| Difetti interni | Microscopio, sistema a luce polarizzata |
| Pulizia | Lampada da ispezione, microscopio, contatore di particelle |
| Geometria dei bordi | Microscopio per utensili, proiettore di profili, sistema di visione |
L'apparecchiatura selezionata deve avere precisione e risoluzione sufficienti per la tolleranza specificata.
23. Registri di ispezione e documenti relativi alla qualità
I clienti potrebbero richiedere livelli diversi di documentazione di qualità.
Tra i documenti più comuni figurano:
Certificato di conformità
Un certificato di conformità attesta che il prodotto fornito è conforme all'ordine di acquisto e al disegno tecnico.
Certificato dei materiali
Ciò potrebbe consentire di identificare il materiale dello zaffiro, l’orientamento del cristallo, il lotto di produzione e le informazioni relative alle materie prime.
Rapporto di controllo dimensionale
Il presente rapporto riporta i valori misurati relativi a diametro, spessore, TTV, smussatura e altre dimensioni.
Rapporto di ispezione ottica
Tra questi possono figurare:
- Risultato dello scavo di prova
- Mappa di planarità
- Risultato del fronte d'onda trasmesso
- Parallelismo
- Rugosità superficiale
- Curva di trasmissione
Rapporto sul rivestimento
Un rapporto sul rivestimento può riportare i valori misurati di trasmissione o riflessione nell'intervallo di lunghezze d'onda richiesto.
Registro di tracciabilità
Per le applicazioni soggette a normative o che richiedono un elevato livello di affidabilità, il produttore può documentare la relazione tra:
- Lotto di materia prima
- Lotto di produzione
- Dati di ispezione
- Lotto di rivestimento
- Etichetta dell'imballaggio
È necessario verificare la documentazione richiesta prima dell'avvio della produzione, poiché i report avanzati possono comportare tempi e costi di collaudo aggiuntivi.
24. Ispezione finale dell'imballaggio
Il controllo non termina quando la finestrella in zaffiro supera i test ottici.
L'imballaggio deve proteggere la finestra durante lo stoccaggio e il trasporto.
Il controllo finale dell'imballaggio dovrebbe verificare quanto segue:
- Le superfici ottiche sono pulite
- I materiali protettivi non entrano in contatto con le aree rivestite né le abrasano
- Le singole finestre sono separate
- I bordi sono protetti
- La confezione è priva di particelle
- Le etichette corrispondono all'ordine
- La quantità è corretta
- Sono inclusi i rapporti di ispezione
- L'imballaggio esterno è in grado di resistere al trasporto
Tra i metodi di confezionamento più comuni figurano:
- Sacchetti monouso
- Tessuto del cristallino
- Vassoi con separatori in schiuma
- Scatole ottiche in plastica
- Confezione pulita sigillata sottovuoto
- Scatole protettive a doppio strato
Il materiale di imballaggio non deve rilasciare fibre, plastificanti o residui di adesivo sulla superficie ottica.
Nel caso di finestre in zaffiro rivestite o lucidate, è necessario ridurre al minimo i movimenti all’interno della confezione.
25. Cause più comuni di rifiuto delle spedizioni
Le finestre in zaffiro vengono solitamente scartate per motivi quali:
- Dimensioni fuori tolleranza
- Graffi o segni troppo profondi
- Chip Edge che entrano nell'apertura libera
- Smussatura errata
- TTV elevato
- Scarsa planarità
- Cuneo eccessivo
- Spettro di rivestimento errato
- Graffi sul rivestimento
- Orientamento errato del cristallo
- Contaminazione superficiale
- Documentazione di ispezione incompleta
- Danni all'imballaggio
Molti di questi problemi possono essere evitati esaminando il disegno prima della produzione e definendo chiaramente il metodo di ispezione.
26. Cosa devono verificare gli acquirenti prima di effettuare un ordine
Per ridurre le controversie relative alle ispezioni, gli acquirenti dovrebbero fornire le seguenti informazioni:
- Orientamento dello zaffiro
- Dimensioni d'insieme e tolleranze
- Spessore e TTV
- Apertura libera
- Requisito relativo allo scavo a cielo aperto
- Planarità e lunghezza d'onda di riferimento
- Parallelismo o cuneo
- Rugosità superficiale
- Lunghezza d'onda del rivestimento e angolo di incidenza
- Requisiti di trasmissione
- Specifiche relative ai bordi e agli smussamenti
- Limiti relativi ai difetti interni
- Requisiti di pulizia
- Campionamento o ispezione completa
- Certificati e relazioni richiesti
- Requisiti di imballaggio
Una specifica completa aiuta il produttore a scegliere fin dall'inizio i metodi di lavorazione e di controllo più adatti.
Conclusione
L'ispezione pre-spedizione delle finestre in zaffiro è un processo di controllo qualità articolato in più fasi che comprende la verifica dei materiali, la misurazione dimensionale, la valutazione della superficie, i test ottici, il controllo della pulizia e l'ispezione dell'imballaggio.
Non esiste un unico test in grado di descrivere in modo esaustivo la qualità delle finestre in zaffiro.
L'ispezione visiva individua i difetti localizzati, l'ispezione dimensionale conferma l'adattamento dei componenti assemblati, l'interferometria valuta la forma della superficie, la spettrofotometria misura le prestazioni ottiche e l'analisi dell'orientamento dei cristalli verifica l'allineamento del materiale.
Il piano di ispezione adeguato dovrebbe basarsi sull'applicazione effettiva, anziché applicare a ogni finestra la tolleranza più rigorosa disponibile.
Definendo l'apertura libera, le norme applicabili, i metodi di misurazione e i rapporti richiesti prima della produzione, acquirenti e produttori possono ridurre le ambiguità e garantire che le finestre in zaffiro siano pronte per essere integrate in sistemi ottici, a semiconduttori, laser, sottovuoto e ad alta pressione.