This work performed under the auspices of the U.S. Department of Energy by Lawrence Livermore National Laboratory under Contract DE-AC52-07NA27344 within the LDRD program.

1. הכנת לטש וSlurry להכין ראשון מערכת הפוליש מתכנס (במיוחד בשם onvergent C, אני nitial משטח עצמאי, S ingle איטרציה, לטש R ogue חלקיקים-חינם או CISR (מבוטאת &quot;מספריים&quot;)) 7,17 על ידי התקנת משטח ומחץ, אוויר הכרית, דילול וכימי ייצוב הבוצה, ומשלב את התרחיף בתוך מערכת הסינון. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על לטש CISR, לדבוק משטח פוליאוריטן על בסיס חיק גרניט. קצה אחד הראשון לדבוק פנקס ולהפעיל לחץ בכיוון לכיוון הקצה המנוגד לצמצום פערי אוויר. חתוך את הכרית התלויה ולאחר מכן להשתמש בסכין גילוח והרים לנקב ולהסיר בועות אוויר במידת צורך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשימוש בפעם הראשונה ואחרי כל ~ 100 hr של ליטוש, מצב יהלומי הכרית באמצעות מזגן יהלומי CMP (קוטר 50 מ&quot;מ; 0.6 psi הפעיל לחץ; להתעכב 5 דקות בכל מיקום חיק רדיאלי עם מרווחי מרווח 25 מ&quot;מ; סיבוב חיק 25 סל&quot;ד) עם מים די זורמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בין חזרות ליטוש, להסיר כל מוצרי slurry וזכוכית שייר מהפנקס באמצעות שואב באתר קולי (~ להתעכב 2 דקות בכל מיקום הרדיאלי; סיבוב חיק 5 סל&quot;ד) עם מים די זורמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על משקל מחיצה בצורה הייחודית, לדבוק סרט דו צדדי קצף ולאחר מכן את חומר מחץ (לדוגמא, זכוכית חתוכה מראש או חומר שאינו לובש אחר). חתוך כל קלטת קצף תלויה כדי להתאים את הצורה של חומר מחץ ומשקל. שים לב לעיצוב המחיצה (שניהם צורה ומשקל) משנה לגדלים שונים של החומר והחיק 7,17. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן ליטוש slurry לBaume 4 ריכוז (במיוחד לערבב לפי נפח ~ slurry תחמוצת cerium חלק 1 ליטוש ומים ~ 9 חלקים deionized (DI) בbu 11 Lcket). בדוק Baume באמצעות מצוף Baume. להוסיף ~ 5 מיליליטר של KOH (10 מ &#39;) כדי להתאים את ה- pH 9.5 ולהוסיף ~ 120 מיליליטר (% vol 1) של פעילי שטח קניינית 19. להתקין מחדש pH וBaume כל שעה 24 של ליטוש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקן דלי עם slurry מוכן למערכת סינון. לאחר מכן להתקין את מסנני חלקיקי CMP הרצויים למערכת סינון. בואו recirculate slurry בתוך מערכת סינון במשך כמה שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התפלגות גודל חלקיקי מידה של תרחיף (למשל, באמצעות חלקיק יחיד טכניקות חישה אופטיות) על מנת להבטיח את קצה הזנב של ההתפלגות היא כראוי 9,20 חופשי חלקיקים-נוכלים. </li></ol> 2. הכנת החומר (תחריט וחסימה) לפני הליטוש, כימי לחרוט חומר קרקע הקנס כ- קיבל כדי להפחית את הכמות של הסרת חומר הדרושה כדי להסיר את תת-הקרקע שחיקה נזק 21. לאחר מכן, חוסם את החומר (אם היחס הגובה-הרוחב (כלומר, אורך / עובי) הוא&gt; 10) תוך שימוש בטכניקת חסימת כפתור המגרש רומן (PBB) כדי למנוע את החומר מהכיפוף במהלך חסימה וליטוש 22. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחרוט חומר הקרקע המשובח (במיוחד 265 x 265 x 8 מ&quot;מ 3 זכוכית סיליקה התמזגה שטוח) בטנק מלא בHF: NH 4 F (6: 1 לחרוט תחמוצת שנאגרו (BOE) 3x מדולל במי DI) במשך 6 שעות הסרת 10 מיקרומטר זכוכית מפני השטח של חומר. זהירות! הבנק המרכזי של אנגליה היא מאוד מסוכנת; ללבוש ציוד מגן אישי מתאים (PPE). הסר חומר מהטנק לחרוט ואגרסיביות לשטוף את החומר עם מים די ולאפשר לחומר לאוויר יבש בצורה אנכית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את החומר לנזק עמוק במהלך תהליך הטחינה באמצעות בדיקת אור בהירה בחדר חשוך. אם אין נזק עמוק נמצא, המשך לשלב הבא, אחר לשלוח חומר בחזרה למחדש טחינה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחמם חסימת כר הדשא באקדח דבק ל~ 95 טיפות ºC ומקום (כפתורים המכונים גם) של המגרש (~ 0.06 גר &#39;) על פניו שלצלחת חסימה במערך 9 x 9 (81 כפתורים עם מרווח 26 מ&quot;מ). עבור חלקים בגדלים שונים, מתייחס לעיצוב כללים למספר, הגודל האידיאלי, ומרווחים של כפתור המגרש 22. מניחים את הצלחת החוסמת עם הכפתורים מיושמים כלפי מעלה בתנור שחומם מראש ב 70 ºC. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל קלטת על פניו של החומר שאינו להיות מלוטש. הימנע מיצירה בועות אוויר או מוגזם מתיחת הקלטת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח לחומר עם פנים כלפי מטה על צד קלטת כפתורים על צלחת החסימה בתנור. לכסות את החומר-כפתור-הבלוק כדי למזער זרימת הסעה. לאחר 1.5 שעות, שנקבע תנור להתקרר 10 מעלות צלזיוס / hr לטמפרטורת חדר. לאחר הקירור, עובי המגרש על החומר חסם צריך להיות ~ 1 מ&quot;מ. </li></ol> 3. מתכנס פוליש <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל מערכת לחות בתא סביבתי של לטש CISR למנוע slurry מהתייבשות במהלך ליטוש וכדי למזער את חלקיקי נוכלים מגרדים את החומר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Insגבוה והר המחיצה שתוכננה במיוחד ומוכנה לליטוש. התקן חומר PBB למלטש CISR ובום נמוך להחזיק את החומר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חומר פולני על CISR במשך 4 שעות בקצב מתאים חיק וחומר סיבוב של 25 סל&quot;ד עם שבץ הרדיאלי של ~ 75 מ&quot;מ ועם זרימת בוצה ממערכת סינון של גל 1 / min. הערה: צלחת החסימה משמשת גם כמשקל העמסה על החומר מתאים ל0.6 psi הפעיל לחץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כבה את סיבוב חיק וחומר וזרימת בוצה. הסר חומר PBB מלטש CISR וsubmerse אותו לאמבטית מים מלאות DI. נגב משטח חומר עם מטלית חדר נקי תוך שקועה. הסר חומר PBB מאמבטיה ולהתיז לשטוף עם מים די. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Deblock חומר על ידי הוספת פחית בממשק לחומר-בלוק. הסר את הסרט ממשטח לחומר. אגרסיביות לשטוף עם מים די חומר ואוויר יבש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> PBB הפנים המנוגדים לחומר כפי שתואר בסעיף 2. ואז לחזור על פוlishing הליך כאמור בסעיף 3. </li></ol> 4. מטרולוגיה ופיקוח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדד משקף חזית גל (כלומר, דמות משטח) של שני הצדדים של חומר, כמו גם חזית גל מועבר באמצעות interferometer. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חומר ההר בתחנת בדיקת אור בהירה ולמדוד את תכונות שריטה / חפירה בשיטות סטנדרטי ייצור אופטי. לחרוט BOE קצר של החומר, כפי שמתואר בשלב 2.1, ניתן להשתמש בו כדי לחשוף את השריטות נסתרות עבור חלקים בשימוש ביישומי לייזר גבוה שטף. למדידת סריטות קנס או חספוס בחומר, ניתן להשתמש במיקרוסקופ אופטי סטנדרטי או interferometry אור הלבן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חנות השלימה חומר במגע מזעור מיכל עם פנים של החומר. </li></ol>

<ol>
	<li>Anderson, D., Burge, J., Thompson, B., Malacara, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch+28.+Handbook+of+optical+engineering.">Ch 28. Handbook of optical engineering.</a> Optical fabrication. , (2001).</li><li>Karow, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fabrication Methods for Precision Optics. , (1993).</li><li>Brown, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+short+course+in+optical+fabrication+technology.">A short course in optical fabrication technology.</a> , (1981).</li><li>Cook, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+processes+in+glass+polishing.">Chemical processes in glass polishing.</a> J. Non-Crystal. Solids. 120, 152-171 (1990).</li><li>Preston, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Structure+of+Abraded+Glass+Surfaces.">The Structure of Abraded Glass Surfaces.</a> Trans. Opt. Soc. 23 (3), 141-14 (1922).</li><li>Suratwala, T., Feit, M., Steele, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+Deterministic+Material+Removal+and+Surface+Figure+During+Fused+Silica+Pad+Polishing.">Toward Deterministic Material Removal and Surface Figure During Fused Silica Pad Polishing.</a> J. Am. Ceram. Soc. 93 (5), 1326-1340 (2010).</li><li>Suratwala, T., Steele, R., Feit, M., Desjardin, R., Mason, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Convergent+Pad+Polishing+of+amorphous+fused+silica.">Convergent Pad Polishing of amorphous fused silica.</a> International Journal of Applied Glass Science. 3 (1), 14-28 (2012).</li><li>Suratwala, T., Feit, M., Steele, R., Wong, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Temperature+and+Material+Deposit+on+Material+Removal+Uniformity+during+Optical+Pad+Polishing.">Influence of Temperature and Material Deposit on Material Removal Uniformity during Optical Pad Polishing.</a> J. Am. Ceram. Soc. , (2014).</li><li>Suratwala, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microscopic+removal+function+and+the+relationship+between+slurry+particle+size+distribution+and+workpiece+roughness+during+pad+polishing.">Microscopic removal function and the relationship between slurry particle size distribution and workpiece roughness during pad polishing.</a> J. Am. Ceram. Soc. 91 (1), 81-91 (2014).</li><li>Terrell, E., Higgs, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrodynamics+of+Slurry+Flow+in+Chemical+Mechanical+Polishing.">Hydrodynamics of Slurry Flow in Chemical Mechanical Polishing.</a> J. Electrochem. Soc. 153 (6), 15-22 (2006).</li><li>Runnels, S., Eyman, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tribology+Analysis+of+Chemical+MechanicalPolishing.">Tribology Analysis of Chemical MechanicalPolishing.</a> J. Electrochem. Soc. 141 (6), 1698-1701 (1994).</li><li>Park, S., Cho, C., Ahn, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrodynamic+Analysis+of+Chemical+Mechanical+Polishing+Process.">Hydrodynamic Analysis of Chemical Mechanical Polishing Process.</a> J. Tribology Int. 33, 723-730 (2000).</li><li>Luo, J., Dornfeld, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Abrasive+Size+Distribution+in+Chemical+Mechanical+Planarization:+Modeling+and+Verification.">Effects of Abrasive Size Distribution in Chemical Mechanical Planarization: Modeling and Verification.</a> IEEE T. Semicond. M. 16 (3), 469-476 (2003).</li><li>Luo, J., Dornfeld, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Material+Removal+Mechanism+in+Chemical+Mechanical+Polishing:+Theory+and+Modeling.">Material Removal Mechanism in Chemical Mechanical Polishing: Theory and Modeling.</a> IEEE T. Semiconduct. M. 14, 112-133 (2001).</li><li>Bastaninejad, M., Ahmadi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+the+Effects+of+Abrasive+Size+Distribution,+Adhesion,+and+Surface+Plastic+Deformation+on+Chemical+Mechanical+Polishing.">Modeling the Effects of Abrasive Size Distribution, Adhesion, and Surface Plastic Deformation on Chemical Mechanical Polishing.</a> J. Electrochem. Soc. 152 (9), 720-730 (2005).</li><li>Sampurno, Y., Sudargho, F., Zhuang, Y., Ashizawa, T., Morishima, H., Philipossian, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Cerium+Oxide+Particles+Sizes+in+Oxide+Chemical+Mechanical+Planarization.">Effect of Cerium Oxide Particles Sizes in Oxide Chemical Mechanical Planarization.</a> Electrochem. Solid State. 12 (6), 191-194 (2009).</li><li>Suratwala, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+and+system+for+Convergent+Polishing.">Method and system for Convergent Polishing.</a> US Provisional Patent Application. , (2011).</li><li>Suratwala, T., Feit, M., Steele, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Apparatus+and+Method+for+Deterministic+Control+of+Surface+Figure+During+Full+Aperture+Polishing.">Apparatus and Method for Deterministic Control of Surface Figure During Full Aperture Polishing.</a> US Patent Application. US. , (2010).</li><li>Dylla-Spears, R., Feit, M., Miller, P., Steele, R., Suratwala, T., Wong, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+for+preventing+agglomeration+of+charged+colloids+without+loss+of+surface+activity.">Method for preventing agglomeration of charged colloids without loss of surface activity.</a> US Provisional Patent Application. , (2012).</li><li>Dylla-Spears, R., Wong, L., Miller, P., Feit, M., Steele, R., Suratwala, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Charged+Micelle+Halo+Mechanism+for+Agglomeration+Reduction+in+Metal+Oxide+Particle+Based+Polishing+Slurries.">Charged Micelle Halo Mechanism for Agglomeration Reduction in Metal Oxide Particle Based Polishing Slurries.</a> Colloid Surface A. 447, 32-43 (2014).</li><li>Wong, L., Suratwala, T., Feit, M., Miller, P., Steele, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Effect+of+HF/NH4F+Etching+on+the+Morphology+of+Surface+Fractures+on+Fused+Silica.">The Effect of HF/NH4F Etching on the Morphology of Surface Fractures on Fused Silica.</a> J. Non-Crystal. Solids. 355, 797 (2009).</li><li>Feit, M., DesJardin, R., Steele, R., Suratwala, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimized+pitch+button+blocking+for+polishing+high-aspect-ratio+optics.">Optimized pitch button blocking for polishing high-aspect-ratio optics.</a> Appl. Opt. 51 (35), 8350-8359 (2013).</li><li>Suratwala, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sub-surface+mechanical+damage+distributions+during+grinding+of+fused+silica.">Sub-surface mechanical damage distributions during grinding of fused silica.</a> J. Non-Crystal. Solids. 352, 5601 (2006).</li><li>Miller, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Distribution+of+Sub-surface+Damage+in+Fused+Silica.">The Distribution of Sub-surface Damage in Fused Silica.</a> SPIE. 5991, (2005).</li><li>Suratwala, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Rogue+particles+on+the+sub-surface+damage+of+fused+silica+during+grinding/polishing.">Effect of Rogue particles on the sub-surface damage of fused silica during grinding/polishing.</a> J. Non-Crystal. Solids. 354, 2003 (2008).</li><li>Suratwala, T., Miller, P., Ehrmann, P., Steele, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polishing+slurry+induced+surface+haze+on+phosphate+laser+glasses.">Polishing slurry induced surface haze on phosphate laser glasses.</a> J. Non-Crystal. Solids. 351, 2091-2101 (2004).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

כפי שנאמר במבוא, יישום מוצלח של מתכנס פוליש ביחס לעלות על פני השטח דמות כרוך ביטול או צמצום כל התופעות המשפיעות על אי-אחידות חומר המרחבית מלבד זה של אי-התאמה לחומר-חיק בשל צורה לחומר. אם כל אחד מהתופעות אלה לא מיתן כראוי, או באמצעות שליטה בתהליך או באמצעות הנדסה המתאימ?...

השלבים העיקריים בתהליך ייצור אופטי אופייני כוללים עיצוב, שיוף, ליטוש צמצם מלא, ולפעמים כלי קטן ליטוש 1-3. עם ביקוש גובר לרכיבים אופטיים באיכות גבוהה עבור מערכות הדמיה ולייזר, שם כבר התקדמות משמעותית בייצור אופטי בעשורים האחרונים. לדוגמא, דיוק, הסרת חומר דטרמיניסטית ניתן כיום בעיצוב ותהליכי טחינה עם התקדמות במחשב נומרית מבוקרת מכונות עיצוב זכוכית (CNC). באופן דומה, טכנולוגיות ליטוש כלי קטן (למשל, על פני השטח בשליטת מחשב אופטי (CCOS), יון להבין, וגימור מגנט rheological (MRF)) הוביל להסרת חומר דטרמיניסטית ושליטה דמות פני השטח, ובכך להשפיע על תוקף תעשיית הייצור האופטית. עם זאת, שלב ביניים של תהליך הגימור, ליטוש צמצם מלא, עדיין חסר גבוה דטרמיניזם, בדרך כלל דורש opticia המיומןns לבצע מרובה, לעתים קרובות מחזורים ארוכים, איטרטיבי עם שינויים בתהליך מרובים כדי להשיג לדמות המשטח הרצויה 1-3. המספר הגדול של שיטות ליטוש, משתני תהליך, וכימית המורכבים ואינטראקציות מכאניות בין חומר, הברכיים וslurry 3-4 עשה את זה מאתגר להפוך ליטוש אופטי מ&#39;אמנות &#39;למדע. כדי להשיג ליטוש צמצם מלא דטרמיניסטי, שיעור הסרת חומר יש להבין היטב. מבחינה הסטורית, שיעור הסרת חומר שתואר על ידי משוואת פרסטון שימוש נרחב 5 <img alt="משוואת 1" fo:content-width="1in" fo:src="/files/ftp_upload/51965/51965eqn1.jpg" src="/files/ftp_upload/51965/51965eqn1.jpg" width="100px" /> (1) שם ד&quot;ה / dt הוא שיעור העובי הממוצע ההסרה, p k הוא קבוע פרסטון, σ O הואהלחץ המופעל, וr V הוא המהירות היחסית הממוצעת בין החומר והחיק. איור 1 מתאר באופן סכמטי את המושגים הפיזיים המשפיעים על שיעור הסרת חומר כפי שתואר משוואת פרסטון, כולל וריאציות מרחב ובזמן במהירות ובלחץ, הבדלים בין לחץ יישומית ובפיזור לחצים שחוויות חומר, ואת השפעות חיכוך 6-8. בפרט, הפצת הלחץ הממשית שחוותה לחומר נשלטת על ידי מספר התופעות (שתוארו בפירוט במקום אחר 6-8) שמאוד משפיע על תוצאת דמותו של חומר משטח. כמו כן, במשוואת פרסטון, תופעות המיקרוסקופיות ומולקולריות הרמה מקופלות במידה רבה לקבועה מקרוסקופית פרסטון (עמ &#39;יא), המשפיע על שיעור הכולל חומר להסרת, מיקרו-חספוס, ואפילו מגרד על החומר. מחקרים שונים הרחיבו המודל של פרסטון לחשבון<html> לאינטראקציה בין חלקיקים-pad-חומר slurry המיקרוסקופי להסביר שיעור הסרת חומר וmicroroughness 9-16. כדי להשיג שליטה דטרמיניסטית של דמות פני השטח במהלך ליטוש צמצם מלא, כל אחת מהתופעות שתוארו לעיל צריך להיות מובן, לכמת ולאחר מכן בשליטה. האסטרטגיה מאחורי מתכנס פוליש היא לחסל או לצמצם את הגורמים בלתי רצויים של הסרת חומר לא אחידה, בין אם באמצעות עיצוב לטש מהונדס או על ידי שליטה בתהליך, כך שההסרה מונעת רק על ידי חוסר ההתאמה לחומר-חיק בשל צורת חומר 7,17- 18. איור 2 מדגים כיצד צורה לחומר יכולה לגרום להתכנסות מבוססת על רעיון חוסר ההתאמה לחומר-חיק. שקול חיק שטוח וחומר היפותטי של צורה מורכבת שמוצגת בפינה השמאלית העליונה. חוסר התאמת גובה הממשק (המכונה הפער, Δh OL) משפיעה על חלוקת לחץ ממשק (σ) כ: תוכן &quot;fo: לשמור-together.within-page =&quot; תמיד &quot;&gt; <img alt="משוואה 2" fo:content-width="1in" fo:src="/files/ftp_upload/51965/51965eqn2.jpg" src="/files/ftp_upload/51965/51965eqn2.jpg" width="100px" /> (2) כאשר h הוא שיעור המתאר קבוע שבו הלחץ יורד עם עלייה בפער Δh OL 6. בדוגמא זו, יש לחומר הלחץ הגבוה ביותר המקומי במרכז (ראה שמאלי תחתונה של איור 2), ומכאן מיקום זה יהיה לצפות בשיעור הסרת חומר הראשוני הגבוה ביותר במהלך ליטוש. כחומר מוסר, פרש הלחצים בין החומר יקטן כתוצאה מירידה בחוסר ההתאמה לחומר-חיק, והחומר יתכנס לצורה של ההקפה. בהתכנסות, פיזור לחצים לחומר, ולכן הסרת חומר, יהיה אחיד על פני החומר (ראה בצד ימין של איור 2). דוגמא זו ממחישה לחיק שטוח, howevאה, אותו הרעיון חל על הברכיים כדוריות (או קעור או קמור). שוב, תהליך התכנסות זה עובד רק אם כל התופעות האחרות המשפיעות על אי-אחידות חומר המרחבית בוטלו. ההקלות פרוצדורליים והנדסה הספציפיות שיושמו בפרוטוקול הפוליש מתכנס מתוארות בדיון. הפרוטוקול המתואר במחקר הבא הוא התהליך מתכנס הפוליש במיוחד עבור חומר זכוכית סיליקה 26.5 סנטימטר רבוע התמזגו החל ממשטח קרקע משובח. ב 8 שעות של ליטוש (4 שעות / שטח), לחומר זה יכול להשיג שטיחות מלוטשות של λ ~ / 2 עם איכות גבוהה מאוד לפני שטח (כלומר, צפיפות שריטה נמוכה).

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="634">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Name of Material/Equipment</td>
			<td style="width:245px;">Company</td>
			<td style="width:139px;">Catalog Number</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MHN 50 mil Polyurethane Pad&#160;</td>
			<td>Eminess Technologies</td>
			<td>PF-MHN15A050L-56</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cerium oxide polishing slurry</td>
			<td>Universal Photonics</td>
			<td>HASTILITE PO</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td dir="LTR" height="21" style="height:21px;width:251px;">Septum Glass (waterjet cut)</td>
			<td dir="LTR" style="width:245px;">Borofloat ; Schott&#160;</td>
			<td dir="LTR" style="width:139px;">NA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Diamond conditioner</td>
			<td>Morgan Advanced Ceramics&#160;</td>
			<td>CMP-25035-SFT</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ultrasonic Cleaner</td>
			<td>Advanced Sonics Processing System</td>
			<td>URC4</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Purification Optima Filter cartridge</td>
			<td>3M</td>
			<td>CMP560P10FC</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Blocking Pitch</td>
			<td>Universal Photonics</td>
			<td>BP1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Blocking Tape</td>
			<td>3M</td>
			<td>#4712</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cleanroom Cloth</td>
			<td>ITW Texwipe</td>
			<td>AlphaWipe TX1013</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Single Particle Optical Sensing</td>
			<td>Paritcle Sizing Systems</td>
			<td>Accusizer 780 AD</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

convergent polishing: a simple, rapid, full aperture polishing process of high quality optical flats &amp; spheres

מתכנס פוליש הוא מערכת ליטוש רומן ושיטה לגימור אופטיקה זכוכית שטוחה וכדורית שבחומר, הצורה עצמאית של הראשונית שלה (כלומר, משטח דמות), תתכנס לדמות משטח סופית עם איכות משטח מצוינת תחת ערכה קבועה, בלתי משתנית של ליטוש פרמטרים באיטרציה ליטוש יחיד. בניגוד לכך, שיטות ליטוש צמצם מלא קונבנציונליות דורשות מחזורים מרובים, לעתים קרובות ארוכים, איטרטיבי מעורב שינויי ליטוש, המטרולוגיה ותהליך כדי להשיג את דמות המשטח הרצויה. התהליך מתכנס הפוליש מבוסס על הרעיון של אי-התאמת גובה לחומר-חיק כתוצאה מהפרש לחץ שהולך ופוחת עם ההסרה ותוצאות בחומר מתכנס לצורה של ההקפה. היישום המוצלח של התהליך מתכנס הפוליש הוא תוצאה של השילוב של מספר הטכנולוגיות כדי להסיר את כל המקורות של הסרת חומר המרחבית לא אחידה (למעט חומר-חיקחוסר התאמה) להתכנסות דמות פני השטח ולצמצם את מספרם של חלקיקי נוכלים במערכת לצפיפויות נמוכות מאפס וחספוס נמוך. התהליך מתכנס הפוליש הודגם עבור הייצור של שני הדירות ותחומי צורות שונות, גדלים, וההיבט ratios על חומרי זכוכית שונים. ההשפעה המעשית היא שיכולים להיות מפוברקים רכיבים אופטיים באיכות גבוהה במהירות רבה יותר, יותר שוב ושוב, עם פחות המטרולוגיה, ועם פחות עבודה, וכתוצאה מכך עלויות ליחידה נמוכות יותר. במחקר זה, הפרוטוקול מתכנס הפוליש מתואר במיוחד עבור בודה 26.5 סנטימטר רבוע התמזגו דירות סיליקה ממשטח קרקע משובחת ל~ λ / 2 דמות משטח מלוטשת לאחר ליטוש 4 שעות לכל משטח בקוטר 81 סנטימטר לטש.

הפרוטוקול מתכנס הפוליש שתואר לעיל מאפשר לחומר סיליקה התמזגה קרקע (במקרה זה מרובע 26.5 סנטימטרים) להיות מלוטשת, באיטרציה אחת של 4 שעות לכל משטח, לשטיחות שיא-לעמק λ ~ / 2 (~ 330 ננומטר) עבור חלקי יחס גובה-רוחב נמוכים ו~ 1λ (~ 633 ננומטר) עבור חלקי יחס גבוה היבט (ראה איור 3). ש?...

Watch this Scientific Journal Video about Convergent Polishing: A Simple, Rapid, Full Aperture Polishing Process of High Quality Optical Flats & Spheres at JoVE.com

Convergent Polishing: A Simple, Rapid, Full Aperture Polishing Process of High Quality Optical Flats &amp; Spheres

A novel optical polishing process, called &#8220;Convergent Polishing&#8221;, which enables faster, lower cost polishing, is described. Unlike conventional polishing processes, Convergent Polishing allows a glass workpiece to be polished in a single iteration and with high surface quality to its final surface figure without requiring changes to polishing parameters.

מתכנס פוליש: תהליך פשוט, מהיר, מלא צמצם פוליש של אופטי דירות באיכות גבוהות וSpheres

Convergent Polishing is a novel polishing system and method for finishing flat and spherical glass optics in which a workpiece, independent of its initial ...

convergent-polishing-simple-rapid-full-aperture-polishing-process

Research

JoVE Journal

Engineering

11.0K Views.  Lawrence Livermore National Laboratory. A novel optical polishing process, called “Convergent Polishing”, which enables faster, lower cost polishing, is described. Unlike conventional polishing processes, Convergent Polishing allows a glass workpiece to be polished in a single iteration and with high surface quality to its final surface figure without requiring changes to polishing parameters.

Video: Convergent Polishing: A Simple, Rapid, Full Aperture Polishing Process of High Quality Optical Flats & Spheres

Fabrication of Silica Ultra High Quality Factor Microresonators

Whispering gallery resonant cavities confine light in circular orbits at their periphery.1-2 The photon storage lifetime in the cavity, quantified by the quality factor (Q) of the cavity, can be in excess of 500ns for cavities with Q factors above 100 million. As a result of their low material losses, silica microcavities have demonstrated some of the longest photon lifetimes to date1-2. Since a portion of the circulating light extends outside the resonator, these devices can also be used to probe the surroundings. This interaction has enabled numerous experiments in biology, such as single molecule biodetection and antibody-antigen kinetics, as well as discoveries in other fields, such as development of ultra-low-threshold microlasers, characterization of thin films, and cavity quantum electrodynamics studies.3-7
The two primary silica resonant cavity geometries are the microsphere and the microtoroid. Both devices rely on a carbon dioxide laser reflow step to achieve their ultra-high-Q factors (Q&gt;100 million).1-2,8-9 However, there are several notable differences between the two structures. Silica microspheres are free-standing, supported by a single optical fiber, whereas silica microtoroids can be fabricated on a silicon wafer in large arrays using a combination of lithography and etching steps. These differences influence which device is optimal for a given experiment.
Here, we present detailed fabrication protocols for both types of resonant cavities. While the fabrication of microsphere resonant cavities is fairly straightforward, the fabrication of microtoroid resonant cavities requires additional specialized equipment and facilities (cleanroom). Therefore, this additional requirement may also influence which device is selected for a given experiment.
Introduction
An optical resonator efficiently confines light at specific wavelengths, known as the resonant wavelengths of the device. 1-2 The common figure of merit for these optical resonators is the quality factor or Q. This term describes the photon lifetime (&tau;o) within the resonator, which is directly related to the resonator's optical losses. Therefore, an optical resonator with a high Q factor has low optical losses, long photon lifetimes, and very low photon decay rates (1/&tau;o). As a result of the long photon lifetimes, it is possible to build-up extremely large circulating optical field intensities in these devices. This very unique property has allowed these devices to be used as laser sources and integrated biosensors.10
A unique sub-class of resonators is the whispering gallery mode optical microcavity. In these devices, the light is confined in circular orbits at the periphery. Therefore, the field is not completely confined within the device, but evanesces into the environment. Whispering gallery mode optical cavities have demonstrated some of the highest quality factors of any optical resonant cavity to date.9,11 Therefore, these devices are used throughout science and engineering, including in fundamental physics studies and in telecommunications as well as in biodetection experiments. 3-7,12
Optical microcavities can be fabricated from a wide range of materials and in a wide variety of geometries. A few examples include silica and silicon microtoroids, silicon, silicon nitride, and silica microdisks, micropillars, and silica and polymer microrings.13-17 The range in quality factor (Q) varies as dramatically as the geometry. Although both geometry and high Q are important considerations in any field, in many applications, there is far greater leverage in boosting device performance through Q enhancement. Among the numerous options detailed previously, the silica microsphere and the silica microtoroid resonator have achieved some of the highest Q factors to date.1,9 Additionally, as a result of the extremely low optical loss of silica from the visible through the near-IR, both microspheres and microtoroids are able to maintain their Q factors over a wide range of testing wavelengths.18 Finally, because silica is inherently biocompatible, it is routinely used in biodetection experiments.
In addition to high material absorption, there are several other potential loss mechanisms, including surface roughness, radiation loss, and contamination loss.2 Through an optimization of the device size, it is possible to eliminate radiation losses, which arise from poor optical field confinement within the device. Similarly, by storing a device in an appropriately clean environment, contamination of the surface can be minimized. Therefore, in addition to material loss, surface scattering is the primary loss mechanism of concern.2,8
In silica devices, surface scattering is minimized by using a laser reflow technique, which melts the silica through surface tension induced reflow. While spherical optical resonators have been studied for many years, it is only with recent advances in fabrication technologies that researchers been able to fabricate high quality silica optical toroidal microresonators (Q&gt;100 million) on a silicon substrate, thus paving the way for integration with microfluidics.1
The present series of protocols details how to fabricate both silica microsphere and microtoroid resonant cavities. While silica microsphere resonant cavities are well-established, microtoroid resonant cavities were only recently invented.1 As many of the fundamental methods used to fabricate the microsphere are also used in the more complex microtoroid fabrication procedure, by including both in a single protocol it will enable researchers to more easily trouble-shoot their experiments.

We describe the use of a carbon dioxide laser reflow technique to fabricate silica resonant cavities, including free-standing microspheres and on-chip microtoroids. The reflow method removes surface imperfections, allowing long photon lifetimes within both devices. The resulting devices have ultra high quality factors, enabling applications ranging from telecommunications to biodetection.

ייצור של אולטרה סיליקה Microresonators באיכות גבוהה פקטור

Whispering gallery resonant cavities confine light in circular orbits at their periphery.1-2 The photon storage lifetime in the cavity, quantified by the ...

Process of Making Three-dimensional Microstructures using Vaporization of a Sacrificial Component

Vascular structures in natural systems are able to provide high mass transport through high surface areas and optimized structure. Few synthetic material fabrication techniques are able to mimic the complexity of these structures while maintaining scalability. The Vaporization of a Sacrificial Component (VaSC) process is able to do so. This process uses sacrificial fibers as a template to form hollow, cylindrical microchannels embedded within a matrix. Tin (II) oxalate (SnOx) is embedded within poly(lactic) acid (PLA) fibers which facilitates the use of this process. The SnOx catalyzes the depolymerization of the PLA fibers at lower temperatures. The lactic acid monomers are gaseous at these temperatures and can be removed from the embedded matrix at temperatures that do not damage the matrix. Here we show a method for aligning these fibers using micromachined plates and a tensioning device to create complex patterns of three-dimensionally arrayed microchannels. The process allows the exploration of virtually any arrangement of fiber topologies and structures.

The Vaporization of a Sacrificial Component (VaSC) process is used to fabricate microvascular structures. This procedure uses sacrificial poly(lactic) acid fibers to form hollow microchannels with precise 3D geometric positioning provided by laser micromachined guide plates.

תהליך של הפיכת Microstructures תלת ממדי באמצעות אידוי של רכיב של קורבן

Vascular structures in natural systems are able to provide high mass transport through high surface areas and optimized structure. Few synthetic material ...

Construction of a High Resolution Microscope with Conventional and Holographic Optical Trapping Capabilities

High resolution microscope systems with optical traps allow for precise manipulation of various refractive objects, such as dielectric beads 1 or cellular organelles 2,3, as well as for high spatial and temporal resolution readout of their position relative to the center of the trap. The system described herein has one such "traditional" trap operating at 980 nm. It additionally provides a second optical trapping system that uses a commercially available holographic package to simultaneously create and manipulate complex trapping patterns in the field of view of the microscope 4,5 at a wavelength of 1,064 nm. The combination of the two systems allows for the manipulation of multiple refractive objects at the same time while simultaneously conducting high speed and high resolution measurements of motion and force production at nanometer and piconewton scale.

The system described herein employs a traditional optical trap as well as an independent holographic optical trapping line, capable of creating and manipulating multiple traps. This allows for the creation of complex geometric arrangements of refractive particles while also permitting simultaneous high-speed, high-resolution measurements of the activity of biological enzymes.

בנייה של מיקרוסקופ ברזולוציה גבוה עם יכולות קונבנציונליות והשמנה אופטיות הולוגרפי

High resolution microscope systems with optical traps allow for precise manipulation of various refractive objects, such as dielectric beads 1 or cellular ...

The Generation of Higher-order Laguerre-Gauss Optical Beams for High-precision Interferometry

Thermal noise in high-reflectivity mirrors is a major impediment for several types of high-precision interferometric experiments that aim to reach the standard quantum limit or to cool mechanical systems to their quantum ground state. This is for example the case of future gravitational wave observatories, whose sensitivity to gravitational wave signals is expected to be limited in the most sensitive frequency band, by atomic vibration of their mirror masses. One promising approach being pursued to overcome this limitation is to employ higher-order Laguerre-Gauss (LG) optical beams in place of the conventionally used fundamental mode. Owing to their more homogeneous light intensity distribution these beams average more effectively over the thermally driven fluctuations of the mirror surface, which in turn reduces the uncertainty in the mirror position sensed by the laser light.
We demonstrate a promising method to generate higher-order LG beams by shaping a fundamental Gaussian beam with the help of diffractive optical elements. We show that with conventional sensing and control techniques that are known for stabilizing fundamental laser beams, higher-order LG modes can be purified and stabilized just as well at a comparably high level. A set of diagnostic tools allows us to control and tailor the properties of generated LG beams. This enabled us to produce an LG beam with the highest purity reported to date. The demonstrated compatibility of higher-order LG modes with standard interferometry techniques and with the use of standard spherical optics makes them an ideal candidate for application in a future generation of high-precision interferometry.

Large laser-interferometers are being constructed to create a new type of astronomy based on gravitational waves. Their sensitivities, as for many other high-precision experiments, are approaching fundamental noise limits such as the atomic vibration of their components. We are pioneering technologies to overcome these limits using novel laser beam shapes.

הדור אופטי קורים מסדר גבוה Laguerre-גאוס לInterferometry דיוק גבוה

Thermal noise in high-reflectivity mirrors is a major impediment for several  types of high-precision interferometric experiments that aim to reach the  ...

Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an elastomeric dielectric membrane sandwiched between two compliant electrodes. The large actuation strains of these transducers when used as actuators (over 300% area strain) and their soft and compliant nature has been exploited for a wide range of applications, including electrically tunable optics, haptic feedback devices, wave-energy harvesting, deformable cell-culture devices, compliant grippers, and propulsion of a bio-inspired fish-like airship. In most cases, DETs are made with a commercial proprietary acrylic elastomer and with hand-applied electrodes of carbon powder or carbon grease. This combination leads to non-reproducible and slow actuators exhibiting viscoelastic creep and a short lifetime. We present here a complete process flow for the reproducible fabrication of DETs based on thin elastomeric silicone films, including casting of thin silicone membranes, membrane release and prestretching, patterning of robust compliant electrodes, assembly and testing. The membranes are cast on flexible polyethylene terephthalate (PET) substrates coated with a water-soluble sacrificial layer for ease of release. The electrodes consist of carbon black particles dispersed into a silicone matrix and patterned using a stamping technique, which leads to precisely-defined compliant electrodes that present a high adhesion to the dielectric membrane on which they are applied.

This manuscript shows the fabrication process for the manufacture of dielectric elastomer soft actuators based on silicone membranes. The three key stages of production are presented in detail: blade casting of thin silicone membranes; pad printing of compliant electrodes; and the assembly of all the components.

תהליך ייצור של מפעילי אלסטומר דיאלקטרי מבוסס סיליקון

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an ...

Adsorption Device Based on a Langatate Crystal Microbalance for High Temperature High Pressure Gas Adsorption in Zeolite H-ZSM-5

We present a high-temperature and high-pressure gas adsorption measurement device based on a high-frequency oscillating microbalance (5 MHz langatate crystal microbalance, LCM) and its use for gas adsorption measurements in zeolite H-ZSM-5. Prior to the adsorption measurements, zeolite H-ZSM-5 crystals were synthesized on the gold electrode in the center of the LCM, without covering the connection points of the gold electrodes to the oscillator, by the steam-assisted crystallization (SAC) method, so that the zeolite crystals remain attached to the oscillating microbalance while keeping good electroconductivity of the LCM during the adsorption measurements. Compared to a conventional quartz crystal microbalance (QCM) which is limited to temperatures below 80 &#176;C, the LCM can realize the adsorption measurements in principle at temperatures as high as 200-300 &#176;C (i.e., at or close to the reaction temperature of the target application of one-stage DME synthesis from the synthesis gas), owing to the absence of crystalline-phase transitions up to its melting point (1,470 &#176;C). The system was applied to investigate the adsorption of CO2, H2O, methanol and dimethyl ether (DME), each in the gas phase, on zeolite H-ZSM-5 in the temperature and pressure range of 50-150 &#176;C and 0-18 bar, respectively. The results showed that the adsorption isotherms of these gases in H-ZSM-5 can be well fitted by Langmuir-type adsorption isotherms. Furthermore, the determined adsorption parameters, i.e., adsorption capacities, adsorption enthalpies, and adsorption entropies, compare well to literature data. In this work, the results for CO2 are shown as an example.

A protocol for high-temperature and high-pressure gas adsorption measurements on zeolite H-ZSM-5 using an adsorption measurement device based on a langatate crystal microbalance is presented. Prior to the adsorption measurements, the synthesis of zeolite H-ZSM-5 on the langatate crystal microbalance sensor by the steam-assisted crystallization (SAC) method is demonstrated.

מכשיר ספיחה בהתבסס על Langatate קריסטל microbalance עבור ספיחת גז בלחץ גבוה טמפרטורה גבוהה ב זאוליט H-ZSM-5

We present a high-temperature and high-pressure gas adsorption measurement device based on a high-frequency oscillating microbalance (5 MHz langatate ...

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions &#8212; A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the manifold requirements during processing and application of such complex fluids. In this investigation, measuring protocols for a conclusive assessment of different process relevant rheological parameters have been evaluated. This includes the determination of yield stress, viscosity, wall slip velocity, structural recovery after large deformation and elongation at break as well as tensile force during filament stretching.
The importance of concomitant video recordings during parallel-plate rotational rheometry for a significant determination of rheological quantities is demonstrated. The deformation profile and flow field at the sample edge can be determined using appropriate markers. Thus, measurement parameter settings and plate roughness values can be identified for which yield stress and viscosity measurements are possible. Slip velocity can be measured directly and measuring conditions at which plug flow, shear banding or sample spillover occur can be identified clearly. 
Video recordings further confirm that the change in shear moduli observed during three stage oscillatory shear tests with small deformation amplitude in stage I and III but large oscillation amplitude in stage II can be directly attributed to structural break down and recovery. For the pastes investigated here, the degree of irreversible, shear-induced structural change increases with increasing deformation amplitude in stage II until a saturation is reached at deformations corresponding to the crossover of G' and G'', but the irreversible damage is independent of the duration of large amplitude shear. 
A capillary breakup elongational rheometer and a tensile tester have been used to characterize deformation and breakup behavior of highly filled pastes in uniaxial elongation. Significant differences were observed in all experiments described above for two commercial screen-printing silver pastes used for front side metallization of Si-solar cells.

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions &amp;#8212; A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

A protocol for a robust and application relevant rheological characterization of highly concentrated suspensions is presented. Silver pastes used for screen-printing application in solar cell production are employed as model systems.

אתגרים ראולוגיות אפיון השעיות מרוכזות מאוד - מקרה עבור משחות כסף הדפסת מסך

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the ...

Method for Recording Broadband High Resolution Emission Spectra of Laboratory Lightning Arcs

Lightning is one of the most common and destructive forces in nature and has long been studied using spectroscopic techniques, first with traditional camera film methods and then digital camera technology, from which several important characteristics have been derived. However, such work has always been limited due to the inherently random and non-repeatable nature of natural lightning events in the field. Recent developments in lightning test facilities now allow the reproducible generation of lightning arcs within controlled laboratory environments, providing a test bed for the development of new sensors and diagnostic techniques to understand lightning mechanisms better. One such technique is a spectroscopic system using digital camera technology capable of identifying the chemical elements with which the lightning arc interacts, with these data then being used to derive further characteristics. In this paper, the spectroscopic system is used to obtain the emission spectrum from a 100 kA peak, 100 &#181;s duration lightning arc generated across a pair of hemispherical tungsten electrodes separated by a small air gap. To maintain a spectral resolution of less than 1 nm, several individual spectra were recorded across discrete wavelength ranges, averaged, stitched, and corrected to produce a final composite spectrum in the 450 nm (blue light) to 890 nm (near infrared light) range. Characteristic peaks within the data were then compared to an established publicly available database to identify the chemical element interactions. This method is readily applicable to a variety of other light emitting events, such as fast electrical discharges, partial discharges, and sparking in electrical equipment, apparatus, and systems.

Emission spectroscopy techniques have traditionally been used to analyze inherently random lightning arcs occurring in nature. In this paper, a method developed to obtain the emission spectroscopy from reproducible lightning arcs generated within a laboratory environment is described.

שיטה להקלטת פליטת ברזולוציה גבוהה בפס רחב ספקטרום של קשתות ברק מעבדה

Lightning is one of the most common and destructive forces in nature and has long been studied using spectroscopic techniques, first with traditional ...

Atomic Layer Deposition of Vanadium Dioxide and a Temperature-dependent Optical Model

Vanadium dioxide is a material that has a reversible metal-insulator phase change near 68 &#176;C. To grow VO2 on a wide variety of substrates, with wafer-scale uniformity and angstrom level control of thickness, the method of atomic-layer deposition was chosen. This ALD process enables high-quality, low-temperature (&#8804;150 &#176;C) growth of ultrathin films (100-1000 &#197;) of VO2. For this demonstration, the VO2 films were grown on sapphire substrates. This low temperature growth technique produces mostly amorphous VO2 films. A subsequent anneal in an ultra-high vacuum chamber with a pressure of 7x10-4 Pa of ultra-high purity (99.999%) oxygen produced oriented, polycrystalline VO2 films. The crystallinity, phase, and strain of the VO2 were determined by Raman spectroscopy and X-ray diffraction, while the stoichiometry and impurity levels were determined by X-ray photoelectron spectroscopy, and finally the morphology was determined by atomic force microscopy. These data demonstrate the high-quality of the films grown by this technique. A model was created to fit to the data for VO2 in its metallic and insulating phases in the near infrared spectral region. The permittivity and refractive index of the ALD VO2 agreed well with the other fabrication methods in its insulating phase, but showed a difference in its metallic state. Finally, the analysis of the films&#39; optical properties enabled the creation of a wavelength- and temperature-dependent model of the complex optical refractive index for developing VO2 as a tunable refractive index material.

Thin films (100-1000 &#197;) of vanadium dioxide (VO2) were created by atomic-layer deposition (ALD) on sapphire substrates. Following this, the optical properties were characterized through the metal-insulator transition of VO2. From the measured optical properties, a model was created to describe the tunable refractive index of VO2.

שכבות אטומיות בודדות בתצהיר של ונדיום דו חמצני ודגם אופטי תלוית טמפרטורה

Vanadium dioxide is a material that has a reversible metal-insulator phase change near 68 &#176;C. To grow VO2 on a wide variety of substrates, with ...

Predicting Catalyst Extrudate Breakage Based on the Modulus of Rupture

The mechanical strength of extruded catalysts and their natural or forced breakage by either collision against a surface or by a compressive load in a fixed bed are important phenomena in catalyst technology. The mechanical strength of the catalyst is measured here by its bending strength or flexural strength. This technique is relatively new from the perspective of applying it to commercial catalysts of typical sizes used in the industry. Catalyst breakage by collision against a surface is measured after a fall of the extrudates through the ambient air in a vertical pipe. Quantifying the impact force is done theoretically by applying Newton's second law. Measurement of catalyst breakage due to stress in a fixed bed is done following the standard procedure of the bulk crush strength test. Novel here is the focus on measuring the reduction in the length to diameter ratio of the extrudates as a function of the stress.

Here we present a protocol to measure the modulus of rupture of an extruded catalyst and the breakage of said catalyst extrudates by collision against a surface or by compression in a fixed bed.

שבירה Extrudate זרז נבואה על סמך המודולוס של קרע

The mechanical strength of extruded catalysts and their natural or forced breakage by either collision against a surface or by a compressive load in a ...