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Ionenstrahl- und Plasmabearbeitungsverfahren

Ionenstrahl- und Plasmabearbeitungsverfahren sind zur Formkorrektur bzw. Formgebung auf großen Flächen (cm² … m²) mit Tiefengenauigkeiten im Nanometer- und Ortsauflösungen im Millimeterbereich sowie zur Rauhigkeitsreduzierung auf Subnanometer - RMS - Werte geeignet.

Strahlen niederenergetischer Ionen haben sich in den letzten Jahren zu ausgezeichneten Werkzeugen für die Korrektur von Formabweichungen bzw. die Generierung von Asphären auf Festkörperoberflächen entwickelt. Sowohl subtraktive als auch additive Verfahrensvarianten sind bekannt - industriell konnten sich bisher nur Abtragverfahren durchsetzen.

Die Vorteile der materialabtragenden Ionenstrahlverfahren gegenüber konventionellen Polierverfahren liegen vor allem in der extrem hohen Konvergenz der Bearbeitung, der problemlosen Bearbeitbarkeit randnaher Werkstückbereiche und dem vernachlässigbaren "subsurface damage".

Nachteile der Ionenstrahlbearbeitung sind die relativ geringe Bearbeitungsgeschwindigkeit und die hohen Anlagenkosten, die den industriellen Einsatz bisher auf die Endbearbeitung von Komponenten der Hochleistungsoptik (Röntgenbereich bis IR) beschränkt haben.

Anwendungsbereiche ionenstrahl-"geformter" Komponenten sind hauptsächlich: UV-Lithographie, Interferometer- und Astrooptiken, Röntgen- und Synchrotronstrahlung, optische Satellitenkommunikation u.ä. . Mit zunehmender Verbesserung der Produktivität und Handhabbarkeit von Ionenstrahlbearbeitungsanlagen ist auch mit einem Vordringen in mittlere Leistungsbereiche von Optikkomponenten sowie in gehobene Bereiche der Feinmechanik und der klebemittelfreien Füge- bzw. Verbindungstechnik zu rechnen.

Zur Erhöhung der Abtraggeschwindigkeit (und damit der wettbewerbsentscheidenden Produktivität sowie der Einsatzbreite von Ionenstrahlverfahren) wird international seit einigen Jahren versucht, aus der Mikroelektronik prinzipiell bekannte reaktive ionen- und plasmagestützte Ätzprozesse lokal auch auf optische Materialien und Erfordernisse anzuwenden.

Als Sonderfall der ultrapräzisen "vertikalen" Formgebung sind Erzeugung, Übertragung und Replikation dreidimensionaler Strukturen mit Lateralabmessungen im mm- und Sub-mm-Bereich (z. B. Mikrolinsen, Linsenarray, Gitter usw.) anzusehen. Für optisch qualitativ hochwertige Erzeugnisse sind auch hier Formgenauigkeiten im 10 nm-Bereich gefordert.

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