Transmissionskugel auswählen: Apertur, f/# und Wellenfront

By Zygo | Published: 2026-10-15

Category: Kaufberatung

Ein praktischer Leitfaden zur Auswahl von Transmissionskugeln: Passen Sie Apertur und f/# an das Prüfteil an, bestätigen Sie die Wellenfrontqualität und wählen Sie das richtige Montagezubehör.

Kurze Antwort

Passen Sie die freie Apertur der Transmissionssphäre an die größte zu prüfende Optik an und wählen Sie dann die schnellste Blendenzahl, die diese Apertur noch abdeckt. Bestätigen Sie, dass die Wellenfrontspezifikation für Ihre geforderte Messunsicherheit ausreichend eng ist. Prüfen Sie abschließend die Halterung und etwaige Konverterzubehörteile, die Sie benötigen, um die Optik sicher im Teststrahl zu halten.

Warum die Apertur die erste Entscheidung ist, nicht die letzte

Die freie Apertur einer Transmissionskugel bestimmt den maximalen Durchmesser des Teststrahls, den sie liefern kann. Wenn Sie eine zu kleine Kugel kaufen, können Sie größere Optiken gar nicht testen. Wenn Sie eine kaufen, die viel größer als nötig ist, bezahlen Sie für Glas und Ausrichtungsaufwand, den Sie vielleicht nie nutzen. Listen Sie zunächst die größten und kleinsten Teile auf, die Sie in den nächsten Jahren testen möchten, und wählen Sie dann eine Apertur, die das größte Teil mit einem kleinen Spielraum für die Ausrichtung abdeckt.

Die Apertur beeinflusst auch, wie viel des Teststrahls nutzbar ist. Eine größere Kugel kann einen Strahl erzeugen, der ein kleines Teil überfüllt, Licht verschwendet und möglicherweise Streureflexe verursacht. In der Praxis begnügen sich die meisten Labore mit ein oder zwei Aperturgrößen, die den Großteil ihrer Arbeit abdecken, und verwenden Adapter oder Konverter für den Rest.

Wie die Blendenzahl Ihre Messmöglichkeiten beeinflusst

Die Blendenzahl (f/#) beschreibt, wie schnell der Lichtkegel von der Kugel konvergiert oder divergiert. Eine kleinere Blendenzahl bedeutet einen steileren Kegel, der es ermöglicht, schneller (stärker gekrümmte) Oberflächen zu testen. Eine höhere Blendenzahl erzeugt einen langsameren Kegel, der sich besser für nahezu flache oder sanft gekrümmte Oberflächen eignet. Die Blendenzahl der Transmissionskugel muss mit der zu prüfenden Oberfläche kompatibel sein; ist der Kegel zu schnell, kann der Rücklaufstrahl möglicherweise nicht ausgerichtet werden, und ist er zu langsam, verliert man an Empfindlichkeit oder verschwendet Apertur.

Bei gegebener Apertur ist eine schnellere Kugel in der Regel schwieriger mit einer bestimmten Wellenfrontqualität herzustellen, sodass ein Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und erreichbarer Genauigkeit besteht. Wenn Ihre Arbeit hauptsächlich langsame Optiken umfasst, können Sie oft eine langsamere Kugel mit besserer Wellenfrontleistung für das gleiche Budget verwenden.

Wellenfrontspezifikation: Was die Zahl tatsächlich bedeutet

Wellenfrontspezifikationen für Transmissionskugeln werden typischerweise in Wellen PV (Peak-to-Valley) bei einer bestimmten Wellenlänge angegeben. Eine Kugel mit 1/20 Wellen PV ist ein gängiger hochwertiger Referenzstandard, aber Sie sollten die Wellenlänge und die Testbedingungen bestätigen. Der Wellenfrontfehler der Kugel addiert sich direkt zum Fehler Ihrer Messung und sollte daher nur einen kleinen Teil Ihres gesamten Fehlerbudgets ausmachen.

Gehen Sie nicht davon aus, dass eine engere Wellenfrontzahl für Ihre Anwendung immer besser ist. Wenn Ihr Prüfteil oder die Umgebung größere Fehler verursacht, kann eine Premium-Kugel das Endergebnis nicht unbedingt verbessern. Passen Sie die Wellenfront der Kugel an die tatsächlich benötigte Unsicherheit an und berücksichtigen Sie, ob die Messung für die Produktionsprüfung oder die Endqualifizierung gedacht ist.

Montage und Zubehör: die Teile, die sie nutzbar machen

Eine Transmissionskugel ist nur so gut wie ihre Halterung. Die Halterung muss die Kugel sicher halten, ohne Spannungen zu verursachen, die die Wellenfront verzerren. Sie muss die Kugel auch genau relativ zum Interferometer und zum Prüfteil positionieren. In manchen Aufbauten wird ein Aperturkonverter verwendet, um eine kleinere Kugel an einen größeren Teststrahl anzupassen; dieser Konverter benötigt dann seinen eigenen stabilen Ständer, um ihn horizontal und ausgerichtet zu halten.

Prüfen Sie, ob die Halterung mit Ihrem vorhandenen Interferometer kompatibel ist und ob Sie zusätzliche Adapter benötigen. Wenn Sie einen Konverter verwenden möchten, stellen Sie sicher, dass der Ständer ihn in der richtigen Ausrichtung hält und die gesamte Baugruppe während der Messung nicht durchhängt oder verrutscht.

Entscheidungsregeln für die Auswahl der Transmissionskugel

Blende zuerst: Wählen Sie die kleinste Blende, die Ihr größtes Testteil noch mit einem kleinen Rand abdeckt. Eine Kugel mit 4 Zoll bewältigt viele gängige Optiken; wechseln Sie nur dann zu einer Kugel mit 6 Zoll, wenn Sie regelmäßig größere Teile testen. Wenn Sie unsicher sind, beginnen Sie mit einer Kugel mit 4 Zoll und fügen Sie später bei Bedarf einen Konverter hinzu.
Passen Sie die Blendenzahl (f/#) an die Oberflächenkrümmung an: Verwenden Sie eine schnelle Kugel (kleine f-Zahl) für stark gekrümmte Oberflächen und eine langsamere Kugel für flachere Oberflächen. Der Kegel muss mit der Prüffläche übereinstimmen, um Ausrichtungsprobleme zu vermeiden. Listen Sie die f-Zahl Ihrer am stärksten gekrümmten Prüfteile auf, bevor Sie kaufen.
Wellenfrontbudget: Wählen Sie eine Wellenfrontspezifikation, die einen kleinen Teil Ihres gesamten Fehlerbudgets ausmacht. Eine 1/20 Wellen-PV-Kugel ist eine gute Standardwahl für hochpräzise Arbeiten, aber für die Produktionsprüfung benötigen Sie sie möglicherweise nicht. Wenn Ihre Testumgebung störanfällig ist, kann eine Premium-Kugel die Ergebnisse möglicherweise nicht verbessern.
Montage und Zubehör: Stellen Sie sicher, dass die Halterung zu Ihrem Interferometer passt und die Kugel spannungsfrei hält. Wenn Sie einen Adapter verwenden, planen Sie einen stabilen Ständer, um die Kugel waagerecht zu halten. Berücksichtigen Sie die Kosten für die Halterung und den Adapterständer als Teil der Gesamtkosten.

Relevantes Zygo-Zubehör

4" Transmissionskugel F/.75: Die 4" Transmissionskugel F/0.75 von ZYGO ist mit 1/20 Wellen PV spezifiziert und für die Verwendung mit kompatiblen ZYGO-Interferometersystemen ausgelegt. Eine 4-Zoll-Apertur mit einem schnellen f/0.75-Kegel eignet sich zum Testen kleiner bis mittlerer Optiken mit signifikanter Krümmung, und die 1/20 Wellen PV-Figur zeigt eine hohe Referenzqualität für anspruchsvolle Messungen.
6" . f/0.8 Transmissionskugel , 1/20 W , (6024-0458-13): Die ZYGO 6"-Transmissionskugel mit f/0.8, Teilenummer 6024-0458-13, ist eine 6-Zoll-Transmissionskugel mit f/0.8-Kennzeichnung und einer 1/20-Wellen-PVr-Spezifikation. Die größere 6-Zoll-Apertur erfasst größere Bauteile als eine 4-Zoll-Kugel, während der f/0.8-Kegel relativ schnell bleibt; die 1/20-Wellen-PVr-Spezifikation hilft Ihnen, die Messunsicherheit zu kalkulieren.
Ständer für Aperturkonverter von 4" bis 6": Der ZYGO 4"-bis-6"-Aperturkonverter-Ständer ist ein Zubehörteil, das den 4"-bis-6"-Aperturkonverter in einer horizontalen Konfiguration hält. Wenn Sie einen Konverter verwenden, um eine 4-Zoll-Kugel an einen 6-Zoll-Strahl anzupassen, hält dieser Ständer den Konverter stabil und horizontal, was für eine wiederholbare Ausrichtung unerlässlich ist.
88 nm Stufenstandard mit ZYGO-Zertifizierung: Der 88 nm Stufenstandard mit ZYGO-Zertifizierung ist ein ZYGO-markierter Stufenstandard, der als SKU 6300-0917-01 in der Standardkonfiguration geliefert wird, mit ZYGO-Zertifizierung und in Verbindung mit einem nach ISO 17025 zertifizierten Labor. Ein zertifizierter Stufenstandard ermöglicht es Ihnen, die Leistung Ihres Interferometers und Ihres Transmissionskugel-Aufbaus anhand einer bekannten Referenz zu überprüfen, was rückführbare Messungen unterstützt.

Wer sollte welche wählen

Am besten geeignet für

Labore, die eine Mischung aus kleinen und mittleren Optiken testen und eine vielseitige 4-Zoll-Kugel mit hoher Wellenfrontqualität benötigen.
Anwendungen, die eine größere freie Apertur für größere Teile erfordern, bei denen eine 6-Zoll-Kugel mit f/0.8 den Strahl abdeckt.
Anwender, die bereits eine 4-Zoll-Kugel besitzen, aber gelegentlich eine 6-Zoll-Abdeckung benötigen, mit einem Konverter und einem stabilen Ständer.

Nicht geeignet für

Tests sehr großer Optiken über 6 Zoll hinaus; Sie benötigen eine größere Transmissionskugel oder eine andere Interferometerkonfiguration.
Messung von Oberflächen mit extrem schnellen Öffnungszahlen, die schneller als der Kegel der Kugel sind; Sie benötigen eine schnellere Kugel.
Produktionsscreening mit geringer Präzision, bei dem eine kostengünstigere Kugel mit einer weniger strengen Wellenfrontspezifikation ausreichend wäre.