Como escolher uma esfera de transmissão: abertura, f/# e frente de onda

By Zygo | Published: 2026-10-15

Category: Guias de Compra

Guia prático para seleção de esferas de transmissão: faça corresponder a abertura e o f/# à peça em teste, confirme a qualidade da frente de onda e escolha o acessório de montagem adequado.

Resposta rápida

Faça corresponder a abertura clara da esfera de transmissão à maior ótica que precisa de testar e, em seguida, escolha o número f mais rápido que ainda cubra essa abertura. Confirme que a especificação da frente de onda é suficientemente apertada para a incerteza de medição necessária. Por fim, verifique a montagem e os acessórios conversores de que necessitará para segurar a ótica em segurança no feixe de teste.

Porque a abertura é a primeira decisão, não a última

A abertura clara de uma esfera de transmissão determina o diâmetro máximo do feixe de teste que pode fornecer. Se comprar uma esfera demasiado pequena, não pode testar óticas maiores de todo. Se comprar uma muito maior do que o necessário, paga por vidro e complexidade de alinhamento que talvez nunca utilize. Comece por listar as peças maiores e mais pequenas que espera testar nos próximos anos, depois escolha uma abertura que cubra a maior com uma pequena margem para alinhamento.

A abertura também afeta a quantidade de feixe de teste que é utilizável. Uma esfera maior pode produzir um feixe que sobrecarrega uma peça pequena, desperdiçando luz e potencialmente adicionando reflexões parasitas. Na prática, a maioria dos laboratórios opta por um ou dois tamanhos de abertura que cobrem a maior parte do seu trabalho e usa adaptadores ou conversores para o resto.

Como o número f muda o que pode medir

O número f (f/#) descreve a rapidez com que o cone de luz converge ou diverge da esfera. Um número f mais baixo significa um cone mais íngreme, o que permite testar superfícies mais curvas (mais rápidas). Um número f mais alto produz um cone mais lento, mais adequado para superfícies quase planas ou ligeiramente curvas. O número f da esfera de transmissão deve ser compatível com a superfície em teste; se o cone for demasiado rápido, pode não ser possível alinhar o feixe de retorno, e se for demasiado lento, pode perder sensibilidade ou desperdiçar abertura.

Para uma determinada abertura, uma esfera mais rápida é geralmente mais difícil de fabricar com uma determinada qualidade de frente de onda, existindo um compromisso entre velocidade e precisão alcançável. Se o seu trabalho é maioritariamente com ótica lenta, pode frequentemente usar uma esfera mais lenta com melhor desempenho de frente de onda pelo mesmo orçamento.

Especificação da frente de onda: o que o número realmente significa

As especificações de frente de onda para esferas de transmissão são normalmente indicadas em ondas PV (pico-vale) a um comprimento de onda especificado. Uma esfera de 1/20 onda PV é uma referência de alta qualidade comum, mas deve confirmar o comprimento de onda e as condições de teste. O erro de frente de onda da esfera adiciona-se diretamente ao erro da sua medição, pelo que deve representar uma pequena fração do seu orçamento total de erro.

Não assuma que um número de frente de onda mais apertado é sempre melhor para a sua aplicação. Se a sua peça de teste ou o ambiente introduzirem erros maiores, uma esfera premium pode não melhorar o resultado final. Ajuste a frente de onda da esfera à incerteza de que realmente necessita e considere se a medição é para triagem de produção ou para qualificação final.

Montagem e acessórios: as peças que a tornam utilizável

Uma esfera de transmissão é tão boa quanto o seu suporte. O suporte deve segurar a esfera com segurança sem introduzir tensão que distorça a frente de onda. Também precisa posicionar a esfera com precisão em relação ao interferómetro e à peça de teste. Em algumas configurações, um conversor de abertura é usado para adaptar uma esfera mais pequena a um feixe de teste maior; esse conversor precisa então do seu próprio suporte estável para o manter horizontal e alinhado.

Verifique se o suporte é compatível com o seu interferómetro existente e se precisa de adaptadores adicionais. Se planeia usar um conversor, confirme que o suporte o mantém na orientação correta e que o conjunto combinado não cede ou se desloca durante a medição.

Regras de decisão para a seleção da esfera de transmissão

Abertura primeiro: Escolha a abertura mais pequena que ainda cubra a sua maior peça de teste com uma pequena margem. Uma esfera de 4 polegadas lida com muitas ópticas comuns; mude para uma esfera de 6 polegadas apenas se testar regularmente peças maiores. Se não tiver a certeza, comece com uma esfera de 4 polegadas e adicione um conversor mais tarde, se necessário.
Faça corresponder o número f (f/#) à curvatura da superfície: Utilize uma esfera rápida (f/# baixo) para superfícies fortemente curvas e uma esfera mais lenta para superfícies mais planas. O cone deve corresponder à superfície de teste para evitar problemas de alinhamento. Liste o f/# das suas peças de teste mais curvas antes de comprar.
Orçamento de frente de onda: Escolha uma especificação de frente de onda que seja uma pequena fração do seu orçamento total de erro. Uma esfera PV de onda 1/20 é um bom padrão para trabalhos de alta precisão, mas pode não ser necessária para triagem de produção. Se o seu ambiente de teste for ruidoso, uma esfera premium pode não melhorar os resultados.
Montagem e acessórios: Confirme que o suporte se adapta ao seu interferómetro e segura a esfera sem tensão. Se usar um conversor, planeie um suporte estável para o manter horizontal. Inclua o custo do suporte e de qualquer base do conversor como parte do custo total.

Acessórios Zygo relevantes

Esfera de transmissão de 4" F/.75: A esfera de transmissão de 4" F/0.75 da ZYGO é especificada em 1/20 onda PV e é concebida para utilização com sistemas de interferómetro ZYGO compatíveis. Uma abertura de 4 polegadas com um cone rápido f/0.75 é adequada para testar ópticas pequenas e médias com curvatura significativa, e a figura de 1/20 onda PV indica alta qualidade de referência para medições exigentes.
Esfera de transmissão de 6" . f/0.8 , 1/20 W , (6024-0458-13): A esfera de transmissão ZYGO 6" com f/0.8, número de peça 6024-0458-13, é uma esfera de transmissão de 6 polegadas com designação f/0.8 e especificação de 1/20 onda PVr. A abertura maior de 6 polegadas cobre peças maiores do que uma esfera de 4 polegadas, enquanto o cone f/0.8 permanece relativamente rápido; a especificação de 1/20 onda PVr ajuda a orçamentar a incerteza de medição.
Suporte para conversor de abertura de 4" a 6": O suporte conversor de abertura ZYGO de 4" para 6" é um acessório que mantém o conversor de abertura de 4" para 6" numa configuração horizontal. Se utilizar um conversor para adaptar uma esfera de 4 polegadas a um feixe de 6 polegadas, este suporte mantém o conversor estável e horizontal, o que é essencial para um alinhamento repetível.
Padrão de degrau de 88 nm com certificação ZYGO: O padrão de degrau de 88 nm com certificação ZYGO é um padrão de degrau da marca ZYGO, fornecido como SKU 6300-0917-01 na configuração padrão, apresentado com certificação ZYGO e associado a um laboratório certificado ISO 17025. Um padrão de degrau certificado permite verificar o desempenho do seu interferómetro e da configuração da esfera de transmissão em relação a uma referência conhecida, o que suporta medições rastreáveis.

Quem deve escolher qual

Melhor para

Laboratórios que testam uma mistura de ópticas pequenas e médias e precisam de uma esfera versátil de 4 polegadas com alta qualidade de frente de onda.
Aplicações que requerem uma abertura clara maior para peças maiores, onde uma esfera de 6 polegadas f/0.8 cobre o feixe.
Utilizadores que já possuem uma esfera de 4 polegadas, mas ocasionalmente precisam de cobertura de 6 polegadas, usando um conversor e um suporte estável.

Não adequado para

Testar óticas muito grandes além de 6 polegadas; necessitará de uma esfera de transmissão maior ou de uma configuração de interferómetro diferente.
Medir superfícies com números f extremamente rápidos, mais rápidos do que o cone da esfera; necessitará de uma esfera mais rápida.
Triagem de produção de baixa precisão onde uma esfera de menor custo com uma especificação de frente de onda menos rigorosa seria suficiente.