1. 什么是光洁度 “20/10”?
这是MIL-PRF-13830B等光学标准中使用的“划痕-麻点”光洁度标准。它用于描述光学元件(如透镜、棱镜、激光镜)表面的宏观和亚微观缺陷。
第一个数字(20):代表“划痕”等级。它是一个比较值,指的是在特定光照和观测条件下,将待测表面的划痕与一套标准划痕样板进行对比得到的编号。数字本身不是划痕的实际宽度或深度。20号划痕已经非常轻微,通常需要良好的光照和特定角度才能观察到。
第二个数字(10):代表“麻点”等级。麻点指表面上的小坑或点状缺陷。数字“10”表示最大允许麻点的直径(单位为微米,µm)。所以“10”代表麻点直径不超过10微米。同时,标准还会限制在规定面积内麻点的总数量和分布。
“20/10”意味着该表面在标准观测条件下,划痕严重度不超过20号样板,并且没有任何直径超过10微米的麻点。这是一个非常高的光学表面质量,常用于高性能激光系统、精密光学和某些高端半导体光刻机中的光学部件。
2. 什么是表面粗糙度(Ra, Rq)?
表面粗糙度是通过轮廓仪(接触式或光学式)实际测量得到的表面微观起伏的算术平均偏差。
Ra(算术平均粗糙度):最常用的参数,表示轮廓线上各点至中线的绝对距离的平均值。
Rq(均方根粗糙度):对轮廓起伏更敏感的数学平均值。
单位:通常是纳米(nm)或埃(Å),1 nm = 10 Å。
粗糙度描述的是表面的纹理纹理,而不是个别的划痕或麻点。
3. “20/10” 光洁度 相当于 多少粗糙度?
这是一个经验对应关系,而非精确换算。因为:
然而,在高端光学和半导体领域,要达到“20/10”这样的高光洁度,其表面粗糙度也必然控制得极好。根据行业经验:
重要提示:对于硅片本身,半导体行业几乎不使用“20/10”这种光学光洁度标准。硅片有自己的一套严苛的表面质量标准,主要关注:
结论与对比表格
特性 | 光洁度(20/10)
| 表面粗糙度(Ra) |
定义 | 基于目视对比的划痕和麻点缺陷等级标准
| 基于仪器测量的表面轮廓微观起伏的算术平均值 |
标准体系 | 光学工业标准(如MIL-PRF-13830B)
| 通用工程标准(如ISO 4287) |
主要参数 | 划痕编号、麻点直径(µm)
| Ra, Rq, Rz 等(单位:nm或Å) |
对应关系 | 不能直接换算,但高等级光洁度必然对应低粗糙度 | 经验上,“20/10”光洁度表面的Ra值通常在1-5 nm(10-50 Å)量级 |
主要应用领域 | 光学镜头、激光镜、高反射镜等 | 几乎所有精密工程领域,尤其是半导体硅片、磁头、精密机械 |
简单来说: 如果你在光学元件的图纸上看到“光洁度:20/10”,可以理解为其表面像高级相机镜头一样,肉眼几乎看不到瑕疵,并且其微观粗糙度大概在几个纳米的水平。
但是,如果是关于半导体硅片的表面,那么应该直接查找其粗糙度(Ra/Rq)规格,而不是使用光学光洁度标准。硅片的表面质量远比“20/10”所描述的要精细得多。