Оптическое контактное соединение

Оптическое контактное соединение представляет собой бесклеевой процесс, при котором две близко конформные поверхности соединяются, удерживаясь исключительно за счет межмолекулярных сил .

История

Исааку Ньютону приписывают первое описание конформного взаимодействия, наблюдаемого посредством явления интерференции, известного как кольца Ньютона , хотя именно С.Д. Пуассон в 1823 году первым описал оптические характеристики двух идентичных поверхностей, находящихся в контакте. Лишь в 19 веке предметы стали изготавливаться с такой точностью, что наблюдалось явление связывания. Сцепление вместе описывалось как «сжимание» или «ansprengen» по-немецки. К 1900 году оптическое контактное соединение использовалось при изготовлении оптических призм, а в следующем столетии были проведены дальнейшие исследования этого явления, в то же время впервые изучались идеи межатомных взаимодействий. ^{[ 1 ]}

Объяснение

Межмолекулярные силы, такие как силы Ван-дер-Ваальса , водородные связи и диполь-дипольные взаимодействия , обычно недостаточно сильны, чтобы удерживать вместе два явно конформных твердых тела, поскольку силы быстро убывают с расстоянием. ^{[ 2 ]} и фактическая площадь контакта между двумя телами невелика из-за шероховатости поверхности и мелких дефектов.

Однако если тела конформны с точностью лучше 10 ангстрем (1 нанометр), то достаточная площадь поверхности находится в достаточно тесном контакте, чтобы межмолекулярные взаимодействия имели наблюдаемый макроскопический эффект, то есть два объекта слипаются. ^{[ 3 ]} Такое условие требует высокой степени точности и гладкости поверхности, которая обычно встречается в оптических компонентах, таких как призмы.

Производство оптического контактного соединения

Помимо того, что обе поверхности практически конформны (на практике часто совершенно плоские), они также должны быть чрезвычайно чистыми и свободными от любых небольших загрязнений, которые могли бы помешать или ослабить соединение, включая жирные пленки и пылинки. Чтобы произошло склеивание, поверхности нужно лишь сблизить; межмолекулярные силы притягивают тела к конформации с наименьшей энергией, и давление не требуется.

Преимущества

Поскольку метод не требует связующего вещества, бальзама или клея, физические свойства связанного объекта такие же, как и у соединяемых объектов. Обычно клеи и связующие более чувствительны к нагреву или имеют нежелательные свойства по сравнению с реальными соединяемыми телами. Использование оптического контактного соединения позволяет производить конечный продукт со свойствами, не уступающими сыпучим материалам. ^{[ 4 ]} Это может включать температурную и химическую стойкость, свойства спектрального поглощения и снижение загрязнения связующими материалами.

Использование

Первоначально этот процесс ограничивался оптическим оборудованием, таким как призмы — самые ранние образцы были изготовлены около 1900 года. Позже диапазон использования был расширен до микроэлектроники и других миниатюрных устройств. ^{[ 5 ]}

См. также

Адгезия - свойство притяжения между разнородными молекулами.
Когезия (химия) - свойство веществ, частицы которых слипаются.
Калибровочный блок - система для получения точных длин путем штабелирования компонентов, которые временно соединяются аналогичным образом.

Ссылки

^ Склеивание пластин. Марин Алексе, У. Гёзеле. Страница 5 книг Google
^ Быстрее, чем 1/расстояние ²
^ Гуцулис, Акис; Пейп, Деннис; Кулаков, Сергей (1994). Проектирование и изготовление акустооптических устройств . ЦРК Пресс. п. 383. ИСБН 9780824789305 .
^ Оптический контакт: изменение интерфейса оптики. Крис Майатт, Ник Трэггис и Кэти Ли Дессау. Корпорация Precision Photonics Precisionphotonics.com
^ Ян Хайсма и GACM Spierings (2002). «Контактное соединение, включая прямое соединение, в историческом и новейшем контексте материаловедения и технологий, физики и химии». Материаловедение и инженерия: R: Отчеты . 37 (1–2): 1–60. дои : 10.1016/s0927-796x(02)00003-7 .

Внешние ссылки

Описание изготовления экспериментальной «Лаборатории на чипе» методом контактной склеивания RSC Publishing (Королевское химическое общество)
Оптическое изготовление: оптический контакт становится более надежным, Крис Мятт, Ник Трэггис и Кэти Ли Дессау.

[1] Склеивание пластин. Марин Алексе, У. Гёзеле. Страница 5 книг Google

[2] Быстрее, чем 1/расстояние ²

[3] Гуцулис, Акис; Пейп, Деннис; Кулаков, Сергей (1994). Проектирование и изготовление акустооптических устройств . ЦРК Пресс. п. 383. ИСБН 9780824789305 .

[4] Оптический контакт: изменение интерфейса оптики. Крис Майатт, Ник Трэггис и Кэти Ли Дессау. Корпорация Precision Photonics Precisionphotonics.com

[5] Ян Хайсма и GACM Spierings (2002). «Контактное соединение, включая прямое соединение, в историческом и новейшем контексте материаловедения и технологий, физики и химии». Материаловедение и инженерия: R: Отчеты . 37 (1–2): 1–60. дои : 10.1016/s0927-796x(02)00003-7 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]