plano óptico

Un plano óptico es un disco de vidrio óptico, típicamente sílice fundida o borosilicato, con una o ambas superficies pulidas a una planitud extrema. La superficie de trabajo se desvía de la verdadera planitud en menos de 50 nanómetros en toda su área, lo que lo convierte en un estándar de referencia de precisión en lugar de un instrumento de medición en sí mismo. Se coloca en contacto con una superficie de prueba y se ilumina con luz monocromática, generalmente un láser de helio-neón a 632.8 nanómetros o una lámpara de sodio a 589 nanómetros, para revelar las desviaciones de planitud mediante franjas de interferencia.

Cuando la luz pasa a través o se refleja desde el espacio entre el plano óptico y la superficie de prueba, la interferencia constructiva y destructiva crea bandas alternas brillantes y oscuras llamadas franjas de Newton o franjas de interferencia. Cada franja representa una diferencia de altura de media longitud de onda de la iluminación utilizada. Al contar y analizar el patrón de franjas, un operador puede determinar cuánto se desvía la superficie de prueba de la planitud perfecta. Una superficie perfectamente plana produce franjas perfectamente rectas y espaciadas uniformemente; cualquier irregularidad en la superficie bajo prueba distorsiona el patrón de franjas proporcionalmente.

Los planos ópticos vienen en varios diámetros estándar, típicamente de 25 mm a 150 mm, elegidos para coincidir con el tamaño de la superficie que se está probando. Los planos más gruesos, generalmente de 12 a 25 mm, resisten mejor la deformación bajo su propio peso y el estrés térmico que los delgados. La especificación de acabado superficial de 5 microfinch o mejor significa que la rugosidad se mide en millonésimas de pulgada y está pulida lo suficientemente lisa como para que la luz pueda reflejarse coherentemente. El "wringing", una técnica en la que una ligera presión y una gota de aceite de inmersión crean adhesión molecular, puede usarse para mantener un plano óptico temporalmente en posición durante la medición.

Problemas comunes y desgaste

Los planos ópticos son frágiles y se degradan con el uso. Las partículas de polvo, las huellas dactilares y los arañazos dispersan la luz y destruyen la visibilidad de las franjas. Cualquier contacto directo entre el plano y una superficie rugosa dañará el pulido y hará que el plano sea inutilizable. Los cambios de temperatura hacen que el vidrio se expanda o contraiga de manera desigual, introduciendo errores temporales de planitud. Un plano que se ha caído, almacenado incorrectamente o utilizado en materiales abrasivos puede desarrollar una ligera deformación permanente llamada alabeo, lo que lo hace ya no apto como estándar de referencia.

El término plano óptico se originó porque el dispositivo crea el fenómeno óptico de interferencia, y la planitud de su superficie es su cualidad definitoria. Es un estándar pasivo, no una herramienta de medición activa; el plano en sí se mide contra un estándar maestro durante la fabricación y certificación. En la producción y el control de calidad, los planos ópticos son esenciales para inspeccionar bloques patrón, placas de lapeado, componentes de husillos de precisión y cualquier superficie donde la planitud sea crítica para la función. Un plano óptico desgastado o no certificado producirá patrones de franjas engañosos y mediciones inválidas, por lo que es necesaria una recertificación frecuente contra un plano maestro conocido en trabajos de alta precisión.