Plasma Jet Machining - Fertigung von off-axis Parabolspiegeln aus Siliziumkarbid

Plasma Jet Machining (PJM) ist ein nichtkonventionelles Bearbeitungsverfahren für die Formgebung und Korrektur optischer Elemente. PJM basiert auf einer chemisch reaktiven Plasmajet-Entladung, die mit der Oberfläche wechselwirkt und Material abträgt. Das Verfahren lässt sich effektiv zur Bearbeitung von Optiken aus Silizium, Quarz, ULE und SiC einsetzen. Aufgrund der rein chemischen Mechanismen beim Materialabtrag ohne mechanische Beiträge werden oberflächennahe Schädigungen vermieden, allerdings erhöht sich die Oberflächenrauheit. Zusammen mit TNO Science und Industry hat das IOM eine Prozesskette aus PJM und 3D Roboterpolitur entwickelt, mit der stark gekrümmte off-axis Parabolspiegel aus SiC gefertigt wurden. Die Elemente dienen als Kollimatorspiegel in einem Subsystem für die GAIA-Satellitenmission und erfordern eine Formgenauigkeit von 12,5 nm RMS und eine Mikrorauheit von 6 nm RMS. Die Hauptschwierigkeit bei der Herstellung lag im kleinen Krümmungsradius (R=50,17 mm) über einer effektiven Apertur von 10 mm. Mit insgesamt zehn PJM/Polier-Korrekturschritten konnte der Formfehler auf ca. 4 nm RMS und 30 nm PV reduziert werden. Die erreichte Mikrorauhigkeit lag bei ca. 5 nm RMS.