Yüzey Karartma ĠĢlemi Seçimi

Lazer spot takip sistemlerinde kaçak ıĢınların kontrol edilmesinde kullanılan en yaygın yöntemlerden biri bölüm 3.5’te bahsedildiği gibi sistemi oluĢturan optomekanik yapıların yüzeylerine yüzey karartma iĢlemlerinin uygulanmasıdır. Yüzey karartma

75

iĢlemleri seçilirken iĢlemin dikkate alınması gereken özellikleri dedektörün duyarlı olduğu dalgaboyu aralığındaki soğuruculuk, yüksek ıĢıma geliĢ açılarındaki yansıtıcılık, parçacık kalıntısı oluĢturma yatkınlığı, moleküler kalıntı oluĢturma yatkınlığı, iletkenlik, maliyet, eriĢilebilirlik ve uygulama kolaylığıdır (Pompea ve McCall 1992). Bu özelliklere ek olarak iĢlemin uygulanacağı yüzeyin optik sistemdeki konumu da doğru yüzey iĢleminin seçilebilmesi için dikkate alınması gereken önemli bir parametredir.

Dedektörün duyarlı olduğu dalgaboyu aralığında soğuruculuk: Sistemde kullanılacak yüzey karartma iĢlemi dedektörün duyarlı olduğu dalgaboyu aralığındaki ıĢınları mümkün oldukça fazla miktarda soğurmalı ya da baĢka bir deyiĢle mümkün oldukça az yansıtmalıdır. Yüzey karartma iĢleminin seçiminde ilk adım, değerlendirilecek her bir yüzey iĢleminin dedektörün duyarlı olduğu dalgaboyu aralığındaki TIS değerlerinin karĢılaĢtırılması ve en düĢük TIS’a sahip yüzey karartma iĢleminin belirlenmesidir. Görünür bölgede siyah gözüken yüzey diğer dalgaboyları için siyah olmayabilir. Bu nedenle görünür bölgede çalıĢmayan dedektörler için bu yöntem özellikle dikkate alınmalıdır.

Yüksek ıĢıma geliĢ açılarında yansıtıcılık: Yüzey karartma iĢlemlerinin TIS’ı düzenli yansımada olduğu gibi artan ıĢıma geliĢ açısı ile artar. TIS’daki bu artıĢ parlak ve dar kaçak ıĢın demetlerine yol açabileceği için yüzey karartma iĢlemlerinde düzenli yansıtıcılığın yüksek olması istenmeyen bir özelliktir. Yüzeyin daha derin girinti ve çıkıntılara sahip olması yüksek ıĢıma geliĢ açılarında TIS ve düzenli yansımayı azaltmaktadır.

Parçacık kalıntısı oluĢturma yatkınlığı: Anodizasyon gibi bazı yüzey karartma iĢlemleri yüzeyin BRDF’ini düĢüren girintili çıkıntılı yapılardan oluĢur. Daha derin girinti, çıkıntılar daha düĢük BRDF değerlerine karĢılık gelmektedir; ancak aynı zamanda yüzeyi oluĢturan çıkıntılar daha kırılgan olmaktadır. Bu yüzeylerden bazıları girinti çıkıntılarına zarar vermeden dokunulamayacak kadar hassastır ve dokunma veya maruz kalınan titreĢim koĢulları sonucunda yüzey karartma iĢlemini oluĢturan çıkıntılardan küçük bir parça koparak sistem içerisinde parçacık kalıntısı oluĢturur.

OluĢan parçacığın miktarı yüzeyin hassaslığı, kırılganlığı, maruz kalınan titreĢim

76

koĢulları gibi birçok faktöre göre değiĢiklik gösterir. Ek olarak, yüzeyi oluĢturan girinti ve çıkıntılar diğer parçacık kalıntılarını da tutmakta ve titreĢim altında serbest bırakmaktadır. Serbest kalan bu parçacıklar sistem performansını olumsuz yönde etkileyebilmektedir. Bu nedenle seçim aĢamasında yüzey karartma iĢleminin yüzeyin parçacık kalıntısı oluĢturmaya yatkınlığı değerlendirmeli ve sistem performansının etkilenmemesi için gerekli önlemler alınmalıdır.

Moleküler kalıntı oluĢturma yatkınlığı: Yüzey karartma iĢlemini oluĢturan malzemeden değiĢen çevre koĢulları ile gaz halinde moleküler kalıntılar oluĢabilmekte ve oluĢan bu kalıntılar sistem içerisindeki optik elemanların yüzeylerine yapıĢarak birikebilmektedir. Bu durum optik elemanların geçirgenliğinin azalmasına ve dolayısıyla sistem performansının düĢmesine neden olur. Bu nedenle yüzey karartma iĢlemi seçilirken iĢlemin moleküler kalıntı oluĢturma yatkınlığı dikkate alınmalıdır.

Ġletkenlik: Anodizasyon gibi bazı yüzey karartma iĢlemleri uygulandığında iletken yüzeyler yalıtkan hale gelebilmektedir. Bu nedenle bazı uygulamalarda yüzey karartma iĢleminin iletkenliği de seçim sırasında dikkate alınması gereken önemli bir parametredir.

Yüzeyin optik sistemdeki konumu: Yüzey karartma iĢlemi uygulanacak yüzeyin optik sistemdeki konumu yüzey iĢlemi seçilirken dikkate alınması gereken bir diğer önemli parametredir. IĢınların yüzeye dik gelmesi durumunda ortaya çıkan saçılma ve yansımalar, ıĢınların yüzeye açılı gelmesi durumunda ortaya çıkan saçılma ve yansımalara göre daha az önemlidir. IĢınların yüzeye açılı gelmesi durumunda oluĢan saçılmalar sistem performansı üzerinde önemli etkiye sahiptir ve bu yüzeylerde mümkün oldukça Lambertian benzeri yüzey karartma iĢlemleri kullanılmalıdır (Pompea ve McCall 1992). Ayrıca dedektör düzlemine yakın olan yüzeylerin parçacık ve moleküler kalıntı oluĢturma yatkınlığı mümkün oldukça az olmalıdır. Çünkü bu yüzeylerdeki istenmeyen kalıntılardan kaynaklanan kaçak ıĢınlar optik sistem performansına diğer yüzeylere göre daha fazla etki etmektedir (Fest 2013).

77

EriĢilebilirlik ve uygulama kolaylığı: Yüzey karartma iĢlemi seçim aĢamasında dikkate alınması gereken parametrelerden biri de seçilen iĢlemin kolay eriĢilebilir ve uygulanabilir olmasıdır. Seçilen yüzey karartma iĢleminin ham malzemesini tedarik edebilecek veya uygulayabilecek yerli üretici bulunamaması durumunda iĢlemin uygulanması oldukça maliyetli olacak ve uzun zaman gerektirecektir.

Maliyet: Yüzey karartma iĢlemi seçim aĢamasında dikkate alınması gereken bir diğer önemli parametre de ilgili yüzey iĢleminin uygulama maliyetidir. Seçilen yüzey iĢleminin maliyeti yüzey iĢlemi tipine ve yerli firmalar tarafından uygulanabiliyor olmasına bağlı olarak önemli ölçüde değiĢmektedir. Yüzey iĢlemi seçilirken bütçe ve sistem performansı arasındaki denge göz önünde bulundurulmalıdır.

Bölüm 3.5’te detaylarıyla bahsedildiği gibi, optik sistemlerde kaçak ıĢın kontrolü için yaygın olarak kullanılan yüzey karartma iĢlemleri malzeme tabakaları, aĢındırılmıĢ yüzeyler, boyama, kaynaĢtırılmıĢ tozlar, siyah oksit kaplama ve anodizasyondur.

Tasarlanan lazer spot takip sisteminin uygulama alanı dikkate alındığında yüzeye yapıĢtırma gibi yöntemlerle uygulanabilen malzeme tabakalarının; maliyet ve eriĢilebilirlik özellikleri dikkate alındığında maliyeti yüksek, eriĢilebilirliği zor olan aĢındırılmıĢ yüzeylerin, boyama yönteminin, kaynaĢtırılmıĢ tozların ve siyah oksit kaplamların modellenecek lazer spot takip sistemi için kullanılabilir olmadığı değerlendirilmiĢtir. Tüm bu özellikler dikkate alındığında 1064nm dalgaboyunda yüksek soğuruculuğa, yüksek ıĢıma geliĢ açılarında düĢük düzgün yansıtıcılığa, düĢük parçacık ve moleküler atık oluĢturma yatkınlığına (Persky 1999) ve düĢük maliyete sahip olması; bunlara ek olarak kolay eriĢilebilir ve uygulanabilir olması nedeniyle modellenecek lazer spot takip sisteminin mekanik yüzeylerinde kullanılacak yüzey karartma iĢlemi olarak anodizasyon yöntemi seçilmiĢtir. Her ne kadar boyama yöntemi de kullanılabilir gibi gözükse de 1064nm dalgaboyunda düĢük yansıtıcılığa ve yüksek soğuruculuğa sahip boyalara eriĢim ve bu özel boyaları uygulayabilecek tedarikçi bulmak oldukça zordur.

78