Reinigung optischer Glasoberflächen

Was versteht man unter einer sauber gereinigten Glasoberfläche? Ist es ein gut geputztes Fenster, eine geputzte Brille oder eine  professionell mit Ultraschall vom Optiker gereinigte Brille?

Das mag alles für viele Anwendungen ausreichen, in der  Halbleiterfertigung und immer häufiger auch in der Optik werden wesentlich höhere Anforderungen an die Reinigung gestellt. So kann es durchaus sein, dass eine Oberfläche nicht nur ab 10µm oder 1µm partikelfrei sein muss, sondern ab 0,3µm oder noch wesentlich besser. Hier kann man nicht mehr ausschließlich visuell das Reinigungsergebnis kontrollieren. Man benötigt evtl. kostspielige  Laserscannar.  Partikelfrei heißt dann, dass nicht mal ein einziger Partikel dieser Größenordnung vorhanden sein darf, weder auf der Vorder-  noch auf der Rückseite. 

Wie erreicht man eine solche Reinheit?

Durch Reinigung in Ultraschallbädern, häufig auch mehrstufig mit Frequenzen ab 25 oder 40 kHz bis  1 MHz oder mehr. Insbesondere für festhaftende sehr kleine Partikel sind hohe Frequenzen notwendig. Man verwendet alkalische, neutrale oder auch saure Reiniger, je nach Glassorte. Hierfür sind natürlich keine haushaltsüblichen Glasreiniger geeignet. Man benötigt spezielle Reiniger, die in entsprechender Qualität von einigen Herstellern zu beziehen sind. Die Reiniger selbst müssen auch wieder gut abspülbar sein. Ich möchte hier keine Werbung für spezielle Produkte machen.

Nach der Behandlung in den Ultra- oder Megaschallbädern ist eine gründliche mehrstufige  Spülung notwendig, je nach Anforderung mit Reinstwasser. Der Spülprozess allein kann schon 20 bis 30 Minuten dauern. Der Spülprozess dient dazu, sämtliche Reste der Reinigungslösungen vollständig zu entfernen. Dabei werden auch noch viele Partikel beseitigt. Die gereinigte Glasoberfläche muss auch  je nach weiterer Verwendung der Gläser völlig frei von organischen Spuren sein.  Beim Aufbringen von Beschichtungen können z.B. geringste organische Reste zu erheblichen Fehlern führen.

Erzeugung von Reinstwasser

Zur Erzeugung des Reinstwassers ist eine mehrstufige Behandlungsanlage erforderlich. In einer solchen Anlage werden nicht nur Mineralien aus dem Wasser vollständig entfernt, sondern auch alle Spuren organischer Substanzen.  Eine Reinigungsanlage  benötigt mitunter schon Wassermengen von einem oder mehreren Kubikmetern pro Stunde. Der größte Teil des gebrauchten Spülwassers kann aber wieder zur Aufbereitungsanlage zurück geführt werden, da dieses oft noch reiner ist, als das Trinkwasser, welches als Rohwasser verwendet wurde.  Folgende  Arbeitsstufen können in einer solchen Wasseraufbereitungsanlage neben Pumpen, Filtern, Messeinrichtungen  und Pufferbehältern enthalten sein:

-Enthärtung

-reverse Osmose

-Entgasung

-UV-Strahler, 250 nm

-Elektrodeionisation

-Mischbettharz

-Elektronikreinstharz

-UV-Strahler 185 nm (TOC-Strahler)

Reinstwassererzeugung

 Kann eine Reinigung die polierte Oberfläche schädigen?

Niedrige Frequenzen können bei hoher Intensität zu Oberflächenschäden führen. Hier soll aber ein anderes Problem  diskutiert werden. Ich habe in mehreren namhaften Optikbetrieben erlebt, dass behauptet wurde, die Reinigung  schädigt die Oberfläche, weil Bearbeitungsspuren wieder sichtbar wurden, die nach der Politur nicht mehr zu sehen waren.  Hier muss aber eindeutig festgestellt werden, wenn Bearbeitungsspuren wieder erscheinen, war nicht richtig poliert worden!

Bei einer Glaspolitur wird nicht nur Glas abgetragen, sondern es wird auch wieder Glas abgeschieden. Je nach Arbeitsbedingungen  entsteht eine mehr oder weniger dicke  Gelschicht, die wie eine Spachtelmasse  Bearbeitungsspuren verdeckt. Diese Gelschicht ist weniger beständig, als das originale Glas und wird bei Reinigungsprozessen bevorzugt angelöst. Man könnte mildere Reinigungsmethoden anwenden, wenn diese polierten Oberflächen in optische Geräte eingebaut und voraussichtlich nie wieder gereinigt werden. Es gibt aber Gläser, die nach der Endfertigung  wiederholt gereinigt werden müssen. Das ist z.B. nach einer Beschichtung und nachfolgenden Lithografieprozessen  der Fall, etwa bei Maskblanks für die Halbleiterfertigung. Hier dürfen auch nach mehrmaligen intensiven Reinigungsvorgängen keine Bearbeitungsspuren wieder erscheinen.

Polierschicht teilweise abgelöst

Anlagenkosten

Ein kleines Ultraschallbad bekommt man schon für weniger als 30.- €. Damit kann man Schmuck oder Brillen reinigen, mit Leitungswasser spülen und mit einem Tuch trocknen.

Für die hier beschriebenen höheren Anforderungen muss man aber schon mit sechs- oder sogar siebenstelligen Eurobeträgen rechnen.

Bemerkungen:

Man müsste das alles noch viel ausführlicher schreiben, aber dann würde daraus ein ganzes Buch werden.  Alle, die diese Ausführungen etwas ausführlicher benötigen, möchten bitte das Kontaktformular benutzen.