用于光学与精密元件的紫外技术——清洁、活化、粘接与检测

对于光学精密元件而言，表面即功能。制造商在光学生产中的三个不同环节使用紫外辐射：通过光化学方式去除有机薄膜、在涂层或粘接前活化玻璃和聚合物表面，以及在连接透镜、棱镜、滤光片和导光元件时固化透明胶粘剂。在这三种情况下，技术目标是相同的：在作用点获得可重复、有据可查的辐照剂量。核心难点在于，工件本身就是一个具有确定的、常常是刻意受限的透过率的光学元件——它会改变本应用于固化或清洁它的辐射本身。决定性的物理量是元件处的光谱辐照度、由此积分得到的剂量、所用波长对应的光子能量，以及局部氧气浓度。

目前有四个细分市场尤其推动着相关需求：

• 半导体光刻。这是整个光学制造领域中洁净度要求最严苛的环节。
• 汽车激光雷达（LiDAR）与摄像头模组。汽车激光雷达正迈向量产阶段。高产量使问题从单个组件转向整体工艺能力。
• AR光学。基于波导的AR眼镜份额正快速增长。衍射波导以晶圆为基础制造，这要求进行均匀的面辐照，而非点辐照。
• 激光光学。紫外激光光学元件对残留污染尤其敏感，因为污染会降低激光损伤阈值。

其背后的技术链条始终一致：单元产量的提升与元件尺寸的缩小推动制造向基于晶圆的自动化工艺链发展；这排除了机械清洗和湿化学清洗；促使粘接转向快速固化的紫外胶粘剂；作为回报，这也要求以可测量、可记录的辐射量取代经验值。

有五项发展正在改变光学制造的边界条件：

• 监管方向转向无汞光源。对于含汞紫外灯，RoHS有限期豁免将于2027年2月24日到期；截至2026年，是否会延长尚未决定（详情见RoHS与紫外灯——现行法规与发展动态）。任何从中压或低压光源转向UV LED的转换，都会同时改变光谱——工艺窗口、胶粘剂认证和传感器校准都需要重新建立。就科研、仪器校准和参考标准而言，含汞光源根据《水俣公约》获得豁免，因此在计量领域可能比在生产领域保留更久。
• 新波长。265 nm和222 nm波段可用功率的提升，拓宽了迈向无汞UVC的工艺工具箱。对计量的影响是：传感器和校准必须覆盖这些波长，且在254 nm下校准的链条无法直接迁移使用。
• 基于晶圆的光学制造。晶圆级精密玻璃模压、用于衍射结构的纳米压印以及超表面技术，正将光学制造推向半导体工艺链。由此带来的技术后果是：工艺必须在整个面上保持均匀且为干法工艺，主导量也从点辐照度转变为晶圆上的分布。
• 增材光学制造。在以喷墨打印方式使用混合聚合物制造光学元件时，紫外固化发生在各打印层之间。每层的剂量决定了尺寸精度、层间附着力以及残留单体含量，因而直接决定了光学质量——逐层剂量控制成为制造文件的一部分。
• 标准更新。近期，多项光学核心标准已完成修订：ISO 9211-1至-3于2024年2月修订，ISO 10110-6和-11于2025年修订，涉及总散射的ISO 13696于2022年修订，而涉及光学激光元件吸收的ISO 11551正在修订中。有关这些及其他标准的概览请见紫外领域的指南、标准与规范。规格说明中应始终注明部件编号及版本年份。

关于该应用领域的市场规模、增长率及相关来源，请参见页面紫外技术的市场发展。

光化学清洁与活化利用了这样一个事实：短波紫外光子所携带的能量高于有机分子中常见化学键的键能。光子能量在172 nm处约为7.2 eV，在185 nm处约为6.7 eV，在254 nm处约为4.9 eV。相比之下，C-C键的键能约为3.6 eV，C-H键的键能约为4.3 eV。波长低于200 nm的辐射会被有机分子强烈吸收，因此能够直接断裂化学键。

与此同时还存在一条并行的氧化路径。氧气在波长低于约242 nm时才会发生解离；低压汞灯的185 nm谱线会由O₂生成原子氧，并由此生成臭氧。同一灯管的254 nm谱线在其Hartley吸收带峰值处再次分解臭氧，释放出激发态原子氧。这种强氧化性中间体会将先前断裂产生的碳氢化合物碎片矿化为CO₂和H₂O，并以气体形式排出。整个过程无接触、无需溶剂，也不会引入颗粒物——因此对于无法承受机械清洁的镀膜表面而言，该方法极具吸引力。工艺流程、局限性及典型组件请参见使用UVC和臭氧进行表面清洁与表面活化；对于封闭腔体结构，BS-OX是与之对应的仪器。

在172 nm（Xe₂准分子）下，直接光解路径占主导地位，因为该波长下氧气的吸收非常强，辐射仅能穿透几毫米厚的空气层。因此，工作距离本身就成为一个重要的工艺参数。这种取舍是不可避免的：能够氧化有机化合物的因素，同样也会侵蚀部件中的有机成分。因此，塑料光学元件、胶合层、油墨标记以及某些软质涂层在工艺放行前都需要进行单独的兼容性测试——兼容性是材料问题，而非工艺问题。

常见紫外光源类型的光谱分布——包括汞灯谱线及准分子灯——已收录于紫外灯光谱数据库中，为技术选型提供了有用的参考起点。

作用点处的光谱辐照度（mW/cm²·nm）。它决定了单位时间内实际到达工件的光子数量及其能量。只有经过光谱分辨的量值，才能与光引发剂的吸收特性以及工件的透射曲线进行比较。相关的辐射度量量值——辐照度与剂量——的定义请参见辐射度量量值：辐照度与剂量。

辐照量，即剂量（mJ/cm²）。辐照度的时间积分决定了粘接时的转化率以及清洗时的残余污染程度。剂量是与验收相关的量值，因为它可以用单一数值记录存档——但它并不能替代对达到该剂量时所用辐照度的说明。

光子通量密度。由辐照度与光子能量即可得出单位面积、单位时间内的光子数量。在 365 nm 处，1 mW/cm² 约相当于每 cm²、每秒 1.8 · 10¹⁵ 个光子，而在 265 nm 处仅约为 1.3 · 10¹⁵ 个。因此，相同的辐照度在较短波长下意味着光子数量更少，但单个光子能量更高。

氧分压与气氛。在光化学清洗中，氧是反应参与物；而在自由基光聚合中，氧则是抑制剂。同一个量值在这两种工艺中的作用方向恰好相反。

工作距离与几何结构。在 172 nm 处，氧的吸收将有效作用范围限制在几毫米以内；在 185 nm 处，该范围可扩展至厘米级。此外，点光源的辐照度大致随距离的平方衰减。

温度。它影响汞齐灯和中压灯的输出功率、紫外 LED 的效率与波长，通过阿伦尼乌斯关系影响反应动力学，并通过热膨胀影响装配件的对位精度。

层厚与接缝几何形状。在具有吸收性的胶粘剂中，辐照度随深度呈指数衰减。因此，接缝深度与胶粘剂的吸收特性共同决定了粘接是能够完全固化，还是仅在表面交联。

均匀性与入射角。在面辐照和晶圆工艺中，辐照度的不均匀性决定了工艺窗口，因为辐照场中最弱的区域决定了最低剂量，而最强的区域决定了材料所承受的负荷。

灯的电功率不等于光学剂量。连接电功率与元件处可用辐照度之间的关系，取决于光源效率、反射器状态、灯泡浑浊、距离和老化程度。特别是在汞基光源中，短波部分的下降速度远快于总输出——一个光源看起来名义上仍"很亮"，但其185 nm部分可能已经损失了大部分。

用时间而非剂量控制，且顺序颠倒。时间控制型工艺隐含地假设辐照度保持恒定。但事实并非如此：灯管会老化，LED结温会漂移，窗口会受污染并发生太阳化。固定的曝光时间只有在定期测量辐照度并相应调整时间的情况下才有效。

互易律的局限性。"辐照度减半、时间加倍可得相同结果"这一假设，对光聚合物只在有限范围内成立。自由基聚合的终止动力学与辐照度呈非线性关系，Bunsen-Roscoe定律的适用性也会随树脂粘度而变化。因此工艺窗口必须针对每种配方通过实验验证。

开放接缝处的氧抑制。在暴露的粘接表面，氧会与单体竞争自由基。其结果是表面发粘、转化不完全，以及在后续使用中出现放气现象——即便剂量测量正确也是如此。应对措施包括提高辐照度、进行惰性化处理，或调整配方。

活化过程中的过度处理。光化学活化会提高表面能，但剂量过高也会使基材氧化：塑料光学元件表面会发黄或变脆，金属和氟化物涂层会氧化，胶层和印刷标记会受到侵蚀。该工艺存在剂量上限——并非越多越好。

疏水恢复。活化所产生的可湿润性是有时限的。聚合物链会重新排列，表面在数小时到数天内会重新变得较不极性。活化与粘接之间的时间窗口是一个常被忽视而未加规定的工艺参数。

元件本身也是滤光片。阻隔紫外线的滤光片按设计不会透射固化辐射；带通滤光片也只能在狭窄的窗口内透射。石英玻璃在200 nm以下仍透明，而N-BK7等硼硅玻璃在约320 nm以下几乎变得不透明，PMMA或环烯烃制成的塑料光学元件则有各自的截止波长。在元件前方测得的剂量数值，并不能反映接缝处的实际剂量。

在错误位置测量。在灯输出端或腔体外部进行的测量，既无法反映元件和窗口的吸收，也无法反映组件内部的反射和遮蔽效应。在172 nm处，传感器头与参考平面之间的空气路径还会主导测量结果。

宽波段传感器的光谱失配。基于滤光片的辐射计会用自身的光谱响应度对光谱进行加权。如果光源发生变化——例如从中压灯换成385 nm LED——即使物理辐照度不变，读数也会发生变化。不同类型光源之间的比较需要进行光谱测量或采用有记录的失配校正。

粘接后的位置漂移。粘接剂在交联过程中会收缩。在亚微米精度的主动对准组件中，这种收缩会在固化期间及固化后使元件位置发生偏移；后固化和吸湿还会产生延迟的后固化偏移。元件内部的残余应力也绝非无关问题：多点粘接会产生应力双折射和表面形状误差，表现为波前误差。

基材的透过边界。可用波长由基材决定，而非粘接剂：合成熔融石英可用至约185 nm，氟化钙可至约130 nm，经典冕牌玻璃仅能用至长波紫外A。透过元件辐照时，这一边界决定了是否有光子能够到达粘接剂。

日晒变色与点缺陷。紫外辐照会在熔融石英中产生点缺陷，如E'中心、非桥接氧空穴中心和缺氧中心。其形成与退火取决于OH含量、氯和氟含量以及氢负载。实际情况是：紫外仪器中的入射光学元件、导光棒和扩散片会在使用寿命期间发生漂移——这是规定重新校准周期的物理原因，而不仅仅是质量管理体系的形式要求。

干涉滤光片的角度偏移。干涉滤光片的通过波长在斜入射时会向短波方向偏移。当有效折射率为1.7时，入射角为20度会产生约2%的偏移，使365 nm变为约358 nm。因此，在正入射条件下记录的曲线在会聚光路中已不能正确描述实际使用情况。同样的效应也限制了基于滤光片的辐射计的准确度。

规则透过率与总透过率。在散射、哑光或结构化表面上，规则透过率与总透过率是两个不同的数值。哪一个数值正确取决于具体应用：成像质量取决于规则透过分量，而固化过程的能量平衡则取决于总透过率。若不说明测量几何条件，透过率数值就无法被正确解读。

紫外区杂散光的不成比例增长。在相同粗糙度下，表面散射大致按λ⁻⁴规律变化。一种在可见光范围内看似普通的抛光工艺，在深紫外（DUV）区域可能会超出杂散光限值。此外，只有同时给出所采集的空间频率或角度范围，粗糙度和杂散光数值才具有可比性。

分子污染。在短波长下，原子层级的厚度已具有重要意义：针对EUV光刻的模型计算表明，每片反射镜1%的反射率损失约相当于五个碳原子层，而在一台设备中约有十片反射镜的情况下，这将累积造成约10%的通量损失；可允许的碳氢化合物分压约为10⁻¹² mbar（ASML Research, 2016）。因此，低放气性粘接剂——通常按ASTM E595标准筛选，要求质量损失低于1%、可凝挥发物含量低于0.1%——以及低污染、氧化温和的清洁工艺是必要前提，而非附加选项。

辐照量——在行业中常称为剂量——是辐照度对时间的积分：H = ∫ E_e(t) dt，在辐照度恒定时可简化为 H = E_e · t。其中 H 为辐照量，单位为 mJ/cm²，E_e 为辐照度，单位为 mW/cm²，t 为曝光时间，单位为 s。这一简单的乘积形式假设光源在时间上恒定；对于脉冲或选通系统以及运动部件，则必须进行积分计算。

在吸收介质内部——例如胶粘剂、有色玻璃或光刻胶——辐照度会依据比尔-朗伯定律衰减：E_e(z) = E_e(0) · e^(–αz)，其中 α = ε · c。z 为深度，α 为吸收系数，ε 为光引发剂的摩尔消光系数，c 为其浓度。由此可得出最重要的实际结论：剂量并非部件本身的固有属性，而是位置的函数。该关系背后的材料参数——临界能量密度和穿透深度——可通过辐射测量确定，用以描述在何种剂量、何种深度下开始发生凝胶化。

模型的局限性。比尔-朗伯定律假设吸收体浓度固定且不被消耗。然而在光聚合过程中，引发剂会被消耗，介质随曝光进行而发生漂白，吸收特性也会随时间发生变化。胶粘剂中的散射、粘接界面处的反射以及来自周围环境的氧扩散同样未被纳入该模型。因此，该定律给出的只是固化深度的下限估计，并解释了深度梯度的成因——而非精确的工艺预测。

假设条件。一个在365 nm处透过率为12%的传感器窗口被粘接到支架上。粘接剂规格要求在接合面处365 nm的剂量达到3000 mJ/cm²。紫外LED光斑在元件顶部提供200 mW/cm²（365 nm）的辐照度。粘接层厚度仅为100 µm，作为初步近似，忽略其自身的吸收。

模型。E_joint = τ · E_top，且 t = H / E_joint。

计算。E_joint = 0.12 · 200 mW/cm² = 24 mW/cm²；t = 3000 / 24 = 125 s。

结果。与根据顶面辐照度得出的15秒不同，实际所需时间为125秒——相差8.3倍。

技术解读。该计算结果仅为下限值。在仅有24 mW/cm²的条件下，聚合反应进行得更慢，这使得周围环境中的氧气在延长的曝光过程中能够进一步扩散进入接合面；而"在较低辐照度下相同剂量可获得相同转化率"这一互易性假设，在此工况下并不一定成立。因此，实际所需的剂量可能更高。实际上存在三种可行的解决方式：选择元件透过率更高的波长；从接合面一侧使用紫外LED光斑进行照射；或改用引发剂吸收特性更匹配的粘接剂。在这三种情况下，接合面处的辐照度都必须通过实测加以验证，而不能仅凭计算得出。

以下计算器可让您使用自己的数据来确定组件的衰减：透光率与光密度可相互换算，光路中多个组件的透光率则相乘计算。所得的曝光时间见紫外曝光时间计算器。

半导体与光刻光学。紫外线用于对基板、掩模和支架部件进行干式最终清洁，因为即使是单分子碳氢化合物薄膜，在短波长照射下也可能导致碳沉积。关键工艺变量是处理后的残留污染，通过施加的剂量和臭氧浓度间接控制——该变量同样在电子与半导体制造中起核心作用。

汽车传感。相机模组和LiDAR组件大批量采用紫外胶粘接，因为固定与对准可在同一个节拍时间步骤中完成。关键在于每个机床工位辐照度的可重复性，否则不仅单个粘接点，整个工艺能力都会失效；此类计量技术在节拍机床中的集成，在自动化与工艺集成应用页面中有详细介绍。

AR与微光学。晶圆级光学元件、压印波导和超表面需要具有确定均匀性的大面积激活与固化。关键变量是晶圆表面辐照度的不均匀性。

医疗技术与内窥镜。远端光学元件、光纤束和窗口采用生物相容、可灭菌的胶粘剂粘接。关键在于完全转化，因为未反应的残留单体可被萃取，从而危及生物相容性测试；剂量记录是工艺验证的一部分。

激光光学。镀膜前，表面洁净度决定了激光损伤阈值。这里的关键在于清洁剂量要足够高以去除有机残留层，同时又要足够低以保证与镀膜的兼容性。

数据通信与集成光子学。在将光纤与光子芯片耦合时，紫外固定在亚微米精度的主动对准之后进行。关键在于固化收缩率，因为它会直接降低耦合效率。

航天与真空光学。在此领域，对完全固化的要求与胶粘剂的出气认证相结合。关键在于转化程度和后固化，因为未完全交联的部分会在低温光学表面上冷凝，随后在紫外照射下被光固定于此。

研究与计量。在校准与检测实验室中，确定的紫外照射用于表征材料、传感器和光源。关键在于辐照度对国家标准的计量溯源性。

在172 nm附近的真空紫外（VUV）工艺中，氧气吸收限制了可用的光程长度。技术上的解决方案包括：采用氮气吹扫的惰性化腔体、将工作距离缩短至毫米级，以及使用在该确切波长下校准的计量设备——在254 nm下校准的传感器在172 nm处无法给出有效读数。

对于接合处无法直接触及的组件，辐射可通过导光管或组件内部的反射来引导。借助光学仿真，可以在制作夹具之前估算辐射场在倾斜组件中的实际分布情况；但仿真并不能取代在接合处进行的最终测量，因为工程表面的散射和对准公差只能部分建模。

对于温度敏感型组件，窄带紫外LED可替代宽带光源，因为可消除红外成分及其引起的热致失准——例如可直接采用UV LED点光源，并配合LedControl Touch作为可控驱动器。而对于非常厚或吸收性很强的胶层，则可能反而需要使用宽带光源，因为此时较长波长才能实现深层固化效果。

在工艺中不希望产生臭氧、但仍需实现活化的情况下，可采用222 nm等低臭氧波长或近表面VUV工艺；而在臭氧本身是实际活性介质的情况下，腔体必须能够可重复地控制臭氧浓度和停留时间。

首先需要确定的是哪种物理量决定该工艺：对于光化学清洗而言，是短波UVC范围内的辐照量与臭氧浓度的结合；对于粘接而言，是光引发剂吸收范围内的辐照度及由此产生的剂量；对于活化而言，是能够打破相关化学键的波长范围内的剂量。接下来需要确定测量位置：清洗时为部件表面，粘接时为接合处。在该测量平面之外进行的测量属于辅助量，只有在记录了其与目标平面之间的相关性后才具有效力。

宽波段测量只要光源和光谱保持不变，且仅需跟踪随时间产生的变化，使用基于滤光片的辐射计即可满足要求。它稳健、快速，适合用于生产过程中的常规监测。

光谱测量需要使用光谱辐射计，例如SR900或UVpad，适用于比较不同类型光源、更改波长、粘合剂鉴定，或需要考虑部件透过率曲线的场合。对于172 nm附近的工艺，需要专用的VUV计量设备，例如tinyTracker 172 nm，因为现成传感器在该波段未经校准。

平面或狭窄接合处的剂量测量可通过平面数据记录仪完成，例如curelog；如需在实验室中进行材料鉴定，则可使用配备UV-MAT剂量控制功能的辐照箱。

散射或结构化部件的总透过率可通过积分球或Cary 60积分球测量，因为它们也能收集散射部分的光。对于进货检验和批次检验中固定工艺波长下的透过率测量，过程光度计是合适的选择。

在自动化生产线上，测量已从抽检转变为工艺本身的一部分。位于辐照平面内的在线传感器持续提供辐照度数据，机器控制器据此对每个工件的剂量进行积分——并通过PLC.D或PLC.net实现数字化连接。其技术意义并不在于接口本身，而在于所控制的变量：当受控变量是剂量而非时间时，机器可自动补偿光源老化、窗口污染以及紫外LED的温度依赖性带来的影响。若没有这种反馈，工艺结果将随灯管使用寿命的推移而漂移。

与控制器直接相连的数字传感器可实现带预警阈值的限值监测：第一级阈值在第二级阈值阻止零件放行之前触发维护提醒。结合逐件数据记录，可形成受监管行业本就要求的可追溯链，并且在发生故障时能够精确识别受影响的批次。

在进行统计评估时应注意，在线传感器只代表某一个位置，而非整个照射面。因此，要证明紫外测量系统的能力，需要建立传感器位置与部件平面之间的相关性，并使用具有计量溯源性的仪器定期进行参比测量。只有这样，持续监测才能在计量学上与工艺放行相关联。

测量不确定度预算至少应包括校准不确定度、光谱失配、非垂直入射时的余弦误差、测量范围内的线性度、传感器的温度依赖性及其长期稳定性。有关紫外辐射计的设计、表征和校准，权威参考文献为CIE Publication 220:2016。只有溯源至国家标准，供应商与客户之间的剂量数值才具有可比性——这正是通过ISO/IEC 17025认可的校准实验室所提供的保障。

1. 紫外线/臭氧清洗的基础。Vig 于1985年系统描述了185 nm臭氧生成、254 nm臭氧光解与原子氧之间的相互作用，并确立了真正决定清洗效果的是实际到达元件的辐照度，而非灯功率。- Vig, J. R.: UV/ozone cleaning of surfaces, Journal of Vacuum Science & Technology A 3(3), 1027–1034, 1985.
2. 准分子光源波长与放电类型的选择。Kogelschatz、Esrom、Zhang 与 Boyd 于2000年总结了用于低温材料加工的非相干紫外及真空紫外准分子辐射的基本原理。- Kogelschatz, U. et al.: High-intensity sources of incoherent UV and VUV excimer radiation for low-temperature materials processing, Applied Surface Science 168, 29–36, 2000.
3. 真空紫外活化的量化研究。Hozumi 及其同事展示了聚合物表面的水接触角如何随172 nm剂量降低，并指出工作距离与间隙中的残余氧含量主导了有效剂量。- Hozumi, A.; Inagaki, H.; Kameyama, T.: The hydrophilization of polystyrene substrates by 172-nm vacuum ultraviolet light, Journal of Colloid and Interface Science 278(2), 383–392, 2004.
4. 互易律的局限性。Wydra 及其同事于2014年从理论与实验两方面测试了互易律在双甲基丙烯酸酯体系中的适用性，结果表明其仅在有限范围内成立。- Wydra, J. W. et al.: The reciprocity law concerning light dose relationships applied to BisGMA/TEGDMA photopolymers, Dental Materials 30(6), 605–612, 2014.
5. 氧抑制现象。Ligon 及其同事于2014年综述了光聚合中氧抑制问题的研究现状，解释了开放接缝表面典型的残余粘性，以及惰性化处理与提高辐照度的有效性。- Ligon, S. C. et al.: Strategies to Reduce Oxygen Inhibition in Photoinduced Polymerization, Chemical Reviews 114(1), 557–589, 2014.
6. 光学表面的分子污染。Hollenshead 与 Klebanoff 于2006年建立了模型，描述EUV光学元件上辐射诱导的碳沉积随烃类分压与光子通量的变化关系；这些结果至今仍是制造与测量环境中允许残余浓度的依据。- Hollenshead, J. T.; Klebanoff, L. E.: Modeling radiation-induced carbon contamination of extreme ultraviolet optics, Journal of Vacuum Science & Technology B 24(1), 64–82, 2006.
7. 不同方法间杂散光参数的比较。Duparré 及其同事于2002年指出，光学表面的粗糙度与杂散光数值只有在说明所涵盖的空间频率范围时才具有可比性——而这一限制往往在验收规范中被忽略。- Duparré, A. et al.: Surface characterization techniques for determining the root-mean-square roughness and power spectral densities of optical components, Applied Optics 41(1), 154–171, 2002.

出版物检索工具列出了我们所知的所有关于光学与精密元件的出版物——可按设备、领域和关键词进行搜索。

用于微光学结构双光子光刻的紫外固化光刻胶的折射率——这与通过光学元件进行粘接时的问题相同：紫外辐照如何改变固化材料本身的光学特性？
Exposure-dependent refractive index of Nanoscribe IP-Dip photoresist layers
Dottermusch, Stephan, et al. "Exposure-dependent refractive index of Nanoscribe IP-Dip photoresist layers." Optics Letters 44.1 (2018): 29–32.

用于同步辐射光源和自由电子激光串行晶体学的微结构聚合物样品支架——这种经紫外结构化处理的精密部件，其尺寸精度与洁净度要求与X射线光学光束线相同。
Micro-structured polymer fixed targets for serial crystallography at synchrotrons and XFELs
Carrillo, Melissa, et al. "Micro-structured polymer fixed targets for serial crystallography at synchrotrons and XFELs." IUCrJ 10.6 (2023).

航天器组件用有机硅粘合剂在真空紫外辐照下的出气监测——前文提到的对空间及真空光学至关重要的出气问题，在此直接对粘合剂本身进行了测量。
Multiparameter Single Sensor for Space Silicone Adhesive Monitoring Under High-Vacuum Ultraviolet Exposure
Fazzi, Luigi, et al. "Multiparameter Single Sensor for Space Silicone Adhesive Monitoring Under High-Vacuum Ultraviolet Exposure." Journal of Spacecraft and Rockets 60.3 (2023): 740–752.

规范性参考文件：ISO 10110（光学元件图纸标注，2025年版第6部分和第11部分）、ISO 9211-1至-3:2024（光学镀膜）、ISO 13696:2022（总散射）、ISO 11551（光学激光元件的吸收）、ISO 14644-1:2015和ISO 14644-8:2022（洁净室、化学空气洁净度）、ASTM E595（除气）、DIN 5031-10:2018（光生物效应辐射）、DIN EN ISO/IEC 17025:2018-03（检测和校准实验室能力）以及CIE 220:2016（紫外辐射计的表征与校准）——相关标准与指南的概述也可参见紫外领域的指南、标准与规范。

市场数据：SPECTARIS《2025年关键数据》与《2025/2026光子学趋势报告》；Photonics21/TEMATYS《2024光子学市场研究报告》（基于2022年数据）；SEMI《2025年6月全球晶圆厂预测》；Yole Group与Counterpoint Research（商业市场研究，2025/2026）。

如何用紫外辐射清洁光学表面？
短波紫外辐射可直接断开有机键，同时185 nm谱线会将空气中的氧气转化为臭氧，而254 nm谱线又将该臭氧分解为原子氧。原子氧将分子碎片氧化为CO₂和水，二者以气体形式被带走。该工艺无接触、无溶剂，但只能去除有机薄膜，无法去除颗粒物和盐类。

哪种波长适合光学元件粘接？
关键在于两条曲线：光引发剂的吸收曲线和被辐照元件的透过率曲线。石英玻璃在200 nm以下仍有良好透过率，硼硅酸盐玻璃实际上仅在约320 nm以上才有透过率，而紫外阻隔滤光片则按设计进行阻隔。实际应用中常采用365 nm、385 nm和405 nm；对于强烈衰减的元件，则改从接合面一侧进行辐照。

需要多大剂量？
剂量由粘合剂或工艺供应商给出，通常以规定波长下的mJ/cm²表示。只有结合辐照度和测量位置，该数值才有意义，因为相同的剂量在辐照度差异很大的情况下未必能产生相同的固化效果。真正重要的是接合面处的剂量，而不是元件顶部的剂量。

辐照度与剂量有何区别？
辐照度是以mW/cm²表示的功率密度，描述的是瞬时状态。剂量在物理上即辐照量，是辐照度对时间的积分，以mJ/cm²表示，描述单位面积上传递的总能量。若两个工艺的辐照度不同，即使剂量相同，也可能产生不同的结果。有关符号、单位以及与辐射通量密度的区别，请参见辐射度量。

灯功率看似充足，紫外工艺却不起作用，是什么原因？
最常见的原因包括：光源老化导致短波长部分不成比例地衰减、元件或腔室窗口的吸收、工作距离过大、开放接合面处的氧阻聚，以及在作用面之外进行测量。电输入功率并不等于光学剂量；若不在作用点进行测量，就无法确定原因。从电功率经光电转换效率到作用点测量量的一般推导，请参见辐射度量。

如何测量接合面处的紫外剂量？
实际可行的方法包括：将扁平探头或数据记录仪放置于接合面所在平面进行测量，或在几何结构相同的代表性夹具样件上进行测量。若因几何原因无法直接测量，则在可接近的位置进行测量，并一次性量化并记录该位置与接合面之间的关系。

宽波段辐射计是否足够，还是需要光谱分辨测量？
只要跟踪的是同一光源随时间的变化，宽波段辐射计就已足够。但一旦需要比较不同类型的光源、更改波长，或考虑元件的透过率，就需要进行光谱测量，因为基于滤光片的传感器会以自身的响应度对光谱进行加权，从而产生系统性偏差。

干涉滤光片的效果为什么会随入射角变化？
干涉滤光片是通过其膜层内的光程长度起作用的。在斜入射时，该光程会有效缩短，通带波长随之向更短的方向偏移——在20度时约偏移2%。因此，在垂直入射条件下测得的曲线并不能正确描述在会聚光路中的使用情况。

光学元件涉及多个相邻领域：电子与半导体制造与之共用清洗、VUV活化及晶圆级工艺链，航空航天领域中同样的表面还需额外进行辐射老化测试，而激光工艺透射率测试则测量此处被视为已知条件的透射率。

不确定当光学元件本身会衰减固化辐射时，粘合剂在实际接缝中究竟接收到多少剂量？我们在实际作用点测定光谱辐照度与剂量，评估贵司元件的透过率与测量几何结构，并据此得出可靠的工艺窗口——通过我司经认可的校准实验室实现计量溯源。欢迎您向我们咨询。