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光学精密工程 2015年第1期23卷 31-39页

作者：唐瓦邓伟杰郑立功张学军中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

由于传统的离子抛光工艺采用的确定去除函数的方法操作复杂且成本很高,本文提出了利用法拉第杯对离子束流空间分布进行测量、标定的方法,并计算得到不同离子源工作参数对应的去除函数。首先,基于离子束抛光材料去除原理,研究了离子束抛... 详细信息

由于传统的离子抛光工艺采用的确定去除函数的方法操作复杂且成本很高,本文提出了利用法拉第杯对离子束流空间分布进行测量、标定的方法,并计算得到不同离子源工作参数对应的去除函数。首先,基于离子束抛光材料去除原理,研究了离子束抛光过程中束流分布与能量对去除函数的影响,并提出简化的离子束抛光去除函数模型。然后,设计实验并得出离子束流空间分布与去除函数相关参数间的关系,计算得到了不同离子源工作参数产生的离子束流对应的去除函数。对硅和融石英玻璃的相关实验表明:利用法拉第杯扫描结果计算相同材料的去除函数的单位时间体积去除率与实际测量值误差小于2%。结合抛光实验,对Φ800mm碳化硅表面硅改性层平面镜进行抛光,得到的初始面形误差均方根(RMS)值为57.886nm,两次抛光后RMS值为11.837nm,收敛率达到4.89,满足精密光学加工对去除函数的确定性及精度的要求,并大大提升了确定去除函数的效率。

关键词：光学加工离子束抛光溅射效应法拉第杯扫描去除函数

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基于光阑法的变口径离子束去除特性研究

基于光阑法的变口径离子束去除特性研究

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作者：王玉宁西安工业大学

学位级别：硕士

随着现代光学技术的发展,光学加工水平也有明显的进步。一方面是对更大尺寸的光学元件能够实现更高水平的加工精度,另一方面是对光学元件不同空间频率下的面形误差精度要求提高。最具代表的现代光学加工技术是基于CCOS(Computer Control... 详细信息

随着现代光学技术的发展,光学加工水平也有明显的进步。一方面是对更大尺寸的光学元件能够实现更高水平的加工精度,另一方面是对光学元件不同空间频率下的面形误差精度要求提高。最具代表的现代光学加工技术是基于CCOS(Computer Controlled Optical Surface)原理的离子束抛光技术,使用离子束代替传统抛光头,采用非接触的抛光方式,能够有效的避免抛光头磨损,边缘损伤等问题,且确定性抛光效果好,通过对离子束束径大小进行优化,有效的增强了离子束的修形能力。本文通过装夹光阑的方式,对离子源出射离子束束径进行缩小,实现对离子束抛光工具的优化,并获取熔石英玻璃、K9玻璃以及微晶玻璃在不同参数光阑组件下的去除特性。完成的主要工作如下:(1)光学元件材料特性的分析。通过对三种常见的光学玻璃组成成分进行分析,获取不同材料的特性。并使用SRIM软件对不同材料进行溅射产额分析。发现相同的入射离子能量下,离子束垂直入射时,熔石英溅射产额最大,微晶最小,K9介于两者之间。(2)光阑结构设计。根据前期获得的最佳离子束束腰位置以及束斑大小,进行基于光阑法变口径离子束的仿真分析,以靶距和光阑尺寸为分析对象,得出随着靶距的减小光阑直径的增大,离子束峰值强度越高,反之则越低。以石墨为光阑材料对光阑组件进行结构设计,设计了5mm,8mm,12mm,16mm的孔径光阑以及10mm,15mm,20mm靶距的光阑组件。(3)对离子源进行稳定性分析。分别采用法拉第杯扫描以及线扫描刻蚀法两种不同的方式进行离子束稳定性分析,分析线扫描刻槽上不同位置的刻蚀形态,不同位置上对应的峰值去除速率以及半高宽的波动范围都在5%以内,离子源稳定性良好。(4)光阑法离子束刻蚀实验。对离子源装夹不同参数光阑,进行法拉第杯扫描获取离子束强度分布。对不同的光学材料进行刻蚀,获取对应的去除函数分布。对不同靶距以及光阑口径下的离子束去除函数的变化趋势进行分析,并对不同材料之间的去除特性进行分析,与离子束束流强度分布进行对比分析,通过材料相关常数进行说明。根据获取的不同束径的熔石英去除特性对离子束等量去除的实现进行分析,得出实现等量去除的最佳叠加间距。通过对140mm×140mm熔石英平面光学元件(初始面形RMS值为76.284nm)进行抛光,在10mm靶距下,装夹16mm光阑组件将待加工件RMS值抛光至18.015nm,再使用5mm孔径光阑将待加工件RMS值抛光至12.037nm。

关键词：离子束抛光光阑结构离子源法拉第杯扫描等量去除

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