Технология ионного луча полировки асферической поверхности большой апертуры

С развитием науки и техники средства оптической обработки продолжают развиваться. Методы обработки оптической поверхности были разработаны на основе традиционных методов низкой эффективности и низкой точности, таких как метод формирования рисунка, метод обрезки полосы и метод обработки напряжением, до технологии формирования поверхности компьютера на основе компьютерных технологий и технологии лазерных помех, а эффективность оптической обработки и точность обработки были значительно улучшены. Метод полировки ионным лучом с более высокой точностью обработки также был внедрен в область оптической обработки, что еще больше улучшило уверенность и точность оптической обработки.

Ионно-лучевая полировка была впервые предложена в 1988 году Уилсоном и Райхером и др. Это технический метод, который в принципе отличается от традиционных методов оптической обработки. Физически состояние существования материи делится на твердое, жидкое и газообразное, а материя может трансформироваться друг в друга в трех состояниях путем поглощения или высвобождения энергии. Когда вещество находится в газовом состоянии, если оно дополнительно поглощает энергию, оно может быть возбуждено в плазму, поэтому плазма также известна как четвертое состояние вещества. Ионная лучевая полировка использует четвертое состояние вещества, плазму, для удаления материала.

Принципиальная схема принципа полировки ионного луча

Это ключевой прорыв в области оптической обработки, который реализует кросс-домен от контактного удаления материала до бесконтактного удаления материала и может реализовать удаление материала на атомном уровне в принципе, принося новые возможности и приложения для оптической обработки.

Компания Kodak в Соединенных Штатах в 1980-х годах начала проводить исследования, связанные с ионно-лучевой полировкой, и создала собственную машину для полировки ионно-лучевой полировки с мощностью обработки 2500 мм. Также впервые сообщается, что ионно-лучевая полировка использовалась для обработки внеосевых асфер большого диаметра, что имеет большое значение для применения ионно-лучевой полировки в области оптической обработки.

Ионно-лучевая полировальная машина, запущенная немецкой компанией NTG и немецким научно-исследовательским институтом IOM, также обладает полировальной способностью асферических оптических элементов, а максимальный диаметр обработки ионно-лучевой полировальной машины, запущенной компанией, достигает 2000 мм.

Схема функции удаления ионной балки полировки

В дополнение к зеркальной полировке обычных систем визуализации, ионно-лучевая полировка также применяется к процессу прецизионной полировки объективной системы литографической машины с более высокими требованиями к точности обработки. Компания Zeiss в Германии точно контролирует точность удаления, регулируя размер функции удаления ионного луча, а также энергию ионов и другие параметры, и осуществляет полировку экстремальной ультрафиолетовой литографии. И достигнут идеальный эффект.

Универсальная система травления ионным лучом, независимо разработанная Beijing Edvance Ion Beam Technology Research Institute Co., Ltd., может не только выполнять традиционное микро-и нано-травление структуры, но также обеспечивать очистку ионного луча, полировку поверхности материала и другие функции. Что касается прецизионных микрооптических устройств, Edvance успешно разработала первое в Китае двоичное оптическое устройство большого размера для Чанчуньского института оптического машиностроения и предоставила полные комплекты оборудования и технологического программного обеспечения.

Основные преимущества полировки ионным лучом: 1. Бесконтактное удаление материала, зеркало не будет деформировано напряжением во время обработки, поэтому оно не будет производить эффект копирования. Функция удаления на краю зеркала не изменяется из-за изменения площади контакта и давления, функция удаления края такая же, как в центре, и в процессе обработки нет эффекта края. Во время процесса обработки источник ионов может полностью перемещать поверхность заготовки, гарантируя, что процесс обработки может быть полностью согнут и имеет более высокую работоспособность. 2. Функция почти гауссова удаления. В отличие от функции удаления других оптических методов обработки, функция удаления метода полировки ионного луча имеет пространственнуюРаспределение близко к гауссовскому, что позволяет легко установить время задержки обработки. В то же время, поскольку процесс полировки ионным лучом происходит в вакууме, факторы, определяющие скорость удаления материала, более четкие, меньше компонентов, влияющих на стабильность функции удаления, а управляемость и стабильность функции удаления лучше, Что удобно для получения функции удаления с различными характеристиками путем регулировки рабочих параметров, тем самым улучшая управляемость и точность оптической обработки. 3. Лучшая адаптируемость оптической обработки, во время процесса полировки ионного луча луч всегда плотно прилегает к оптическому зеркалу, и ошибка полосы частот, вызванная несовпадением между инструментом и зеркалом, не будет введена. Он подходит не только для оптической обработки плоских и сферических поверхностей, но и для высокоточной обработки асферических поверхностей с высоким градиентом. В то же время метод полировки ионным лучом может использоваться для высокоточного процесса полировки наиболее часто используемых оптических материалов без необходимости использования различных абразивов или полировальных жидкостей в зависимости от различных материалов. 4. Более точный процесс удаления материала. Во время полировки ионного луча скорость удаления объема материала и распределение удаления материала являются высококонтролируемыми. По сравнению с контактным методом, функция удаления полировки ионного луча может быть точно откалибрована и рассчитана с помощью экспериментальных и математических расчетов, чтобы гарантировать, что полировка ионного луча имеет высокую эффективность сходимости, что является реальным детерминированным методом обработки. 5. Для более широкого диапазона возможностей применения традиционные методы могут осуществлять планирование обработки только с удалением материала в качестве единственной цели, и каждый метод часто не может эффективно сходиться и корректировать все остаточные пространственные полосы из-за своих технических характеристик. В процессе полировки ионным лучом ионы взаимодействуют с зеркальными материалами, и во время этого процесса происходит ряд сложных физических процессов, которые могут не только точно удалять материалы, но и в дальнейшем использоваться для улучшения качества поверхности зеркала. Например, метод жертвенного слоя используется для улучшения шероховатости зеркала, а метод удаления дополнительного материала используется для достижения полной конвергенции полосы.

Однако метод ионно-лучевой полировки также ограничен своим принципом обработки и может применяться только в условиях вакуума. Скорость удаления материала, образованная эффектом распыления, относительно низкая, а метод полировки ионным лучом больше подходит для применения на заключительной стадии оптической обработки для достижения более высокой точности или конечной цели обработки.