双面对称角度楔形镜的超光滑表面加工方法

对两个通光面均为超光滑表面的双面对称角度楔形镜的加工提出了一种新工艺方法,并根据零件的特点对工艺方法进行了改进。利用组合楔板工装、粘接上盘等方式对零件进行成盘加工,不仅使零件的角度、厚度得到了很好的保证,而且还避免了光胶上盘对已加工表面的损伤,使通光面的疵病、面形、粗糙度、一致性等指标有很大的改善,超光滑表面粗糙度rms均优于0.2 nm (AFM测量),表面疵病达到0级,角度精度达到15,一次交检合格率达到85%以上,有效地解决了生产中的瓶颈问题。     

超光滑表面及其制造技术的发展

超光滑表面制造技术是超精密加工技术的一个重要分支。通过介绍超光滑表面的特征、应用及其制造技术的发展,希望给出超光滑表面技术的整体轮廓。在介绍超光滑表面的概念及其主要特征的基础上,通过典型例证指出了超光滑表面的软X射线光学、激光陀螺等科技领域的重要应用。回顾了超光滑表面制造技术的发展过程,对各种超光滑表面加工原理与方法进行了简单描述与评价。最后提出了对超光滑表面制造技术的发趋势的观点。     

超光滑光学表面粗糙度的测定

讨论了如何确定及消除光学轮廓仪的系统误差,进而测定超光滑光学表面粗糙度的方法及结果。在Ｚｙｇｏ Ｍａｘｉｍ ３Ｄ５７００ 表面轮廓仪上使用２－５ ×和２０ ×Ｍｉｒａｕ 物镜测量ｒｍｓ 在０－３ｎｍ 左右的超光滑硅片,通过对每个取样区域数据１６ 次相位平均,再对多个取样区域高度数据平均,消除了仪器的系统误差,使超光滑光学表面粗糙度得到精确测量。并使用其它光学轮廓仪对样品做了验证测量。作为比较,在同样条件下测量了０－８ｎｍ 左右的光滑硅片。     

低散射反射镜表面粗糙度及其测量

本文论述和推导用表面粗糙度来评价超光滑表面特性的数学表达式,并列举已经用于超低散射反射镜、未镀膜基层的几种表面粗糙度的测量方法、使用的仪器及其适用范围,进而对测量结果进行了分析。指出这些方法的优缺点,揭示不同方法所得测量结果产生差异的原因。     

软X射线超光滑表面传输特性的初步研究

本文给出了软Ｘ射线超光滑表面散射的一级近似的一般理论推导，从中给出软Ｘ射线的散射传输特性。通过实验测量了λ＝２４．３ｎｍ、２５．６ｎｍ时具有超光滑表面的Ｍｏ、Ｓｉ样品的反射率和λ＝４．４６ｎｍ时熔石英超光滑样品的反射单。对４．４６ｎｍ进行了了散射测量，可以明显观察到软Ｘ射线的非正常反射现象。     

控制力精密抛光装置的设计与实验研究

本文设计并研制了一套可控制抛光作用力的精密抛光装置,该装置具有抛光作用力微调功能及显示功能。用该装置对Ｚｅｒｏｄｕｒ陶瓷玻璃进行控制力抛光实验,稳定地获得了具有纳米级及亚纳米级表面粗糙度的超光滑表面,将该装置与机械化学抛光方法结合使用,可高效地加工出表面无损伤的超光滑基片。     

原子力显微镜测试光学超光滑表面微轮廓的研究

论述了使用原子力显微镜测量超光滑光学表面的优点及其在光学领域中的重要应用。列举了用这种方法测试得到的超光滑光学表面微轮廓图及纳米量级的微缺陷,以及这些表面镀膜前后表面形态结构和微粗糙度的变化。作为比较,列举了用干涉轮廓仪测得相同表面的微粗糙度参数等８。由于原子力显微镜有三维的高精度,而干涉方法只有一维的高精度,所以前者可以得出表面真实形貌和微轮廓。     

超光滑表面的形成与抛光时间之间的关系研究

由于加工超光滑表面的古典法对加工者的经验要求较高,而且不同的加工者对抛光时间长短的控制也有较大的差别,因而下盘时机的准确判断将会对超光滑表面的加工质量产生严重的影响。为此,对所加工的全反射棱镜的超光滑表面抛光不同的时间,并在全反射条件下,根据全反射棱镜背向散射光斑的大小和亮暗的程度来判断所加工超光滑表面加工质量的检测方法,最终给出超光滑表面的抛光质量随抛光时间的变化。在实验结果的基础上得出了抛光质量随抛光时间交替变化的基本规律,并根据加工经验总结出了超光滑表面加工过程中的注意事项和判断下盘时机的基本方法。     

弹性发射光学制造技术研究进展

深紫外光刻、极紫外光刻和先进光源等现代光学工程需求牵引先进光学制造技术持续发展,要求超光滑光学元件表面粗糙度达到原子级水平以及表面全频段面形误差达到RMS(Root Mean Square)亚纳米量级甚至几十皮米,推动超光滑光学元件制造要求不断逼近物理极限。目前,对于如何实现上述超高精度要求的超光滑加工技术及装备仍然存在技术挑战。尤其对如何实现柱面,椭球面,超环面等复杂曲面的原子量级超光滑加工仍是国内外前沿研究方向。弹性发射加工技术是一种去除函数稳定,超低亚表面缺陷,面向原子级的超光滑加工方法,可以作为加工上述精度要求光学元件的手段。本文总结了弹性发射加工技术的国内外研究现状及最新进展,归纳了弹性发射加工技术的原理,包含流体特性、抛光颗粒运动特性和化学特性,弹性发射加工装备,影响弹性发射加工技术表面粗糙度提升和材料去除效率的因素,分析了弹性发射加工技术面临的问题,展望了未来的发展方向,期望为弹性发射加工技术进一步发展和应用提供一定的参考。     

基于散斑干涉的光滑表面变形快速检测

针对目前光滑表面力学性能测试困难的情况,建立了一种改进的数字激光散斑干涉测量系统。首先通过新的散斑干涉光路设计实现散斑照射,同时采用空间载波傅里叶变换法,对光滑零件加载变形的动态散斑干涉图像进行处理,最后得到光滑表面的变形场分布情况。该方法不对被测表面进行任何处理,可实现光滑表面的高精度全场变形测量。实验结果表明:最大变形处为镜面板的中央,测得最大变形量分别为1.936、1.861和1.797μm,与中心变形预设值接近。该方法光路简单、测量方案切实可行,能够实现光滑表面变形的快速动态测量。     

基于误差递减修正法的非球面超精密加工

误差滤波和分离技术是超精密加工中的关键技术之一。采用误差递减法修正加工路径,利用修正的高斯权函数对测量表面进行滤波处理,设计并完成了整个误差递减系统,实现非球面的超精密车削加工,并在很大程度上提高其表面精度(P-V值)。通过实验验证,利用该加工方法,提高了加工效率,可明显地提高非球面的表面精度,最终达到面形精度小于200nm。     

超光滑表面加工方法的新进展

通过回顾超光滑表面加工技术的发展历程,对多种具有代表性的超光滑表面加工方法的原理和应用作了简单阐述,并重点提出和介绍了一种大气等离子体抛光方法。该方法实现了利用常压等离子体激发化学反应来完成超光滑表面的无损伤抛光加工,并首次引入电容耦合式炬型等离子体源,为高质量光学表面的加工提供了一条新的途径。试验结果表明,在针对单晶硅的加工过程中实现了1μm/min的加工速率和Ra 0.6nm的表面粗糙度。     

纳米级光滑石墨表面的拉曼光谱表征

石墨微结构的表面一般为原子级光滑或纳米级光滑,是研究表面、界面物理性质的重要基础,对结构超润滑、微机电器件的研究和应用非常重要。为了解石墨微结构表面的状态和性质,其无损表征具有重要意义。通过微加工方法制备出石墨微结构,使用微纳机械手上的针尖推动石墨微结构上部可以得到原子级光滑或纳米级光滑的石墨表面。使用拉曼光谱对获得的石墨表面进行表征。通过与原子力显微镜和电子显微镜的表征结果进行对比发现,拉曼光谱能够准确反映石墨表面的缺陷程度,同时具有非接触、无损和快速的优点。这表明拉曼光谱在纳米级光滑石墨表面的表征中能够提供可靠表征信息,并且检测快速、不破坏样品,为石墨结构超润滑和MEMS器件的后续研究和应用奠定了基础。     

一种检测超光滑表面粗糙度方法的初步研究

本文依据软Ｘ射线标量散射理论，给出了一种用软Ｘ射线全积分散射检测超光滑表面粗糙度ＲＭＳ值的方法，并设计和建立了测试装置，得到了新的测量结果     

浮法抛光超光滑表面加工技术

浮法抛光技术首先出现于日本，是加工超光滑表面的先进技术之一。本文详细介绍用浮法抛光加工超光滑表面的机械结构和加工过程，与传统的沥青抛光方法进行了比较，并分析了材料去除机理。最后简单介绍我国研究浮法抛光技术的进展。     

KDP晶体单点金刚石切削表面粗糙度预测及实验研究

采用单点金刚石切削的方法加工了KDP晶体,利用回归分析的方法建立了表面粗糙度预测模型,达到了在加工前设计、预测和控制表面粗糙度的目的。利用预测模型分析了进给量、切削速度、背吃刀量对表面粗糙度的影响。通过优化设计获得了KDP晶体在该条件下的最佳切削参数,得到的表面粗糙度的最佳估计值为6.3389nm。利用最佳的切削工艺参数,加工出了表面粗糙度值为6.895nm的超光滑表面。     

化学气相沉积SiC材料超光滑表面纳米加工

 利用传统光学加工方法，采用陶瓷磨盘和金刚石微粉对国产化学气相沉积(CVD) SiC进行了粗磨、细磨加工；然后，利用颗粒直径从4 μm到1 μm的金刚石研磨膏逐级进行抛光，发现SiC表面存在纳米级划痕；最后，改用颗粒直径为20 nm氧化铝纳米颗粒的碱性水溶液进行抛光，表面粗糙度达到0.6 nm(RMS)，表面纳米级划痕得到很好改善，获得了较高表面质量的超光滑表面。     

非球面超光滑加工磨头控制技术研究

为了避免在超光滑加工过程中破坏光学元件的原有面形,同时保证整个表面粗糙度的均匀一致,研究了超光滑加工过程中的磨头控制技术.首先分析了超光滑加工机床的结构形式及超光滑加工工艺特点;然后研究了非球面母线的双圆弧拟合算法以及磨头进给速度的控制方法;最后将所研究的磨头运动控制算法应用于超光滑加工控制软件.以顶点曲率半径为300...     

绿色环保化学机械抛光液的研究进展

原子级加工制造是实现半导体晶圆原子尺度超光滑表面的有效途径.作为大尺寸高精密功能材料的原子级表面制造的重要加工手段之一,化学机械抛光(chemical mechanical polishing,CMP)凭借化学腐蚀和机械磨削的耦合协同作用,成为实现先进材料或器件超光滑无损伤表面平坦化加工的关键技术,在航空、航天、微电子等众多领域得到了广泛应用.然而,为了实现原子层级超滑表面的制备,CMP工艺中常采用的化学腐蚀和机械磨削方法需要使用具有强烈腐蚀性和高毒性的危险化学品,对生态系统产生了不可逆转的危害.因此,本文以绿色环保高性能抛光液作为对象,对加工原子量级表面所采用的化学添加剂进行分类总结,详尽分析在CMP过程中化学添加剂对材料表面性质调制的作用机理,为在原子级尺度下改善表面性质提供可参考的依据.最后,提出了CMP抛光液在原子级加工研究中面临的挑战,并对未来抛光液发展方向作出了展望,这对原子尺度表面精度的进一步提升具有深远的现实意义.     

激光陀螺基片散射收集系统的设计与分析

研究了散射测量在激光陀螺用石英基片表面检测中的应用.比较发现,收集物镜比积分球更有利于体散射的消除,更适用于直接检测超光滑石英基片表面的散射测试系统.用ZEMAX设计了散射光收集物镜,使其数值孔径达到了0.4,并完全消除了轴上距离大于1.5 mm的散射点的体散射;为了消除光电倍增管输出本身随时间长漂的问题,设计了特定的...