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。     

New development of atmospheric pressure plasma polishing

Atmospheric pressure plasma polishing （APPP） high quMity optical surfaces. The changes of is a precision machining technology used for manufacturing surface modulus and hardness after machining prove the distinct improvement of surface mechanical properties. The demonstrated decrease of surface residual stresses testifies the removal of the former deformation layer. And the surface topographies under atomic force microscope （AFM） and scanning electron microscope （SEM） indicate obvious amelioration of the surface status, showing that the 0.926-nm average surface roughness has been achieved.     

原子发射光谱分析技术在大气等离子体抛光工艺研究中的应用

大气等离子体抛光是一种非接触式的超精密加工方法,它基于低温等离子体化学反应实现原子级的材料去处,避免了表层和亚表层损伤,特别适合于各种难加工材料的超光滑抛光。该方法首次引入了基于电容耦合原理的射频炬式等离子体源,为测试等离子体特性和进行工艺研究,在加工过程中使用微型光纤光谱仪进行光谱监测和采集,进而运用原子发射光谱分析技术初步讨论了射频功率和气体配比对加工过程的影响,分析结果显示：在一定范围内,射频功率对加工速率有着较明显的促进作用,而气体配比对等离子体区成分和表面生成元素的种类影响较大。电子跃迁轨道分析还揭示了处于不同激发态的活性氟原子对应的不同微观状态,为进一步的微观机理研究奠定了理论基础。基于工艺分析的结果,在单晶硅片上实现了Ra0.6 nm的表面粗糙度和32 mm3·min-1的加工速率。