远端等离子体源特性与抛光工艺研究
发布时间：2021-07-12 18:50
真空等离子体刻蚀抛光技术是一种新兴的、高效的、有潜力的光学元件表面加工技术,可以获得传统机械抛光技术难以达到的加工效果,尤其是中大口径非球面光学元件的超光滑表面加工制造,受到了相关行业的关注并已广泛应用于半导体及光学元件制造领域,成为微电子学和微纳米光学制造领域的关键技术。针对光电装备及武器系统中光学元件超高精度、高反射率及超低损伤的技术要求,需要开发一种高效、精密的光学零件加工方法,以满足光电装备对批量、高精度光学元件制造的迫切需求。自由基真空等离子体抛光技术因其自身特殊的抛光机理,对材料可实现原子量级的化学反应去除,同时不会对材料造成表面及亚表面损伤,以此获得超光滑表面。本文围绕RPS（Remote Plasma Source）微波真空等离子体刻蚀抛光系统的搭建、离子源特性以及碳化硅和熔石英两种材料的抛光工艺进行了初步研究。自主设计搭建的抛光系统实验平台,配备有真空检测系统、气路系统、工作台系统、冷却系统、恒压控制系统、自动控制系统和其他辅助系统,以满足RPS微波源的工作条件,从而产生大面积均匀稳定的活性自由基,开展离子源特性以及光学元件的刻蚀抛光工艺实验研究。等离子体激发的活性自...
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
军用侦察卫星
活、精准、隐蔽、可控、效率比高和抗电磁干扰等优异性能。这些新型光电武器系统性能的提升，依赖于核心光学元件表面超精密制造的水平[1]，同时也体现了信息化武器装备发展的趋势。涉及的光学元件不仅对口径尺寸、加工精度及效率提出要求，而且要求其轻量化程度和生产成本更低[2]。有效口径的增大是提高光学系统分辨能力的基本途径，而提高主镜有效口径与焦距的比值，不仅可以改善成像质量，而且可以大大缩短光学系统轴向距离，从而减轻整个光学系统的重量，降低空间光学系统的发射费用。图 1.1 军用侦察卫星
西安工业大学硕士学位论文对于光学元件而言，非球面和自由曲面可降低光学系统的复杂程度，不仅表面形状足要求，而且表面微观质量要符合要求，避免制造缺陷的留存，以获得超光滑的光学[3]，从而提高图像成像质量、光能量的传输及激光武器的对抗和打击能力。针对高清像的要求，除了高精度的表面形状，中高频误差的影响也至关重要，表面中高频误差在，会降低光学系统的对比度，导致图像模糊，成像质量下降，图 1.3 对比了中高频对高分辨对地成像探测分辨率的影响，与左图相比，右图使用相机为早期产品，光学中高频误差较大；针对光学系统轻量化的要求，熔石英和碳化硅材料作为当前光学系镜的优选材料，获得了广泛关注。通过对熔石英、碳化硅等非球面光学元件超精密加程中基础科学问题的探索和研究，突破光学元件超光滑、低损耗和超低损伤加工的关术[4]及工艺难题，形成超光滑光学元件高效、高精度工程化的制造能力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于磁控溅射和ICP刻蚀的RB-SiC表面平坦化工艺[J]. 赵杨勇,刘卫国,惠迎雪. 光子学报. 2018(03)
[2]2m大口径RB-SiC反射镜的磁控溅射改性[J]. 刘震,高劲松,刘海,王笑夷,王彤彤. 光学精密工程. 2016(07)
[3]RB-SiC材料表面改性技术研究[J]. 霍艳丽,刘海林,胡传奇,黄小婷,贾志辉,梁海龙,王春朋,唐婕,陈玉峰. 稀有金属材料与工程. 2015(S1)
[4]Origin软件在等离子体发射光谱分析中谱线拟合的应用[J]. 王祥瑞,张勇,刘英,阎江涛. 冶金分析. 2015(11)
[5]光谱法测量低压热喷涂等离子体的电子温度和电子密度[J]. 孙成琪,高阳,杨德明,何坤. 激光与光电子学进展. 2015(04)
[6]RB-SiC表面改性Si涂层的制备与性能[J]. 苑永涛,刘红,邵传兵,陈益超,方敬忠. 强激光与粒子束. 2011(05)
[7]离子束作用下的光学表面粗糙度演变研究[J]. 廖文林,戴一帆,周林,陈善勇. 应用光学. 2010(06)
[8]等离子体抛光对表面粗糙度的影响[J]. 刘卫国,田园. 西安工业大学学报. 2010(02)
[9]RB-SiC基底反射镜表面改性工艺的改进[J]. 申振峰,高劲松,王笑夷,王彤彤,陈红,郑宣鸣. 光学精密工程. 2009(05)
[10]SiC空间反射镜材料及其表面改性技术现状分析[J]. 高劲松,申振峰,王笑夷,王彤彤,陈红,郑宣鸣. 中国光学与应用光学. 2009(02)
博士论文
[1]KDP晶体离子束抛光理论与工艺研究[D]. 袁征.国防科学技术大学 2013
[2]双频容性耦合等离子体特性的发射光谱研究[D]. 黄晓江.苏州大学 2009
硕士论文
[1]光学元件表面真空等离子体处理与工艺研究[D]. 姜桐.西安工业大学 2016
[2]等离子体无损快速抛光工艺研究[D]. 程媛.西安工业大学 2014
[3]超光滑光学元件离子束沉积修正抛光技术研究[D]. 麻鹏飞.西安工业大学 2014
[4]PVD改性RB-SiC反射镜表面缺陷处理方法研究[D]. 康健.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[5]激光烧蚀—脉冲放电等离子体电子数密度和温度特性研究[D]. 李霞芬.浙江师范大学 2012
[6]等离子体抛光机理的研究[D]. 伍艺龙.西安工业大学 2011
[7]大气等离子体抛光对超光滑表面的影响研究[D]. 金会良.哈尔滨工业大学 2009
[8]大气等离子体抛光系统设计及实验研究[D]. 王家富.哈尔滨工业大学 2008
[9]光学镜面离子束抛光系统工艺参数研究[D]. 王登峰.国防科学技术大学 2007
本文编号：3280462
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
军用侦察卫星
活、精准、隐蔽、可控、效率比高和抗电磁干扰等优异性能。这些新型光电武器系统性能的提升，依赖于核心光学元件表面超精密制造的水平[1]，同时也体现了信息化武器装备发展的趋势。涉及的光学元件不仅对口径尺寸、加工精度及效率提出要求，而且要求其轻量化程度和生产成本更低[2]。有效口径的增大是提高光学系统分辨能力的基本途径，而提高主镜有效口径与焦距的比值，不仅可以改善成像质量，而且可以大大缩短光学系统轴向距离，从而减轻整个光学系统的重量，降低空间光学系统的发射费用。图 1.1 军用侦察卫星
西安工业大学硕士学位论文对于光学元件而言，非球面和自由曲面可降低光学系统的复杂程度，不仅表面形状足要求，而且表面微观质量要符合要求，避免制造缺陷的留存，以获得超光滑的光学[3]，从而提高图像成像质量、光能量的传输及激光武器的对抗和打击能力。针对高清像的要求，除了高精度的表面形状，中高频误差的影响也至关重要，表面中高频误差在，会降低光学系统的对比度，导致图像模糊，成像质量下降，图 1.3 对比了中高频对高分辨对地成像探测分辨率的影响，与左图相比，右图使用相机为早期产品，光学中高频误差较大；针对光学系统轻量化的要求，熔石英和碳化硅材料作为当前光学系镜的优选材料，获得了广泛关注。通过对熔石英、碳化硅等非球面光学元件超精密加程中基础科学问题的探索和研究，突破光学元件超光滑、低损耗和超低损伤加工的关术[4]及工艺难题，形成超光滑光学元件高效、高精度工程化的制造能力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于磁控溅射和ICP刻蚀的RB-SiC表面平坦化工艺[J]. 赵杨勇,刘卫国,惠迎雪. 光子学报. 2018(03)
[2]2m大口径RB-SiC反射镜的磁控溅射改性[J]. 刘震,高劲松,刘海,王笑夷,王彤彤. 光学精密工程. 2016(07)
[3]RB-SiC材料表面改性技术研究[J]. 霍艳丽,刘海林,胡传奇,黄小婷,贾志辉,梁海龙,王春朋,唐婕,陈玉峰. 稀有金属材料与工程. 2015(S1)
[4]Origin软件在等离子体发射光谱分析中谱线拟合的应用[J]. 王祥瑞,张勇,刘英,阎江涛. 冶金分析. 2015(11)
[5]光谱法测量低压热喷涂等离子体的电子温度和电子密度[J]. 孙成琪,高阳,杨德明,何坤. 激光与光电子学进展. 2015(04)
[6]RB-SiC表面改性Si涂层的制备与性能[J]. 苑永涛,刘红,邵传兵,陈益超,方敬忠. 强激光与粒子束. 2011(05)
[7]离子束作用下的光学表面粗糙度演变研究[J]. 廖文林,戴一帆,周林,陈善勇. 应用光学. 2010(06)
[8]等离子体抛光对表面粗糙度的影响[J]. 刘卫国,田园. 西安工业大学学报. 2010(02)
[9]RB-SiC基底反射镜表面改性工艺的改进[J]. 申振峰,高劲松,王笑夷,王彤彤,陈红,郑宣鸣. 光学精密工程. 2009(05)
[10]SiC空间反射镜材料及其表面改性技术现状分析[J]. 高劲松,申振峰,王笑夷,王彤彤,陈红,郑宣鸣. 中国光学与应用光学. 2009(02)
博士论文
[1]KDP晶体离子束抛光理论与工艺研究[D]. 袁征.国防科学技术大学 2013
[2]双频容性耦合等离子体特性的发射光谱研究[D]. 黄晓江.苏州大学 2009
硕士论文
[1]光学元件表面真空等离子体处理与工艺研究[D]. 姜桐.西安工业大学 2016
[2]等离子体无损快速抛光工艺研究[D]. 程媛.西安工业大学 2014
[3]超光滑光学元件离子束沉积修正抛光技术研究[D]. 麻鹏飞.西安工业大学 2014
[4]PVD改性RB-SiC反射镜表面缺陷处理方法研究[D]. 康健.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[5]激光烧蚀—脉冲放电等离子体电子数密度和温度特性研究[D]. 李霞芬.浙江师范大学 2012
[6]等离子体抛光机理的研究[D]. 伍艺龙.西安工业大学 2011
[7]大气等离子体抛光对超光滑表面的影响研究[D]. 金会良.哈尔滨工业大学 2009
[8]大气等离子体抛光系统设计及实验研究[D]. 王家富.哈尔滨工业大学 2008
[9]光学镜面离子束抛光系统工艺参数研究[D]. 王登峰.国防科学技术大学 2007
本文编号：3280462
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