单晶硅柱面反射镜离子束倾斜入射加工工艺优化

发布时间：2024-04-23 00:27

　　针对单晶硅柱面镜加工过程中面临的加工效率低、加工精度差以及表面质量难控等问题,提出采用离子束倾斜入射的方法来进行单晶硅柱面镜的加工工艺优化。通过建立离子束倾斜入射的去除函数理论模型,揭示去除效率同入射角度的关联规律;通过分析离子束倾斜入射的微观形貌作用机理,揭示表面质量同入射角度的关联规律;综合优化去除效率和表面质量,获得倾斜入射的最佳入射角度,并建立基于离子束倾斜入射的新工艺路线。在一块尺寸为100mm×100mm的单晶硅凸柱面镜上采用新工艺路线进行加工实验,结果表明:在保证加工精度和表面质量的情况下,加工时间节约53.7%,验证了离子束倾斜入射加工的先进性。

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【部分图文】：

图1离子束加工原理图

离子束抛光是借助离子的物理溅射作用实现去除材料的目的，其原理是在加工过程中具有一定能量的离子与光学元件表面的原子发生级联碰撞使原子获得能量，而当其原子获得的能量足以克服晶格束缚能、移位能和表面束缚能等约束时，原子逃离元件表面，如图1所示。离子束对材料原子的溅射效应，主要依据Sig....

图2离子束倾斜入射加工坐标变换示意图

实际离子束加工中不存在绕Z轴旋转的情况，即γ=0，相应的基本旋转矩阵R(z，γ）是单位矩阵，故（7）式可以简化为则两个坐标系坐标之间的对应关系为

图3入射角度对离子束流密度峰值的影响

基于工件坐标系下的离子束流密度空间分布模型，分别仿真离子束流密度与不同入射角度之间的关系，入射角度范围为0°～89°，可以得到离子束流密度峰值与入射角度的关系曲线，如图3所示。为更加直观地观察离子束流密度分布的变化特性，分别仿真获得入射角为0°，15°，30°，45°，60°时的....

图4不同入射角度下归一化离子束流密度分布（0°，15°，30°，45°，60°）

图3入射角度对离子束流密度峰值的影响将（11）式代入（5）式，对不同入射角度下的离子束去除函数进行仿真，分别对入射角度从0°到85°时的去除函数模型进行求解，得到不同入射角度下离子束去除函数的体积去除率和峰值去除率，变化曲线如图5(a）所示。从图中可以看出，不论是体积去除率还是....

本文编号：3962350