[發明專利]光學元件超光滑表面的拋光裝置

無效

• 申請號: 201110329791.9
• 申請日: 2011-10-26
• 公開（公告）號: CN102328259A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 施春燕;徐清蘭;范斌;萬勇建;伍凡;張亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: B24B13/00
• 分類號: B24B13/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術領域

本發明屬于先進光學制造技術領域，涉及一種浴法剪切射流超光滑表面拋光裝置及方法。

背景技術

隨著現代科學技術的迅猛發展，特別是航空、航天、國防、軍工、信息、微電子與光電子等尖端科學技術的突飛猛進，現代光學系統(如現代短波光學、強光光學等)以及光電子和薄膜科學領域對器件的表面質量要求越來越高，為了滿足其性能，要求器件的表面粗糙度都在0.5nm以下，且加工后的表面要求盡可能小的表面疵病與亞表面損傷；如硅表面微小的表面粗糙度都會影響微電子器件的性能，在下一代超大規模集成電路中要求具有完整晶格結構的超光滑表面，為了提高器件集成度，減少光刻線寬，極限紫外線光刻技術將應用于半導體器件加工中，用于該類波長的非球面光學器件不僅要求具有很高的形狀精度，而且要求具有極高表面質量的超光滑表面，甚至要求達到原子級的表面粗糙度(≤0.3nm)。因此，超光滑表面是目前精密超精密加工技術領域所面臨的巨大挑戰。

目前，現有的超光滑拋光方法有傳統的拋光技術、彈性發射加工方法和等離子體化學氣化拋光加工方法。傳統的拋光技術如浴法拋光、浮法拋光等，可以獲得很低的表面粗糙度值，但其加工效率極其低下，而且難以實現非球曲面零件的加工。

發明內容

為了解決現有技術的問題，本發明的目的是提出一種對光學元件超光滑表面拋光的裝置。

為了實現所述目的，本發明提供的對光學元件超光滑表面拋光的裝置，所述拋光裝置包括剪切射流拋光盤、數控機床、工件裝夾平臺、浴法射流拋光平臺、拋光頭控制裝置、射流拋光系統和液體管路，其中：剪切射流拋光盤通過拋光頭控制裝置固定在數控機床上，通過液體管路與射流拋光系統連接，浴法射流拋光平臺安裝在數控機床上，通過液體管路與射流拋光系統連接，用于回收和循環拋光液，工件裝夾平臺安裝在浴法射流拋光平臺里，待拋光工件通過工件裝夾平臺固定在數控機床上；通過射流拋光系統的增壓系統對混有磨料粒子的拋光液加速從剪切射流拋光盤射出，在與剪切射流拋光盤下端面緊貼的光學元件表面產生剪切射流，通過射流的剪切作用力，對光學元件的超光滑表面拋光；從設有容器壁的工件裝夾平臺中溢出拋光液并流到浴法射流拋光平臺上；然后經浴法射流拋光平臺底部的出水口通過液體管路回收射流拋光系統中，進行拋光液的循環拋光。

優選實施例：剪切射流拋光盤下端面設有若干個半圓柱槽，每個槽里端有一個直徑為Φ0.5mm-2mm的噴嘴，拋光液從噴嘴噴出，經半圓柱槽從待拋光工件壁面流出。

優選實施例：在剪切射流拋光盤沒有半圓柱槽的下端面粘貼一層無紡布，無紡布的厚度為0.5mm-1mm；無紡布與待拋光工件緊貼并進行拋光。

優選實施例：在拋光過程中，待拋光工件和剪切射流拋光盤是浸沒在拋光液中拋光。

優選實施例：在拋光過程中，待拋光工件在工件裝夾平臺上繞中心軸旋轉，旋轉速度為0-720轉/分鐘。

優選實施例：拋光過程中，剪切射流拋光盤通過拋光頭控制裝置的控制繞中心軸旋轉，旋轉速度為0-720轉/分鐘，旋轉方向與待拋光工件的旋轉方向相反。

優選實施例：拋光過程中，拋光液通過射流拋光系統的回收裝置進行循環利用。

優選實施例：剪切射流拋光盤的口徑大小為待拋光工件口徑大小的1/5至4/5倍。

本發明與現有技術相比的優點在于：

(1)本發明綜合與法拋光技術和射流拋光技術，采用剪切射流拋光盤使沖擊射流轉化為徑向流動，消除了射流拋光過程中射流對工件表面的作用，靠徑向流動產生的剪切力實現材料的去除，從而實現待拋光元件的超光滑加工。(2)本發明裝置結構簡單，易于實現，本發明超光滑拋光方法過程容易控制，加工成本低。本發明用于光學玻璃、微晶玻璃、半導體材料及單晶材料的超精密、超光滑拋光。

附圖說明

圖1為本發明中提到浴法剪切射流超光滑表面拋光裝置圖；

圖2為本發明中提到的剪切射流拋光盤結構圖；

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。