[發明專利]一種真空鍍膜機行星轉動夾具上球面光學元件鍍膜均勻性修正擋板的設計方法

有效

• 申請號: 201210241071.1
• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN102732844A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 柳存定;李斌成;孔明東;郭春
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: C23C14/24
• 分類號: C23C14/24
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉

1.一種真空鍍膜機行星轉動夾具上球面光學元件鍍膜均勻性修正擋板的設計方法，其特征在于實現步驟如下：

（1）通過對真空鍍膜機中使用行星轉動夾具鍍膜的過程建立數學模型，獲得球面光學元件薄膜厚度分布

在物理氣相沉積真空鍍膜過程中，膜料通過熱蒸發或者濺射形成蒸汽，蒸汽分子以直線方式傳播，并沉積在光學元件表面，分子沉積速率為其中矢量表示膜料分子從蒸發源到沉積位置（dS面元）的矢量，為矢量的長度，θ為與光學元件表面法線之間的夾角，ψ為與源平面法線之間的夾角，n表征膜料蒸汽分布參數；沉積速率表達式和蒸發方式相關，θ、ψ隨著行星轉動夾具的運動變化；行星轉動夾具平行于蒸發源平面轉動時，對口徑CA,曲率半徑RoC的凸球面，

θ=π-acos(|r→|2+RoC2-r′22|r→|×RoC),---(1a)]]>

對于口徑CA,曲率半徑RoC的凹球面，

θ=acos(|r→|2+RoC2-r′22|r→|×RoC)---(1b)]]>

ψ=arcsin(ρ′/|r→|)---(2)]]>

|r→|=ρ′2+h′2---(3)]]>

其中是凸球面或凹球面所在球的中心位置與蒸發源之間的距離，h’和ρ’分別是蒸發源到面元dS的垂直和水平距離，ρ為行星轉動夾具公轉軌道半徑，h為行星轉動夾具公轉平面與蒸發源平面的距離；

通過計算不同時刻、不同位置的沉積速率并對時間積分，獲得凸球面或凹球面光學元件薄膜厚度分布；

（2）通過比較與行星轉動夾具口徑相近的大口徑平面或者球面光學元件上薄膜厚度分布的理論模擬結果與實驗結果，獲得膜料蒸汽分布參數n；

（3）通過將行星轉動夾具中球面光學元件薄膜厚度分布等價到簡單轉動夾具上平面光學元件的薄膜厚度分布，確定行星轉動夾具上球面光學元件鍍膜所需修正擋板的初始形狀；對平面圓盤，設T₀為從公轉中心到光學元件中心的射線L上最小的薄膜厚度，T為L上距離公轉中心R處平面光學元件上的薄膜厚度，則修正擋板初始形狀由

l=R×2π(T-T0)T---(4)]]>

決定，其中l代表以公轉中心為圓心，以R為半徑的圓弧的弧長；對于球面光學元件，采用一個相同口徑的平面圓盤近似，圓盤上的薄膜厚度分布和球面上薄膜厚度分布相同，然后按照公式（4）設計修正擋板初始形狀，修正擋板為平板結構；

（4）通過對使用修正擋板后的鍍膜過程建立數學模型，獲得使用擋板修正后球面光學元件的薄膜厚度分布；修正擋板平行于行星轉動夾具安裝在光學元件下，做連接鏡面面元dS到蒸發源的直線，在光學元件行星轉動過程中，如果直線和修正擋板相交，則此刻面元dS上的沉積速率為0，否則沉積速率與不使用修正擋板時相同；

（5）利用計算機優化修正擋板弧長l的放大倍數κ，獲得薄膜厚度均勻性接近100%時的修正擋板形狀，則修正擋板形狀