[發明專利]適用于大口徑非球面光學零件的大氣等離子體加工裝置

無效

• 申請號: 201310177069.7
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN103227093A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 王波;金會良;姚英學;李娜;車琳;辛強;金江;李鐸
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于光學加工領域。

背景技術

計算機控制光學表面成形技術CCOS?(Computer?Controlled?Optical?Surfacing)，是20世紀70年代發展起來的一項光學加工技術。CCOS技術隨著計算機技術的發展進一步完善，大大推動了光學零件制造技術的發展，特別是在大口徑、高精度非球面的拋光加工中降低了對操作者經驗技術的要求，并提高了重復性。

非球面光學零件具有矯正像差可得到更高的成像質量，提高光學系統精度和穩定性，簡化系統結構等優點，在激光聚變裝置、高能激光、紅外熱成像、空間探測光學系統中有著重要的應用和極大的需求。隨著現代光學系統的發展，對非球面光學零件提出了越來越高的要求。一方面，隨著空間探測技術的需要，現代大型空間望遠鏡、超大型天文望遠鏡領域為了提高分辨率，對探測鏡的口徑越來越大，其主反射鏡直徑到達數米甚至由非球面子鏡拼接至幾十米。另一方面，在強激光系統中，為了減小散射損失，提高抗破壞閾值，對光學零件表面提出無表層和亞表層損傷的要求。

大氣等離子體加工技術是近年來提出的一種新型光學零件加工方法，特別針對融石英玻璃、超低膨脹玻璃、微晶玻璃、碳化硅等硬脆難加工材料的加工新方法。它是在大氣壓環境條件下利用射頻電源激發出的具有高密度高反應活性的反應原子與工件表面原子發生化學反應，生成具有揮發性的反應產物來實現材料的去除。大氣等離子體加工技術是完全依靠化學反應的方式實現對材料的去除，不存在表面和亞表面損傷，同時激發的高濃度的反應活性原子保證了高的去除效率。

由于大氣等離子體拋光技術在拋光大口徑非球面光學元件上的優勢，并且隨著大口徑非球面光學元件需求量的日益增長，國內應用于大口徑非球面光學元件超精密加工的大氣等離子體拋光裝置的研究也迫在眉睫。目前，大氣等離子體拋光裝置多采用同軸或平板式射流放電形式，還沒有適用于大口徑非球面光學零件的大氣等離子體加工的旋轉電極放電裝置。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于大口徑非球面光學零件的大氣等離子體加工裝置，為了解決傳統的機械拋光技術存在的低加工效率而無法滿足光學領域對大口徑光學元件的大批量需求的問題。

所述的目的是通過以下方案實現的：所述的一種適用于大口徑非球面光學零件的大氣等離子體加工裝置，它由旋轉電極、密封罩、混合等離子體氣源、射頻電源、龍門加工機床組成；

旋轉電極設置在密封罩內，密封罩的下端有開口，密封罩的內腔通過氣管與混合等離子體氣源導氣連通，旋轉電極與射頻電源的輸出端連接作為大氣等離子體放電的陽極；密封罩的上端絕緣連接在龍門加工機床的豎直運動工作平臺上，將待加工光學零件裝卡在龍門加工機床的水平運動工作平臺上；將龍門加工機床的工作平臺與射頻電源相連并接地作為大氣等離子體放電的陰極；旋轉電極與待加工光學零件的待加工表面之間設置有放電間隙，放電間隙的間隙范圍為：100μm～3mm；合等離子體氣源包含反應氣體、等離子體激發氣體和輔助氣體，所述反應氣體與等離子體激發氣體的流量比為1：10~1：1000，輔助氣體與反應氣體的流量比為1：10~1：1。

本發明與現有技術相比具有下列優點：

1、它具有結構控制簡單、適用范圍廣、加工能力強的大氣等離子體加工的旋轉電極放電裝置，該大氣等離子體加工裝置適用于大口徑非球面光學零件加工要求，旋轉電極帶動氣流不僅可以起到冷卻作用，而且有利于化學加工反應產物及時脫離工件表面。

2、本發明采用了旋轉式大氣等離子體放電裝置，高速旋轉的電極使進入電極和工件之間放電區域的反應氣體大大增加，使電離出活性離子的濃度增強，大大提高大口徑光學零件的加工效率，縮短加工周期；

3、本發明中旋轉電極帶動加工區域氣體的流動速率，促進大氣等離子體化學加工的生成物盡快脫離工件表面，減少電離生成的原子基團在工件表面附著生成沉積，提高加工表面質量；

4、本發明中高速旋轉的電極帶動氣體從電極內部進入放電間隙，無需對放電電極進行冷卻，同時減少了等離子體放電時產生的熱量對加工的影響。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：如圖1所示，它是由旋轉電極1、密封罩2、混合等離子體氣源3、射頻電源4、龍門加工機床5組成；