[發(fā)明專利]一種SiC光學(xué)材料加工設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310366741.7
• 申請(qǐng)日: 2013-08-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103456610A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 解旭輝;史寶魯;李圣怡;戴一帆;周林;廖春德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/263
• 分類號(hào): H01L21/263;G02B5/08
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 趙洪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及光學(xué)材料加工設(shè)備領(lǐng)域，特指一種SiC光學(xué)材料加工設(shè)備。

背景技術(shù)

隨著空間天文光學(xué)、衛(wèi)星遙感技術(shù)和大型地基光學(xué)系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，光學(xué)系統(tǒng)的工作波段、成像分辨率、熱穩(wěn)定性以及系統(tǒng)重量等指標(biāo)的要求越來(lái)越嚴(yán)格，因此，光學(xué)系統(tǒng)正沿著反射式、大口徑、輕量化趨勢(shì)發(fā)展。在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選擇合適的反射鏡材料對(duì)滿足上述指標(biāo)具有重要意義。由于空間光學(xué)系統(tǒng)存在制造難度大、發(fā)射和運(yùn)行成本高以及工作環(huán)境特殊等制約因素，空間用反射鏡材料的選擇必須考慮以下幾個(gè)方面：（1）各向同性，尺寸穩(wěn)定。（2）可拋光性。良好的可拋光性是反射鏡材料的基本要求，良好的可拋光性是決定反射鏡性能的重要指標(biāo)。（3）可進(jìn)行高反射率鍍膜。（4）抗輻射，保證在空間輻射條件下反射鏡的面形保持不變。由于在空間工作環(huán)境下，鏡體在受到宇宙高能射線的輻射后，形狀和物理性質(zhì)方面必須保持穩(wěn)定，優(yōu)先選擇輻射穩(wěn)定性較好的材料。（5）比剛度大，熱變形系數(shù)小。比剛度大，則可減小鏡體以及框架的質(zhì)量，增加輕量化率，提高面形精度的穩(wěn)定性；熱變形系數(shù)小，則可降低熱控系統(tǒng)的要求。綜上所述，SiC光學(xué)材料是制作空間反射鏡以及大型地基反射鏡的最佳材料。

由于SiC光學(xué)材料的硬度高，因此，其加工效率低，往往低于玻璃的十分之一。另外，大多數(shù)SiC光學(xué)材料存在著多種組分，使其難以實(shí)現(xiàn)亞納米級(jí)超光滑表面加工。

目前，SiC光學(xué)材料的加工方法主要包括傳統(tǒng)研拋方法、磨削方法和計(jì)算機(jī)控制確定性拋光方法。

傳統(tǒng)研拋方法適用于SiC光學(xué)材料的小件和單件加工，結(jié)合手工修拋還可以解決部分非球面的加工問(wèn)題，但其加工效率較低，精度收斂較慢，產(chǎn)品質(zhì)量與加工周期不易保證。

磨削方法具有較高的材料去除率，但是在磨削過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生亞表面損傷，同時(shí)，在工件表面形成殘余應(yīng)力層。

計(jì)算機(jī)控制確定性拋光方法是加工獲得較高面型精度的關(guān)鍵技術(shù)，可以用于加工SiC光學(xué)材料的方法主要有雙轉(zhuǎn)子小工具拋光方法、離子束修形方法和磁流變拋光方法，但是，上述方法加工效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，加工過(guò)程無(wú)亞表面損傷、無(wú)殘余應(yīng)力層產(chǎn)生，加工效率高的SiC光學(xué)材料的加工設(shè)備。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種SiC光學(xué)材料加工設(shè)備，包括電感耦合等離子體發(fā)生裝置、工作氣體供給源和反應(yīng)氣體供給源，所述反應(yīng)氣體供給源中裝有能通過(guò)電感耦合等離子體發(fā)生裝置激發(fā)后與SiC發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)氣體，所述電感耦合等離子體發(fā)生裝置包括等離子體炬管和套設(shè)于等離子體炬管外的感應(yīng)線圈，所述工作氣體供給源和反應(yīng)氣體供給源與等離子體炬管相連，所述感應(yīng)線圈的一端與射頻電源相連，所述感應(yīng)線圈的另一端通過(guò)可調(diào)電阻器R1接地。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述感應(yīng)線圈與等離子體炬管外壁之間設(shè)有屏蔽金屬板，所述屏蔽金屬板通過(guò)可調(diào)電容C3接地。

所述感應(yīng)線圈的一端通過(guò)阻抗匹配器與射頻電源相連。

所述反應(yīng)氣體供給源和工作氣體供給源與等離子體炬管的連接線路上設(shè)有質(zhì)量流量控制器。

所述等離子體炬管安裝于一具有至少三軸聯(lián)動(dòng)功能的數(shù)控運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上。

所述數(shù)控運(yùn)動(dòng)平臺(tái)位于一封閉加工室中，所述封閉加工室連接一尾氣處理裝置。

所述工作氣體供給源與等離子體炬管的連接線路上設(shè)有點(diǎn)火裝置。

所述感應(yīng)線圈連接一水冷機(jī)。

所述工作氣體供給源與等離子體炬管的中管和外管相連，所述反應(yīng)氣體供給源與等離子體炬管的內(nèi)管相連；或者，所述工作氣體供給源與等離子體炬管的外管相連，所述反應(yīng)氣體供給源與等離子體炬管的中管相連。

所述反應(yīng)氣體供給源為SF₆氣瓶或NF₃氣瓶或CF₄氣瓶。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明的SiC光學(xué)材料加工設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，采用等離子體加工技術(shù)，并基于化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)SiC光學(xué)材料去除，工件表面無(wú)亞表面損傷，無(wú)殘余應(yīng)力層產(chǎn)生；

2、本發(fā)明的SiC光學(xué)材料加工設(shè)備，其電感耦合等離子體發(fā)生裝置采用光譜儀設(shè)備中常用的等離子體炬管，可產(chǎn)生穩(wěn)定的等離子體，而且技術(shù)成熟、成本低廉；