[發明專利]等離子體橋式中和一體化的直流離子束光學拋光裝置

有效

• 申請號: 201510344966.1
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN105150048B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 解旭輝;戴一帆;周林;鹿迎;李圣怡;徐明進
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: B24B13/00
• 分類號: B24B13/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)43008
• 代理人: 趙洪,鐘聲

技術領域

本發明主要涉及離子束光學拋光技術領域，特指一種等離子體橋式中和一體化的直流離子束光學拋光裝置。

背景技術

光學系統性能要求隨著科技的發展不斷提高，觀測系統、激光系統、光刻投影系統等技術的發展，對光學制造業提出了嚴峻的挑戰，推動了光學零件加工技術的進步，如何高效的加工出高精度光學零件是光學制造業必須解決的關鍵問題。

離子束光學加工技術是利用束流密度呈單峰類高斯分布的離子束，以離子濺射效應形成高斯分布的去除函數，再基于CCOS(計算機控制光學表面成型技術)成型原理對工件面形誤差進行修除。離子束加工非接觸式的材料去除方式避免了接觸應力的產生，消除了傳統加工中邊緣效應和刀具磨損等問題；原子量級的材料去除能力使得光學零件的精度提升到納米甚至于原子級水平；離子源的穩定性和可重復性使工藝過程具有較高的確定性；去除函數具有高斯分布的特性，寬度可以做到毫米量級，提高了誤差修正能力?？傊?，離子束加工方法對于提升鏡面面形精度，控制亞表面損傷及提高加工效率具有重要意義。

離子束光學拋光已被認為是加工精度最高，拋光效果最好的鏡面拋光技術。而離子源是離子束拋光的核心工具。在離子束拋光應用中，離子源主要起兩方面的作用：將惰性工質氣體原子離化，在放電室內產生具有一定離子濃度的離子鞘；將離子抽取、聚焦成束，離子的抽取、聚焦是靠聚焦離子光學系統完成。離子束中大量存在的是帶有正電荷的離子，因正電荷之間的庫侖力，會導致束形發散，同時造成正電荷在工件表面的積累，進而影響加工效果。

目前，對于離子束的中和方式主要有兩種，一種是耐熔金屬材料制成的直熱電子發射絲，如鎢或鉭絲。該類中和器是將作為中和陰極的金屬絲繞為一個圓環狀，離子束穿過圓環，對燈絲施加一定電壓，金屬絲高溫下釋放電子，對離子束進行中和。此類中和器的金屬絲容易容易到受金屬濺射物的影響。并且，電極絲作為高溫熱源，會較大程度上影響到對熱比較敏感的光學材料的加工。

另一種是等離子體橋式中和器，通過惰性氣體電離釋放電子，穩定后溫度低，與燈絲式中和器有較大不同。等離子體橋式中和器，是一個腔體，通過下游的一個噴嘴向外發射電子。中和器與離子束的耦合效果跟噴口跟離子束之間的距離有很大關系。傳統使用的分體式離子束光學拋光裝置離子源與中和器是相對獨立的兩個部分，而且兩者間距離較遠，不能形成中和器與離子束的有效耦合，離子束中和不充分。因實際離子束拋光過程中，離子源與中和器的相對位置的實時變動，造成了離子束中和狀況的不一致性，使得離子束拋光過程的不可控因素增加。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種集離子源與中和器一體且可提高耦合效果的等離子體橋式中和一體化的直流離子束光學拋光裝置。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種等離子體中和一體化的直流離子束光學拋光裝置，包括離子源和等離子體中和器，所述拋光裝置還包括固定安裝于離子源上的盤狀蓋板，所述等離子體中和器安裝在盤狀蓋板內端面上，所述等離子體中和器的噴口正對離子源的離子束的軸線。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述等離子體中和器包括電子發生器和保持器，所述噴口位于保持器上，電子發生器的一端設有噴嘴，所述噴嘴與噴口同軸布置，所述盤狀蓋板內端面設有與盤狀蓋板同軸的C形凸臺，所述保持器設于所述C形凸臺的開口處，且位于噴嘴的前方。

所述盤狀蓋板上設有一夾持套管，所述電子發生器遠離噴嘴的一端插入所述夾持套管內。

所述夾持套管通過第一螺栓固定在盤狀蓋板上，所述第一螺栓上設有絕緣套，所述夾持套管與盤狀蓋板之間設有絕緣墊片，所述夾持套管與電路接線端子之間通過第一螺栓的螺帽壓緊。

所述電子發生器上設有鎢絲，所述鎢絲一端通過第二螺栓固定在盤狀蓋板上，所述鎢絲與電路接線端子之間通過第二螺栓的螺帽壓緊，所述第二螺栓上設有絕緣套。

所述保持器上設有可控制保持器沿盤狀蓋板徑向移動的腰型孔，所述腰型孔內設有陶瓷螺栓，所述保持器與電路接線端子之間通過陶瓷螺栓的螺帽壓緊。

所述盤狀蓋板通過鎖緊螺栓安裝在所述離子源的聚焦離子光學系統上。

所述離子源的聚焦離子光學系統上設有用于所述盤狀蓋板對中的對中凸臺。

與現有技術相比，本發明的優點在于：