[發明專利]一種基于變去除函數大氣等離子體的熔石英拋光方法在審
| 申請號： | 202011238585.2 | 申請日： | 2020-11-09 |
| 公開（公告）號： | CN112456807A | 公開（公告）日： | 2021-03-09 |
| 發明（設計）人： | 彭冰;徐學科;頓愛歡;吳倫哲;王哲 | 申請（專利權）人： | 中國科學院上海光學精密機械研究所;上海恒益光學精密機械有限公司 |
| 主分類號： | C03C15/00 | 分類號： | C03C15/00;G06F17/15 |
| 代理公司： | 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317 | 代理人： | 張寧展 |
| 地址： | 201800 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 去除 函數 大氣 等離子體 石英 拋光 方法 | ||
本發明涉及硅基光學元件表面超光滑精密加工技術領域，具體涉及一種基于變去除函數大氣等離子體的熔石英拋光方法。以解決現有大氣等離子體加工過程中去除函數非線性變化導致加工收斂率不高的問題。先進行前期變去除函數提取實驗，再對擬合出的變去除函數與理論去除量進行運算得出加工所需的駐留時間，采用大氣等離子體設備進行精修拋光，最終完成了熔石英光學元件的高精密、高效率加工。
技術領域
本發明涉及熔石英玻璃表面超光滑精密的加工技術領域，具體涉及一種基于變去除函數大氣等離子體的熔石英拋光方法。以解決大氣等離子體加工熔石英時去除函數呈現非線性效應而導致加工去除收斂率較低的問題。
背景技術
熔石英玻璃具有熱導系數低、抗熱震振性好、介電常數低、光學透過率高且具有從紫外線到紅外線極寬光譜范圍的透過率等優點成為高功率激光系統、紫外到紅外光學系統中不可或缺的光學元件。但熔石英光學元件表面加工缺陷使它在強激光裝置中面臨著嚴重的激光破壞問題，因此采用大氣等離子體加工這種非接觸式加工方法即可解決這一問題。但與此同時，大氣等離子體加工還存在著加工收斂率不高，效率低等問題。
大氣等離子體拋光是一種新型非接觸式化學刻蝕加工技術，在大氣壓下采用施加在電極之間的射頻電壓，使含氟活性氣體在載入氣體He被激發的等離子體氛圍中激發產生活性粒子，與工件表面原子發生化學反應：SiO2+CF4+O2→SiF4↑+CO↑+CO2↑，生成揮發性產物，實現光學元件的非接觸式加工。但由于大氣等離子體反應是個很復雜的過程，不同厚度的元件、不同速度下的反應溫度累積、氣流量等因素均會影響實際刻蝕過程。通過實驗得知，實際不同的進給速度下去除函數的呈現非線性，與預期單一去除函數的假設不符，使得加工收斂率不高。因此摒棄傳統單一去除函數加工的方法，對不同速度下多個去除函數進行函數擬合，使用變去除函數進行加工，實現熔石英的高效高精度加工。
發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供了一種基于變去除函數大氣等離子體的熔石英拋光方法。實現對熔石英的高效率高收斂率加工。
步驟一：將待加工熔石英元件放置在大氣等離子體設備加工平臺上，開啟大氣等離子體，以He為載體，CF4為反應氣體，O2為輔助氣體。其中He流量為1-5L/min、 CH4流量范圍為10-100mL/min、O2流量范圍為5-100mL/min、點火功率為50-200W，產生等離子體射流，發生化學反應SiO2+CF4+O2→SiF4↑+CO↑+CO2↑。確定各個加工參數達到最優值。
步驟二：移動機床內部等離子體炬，設在速度區間V1至Ve內，以遞增速度ΔV 在元件表面進行多組去除函數實驗；
步驟三：加工后采用干涉儀對熔石英元件表面進行檢測，x、y分別加工元件的坐標，去除函數為高斯型：
提取上述不同速度下多組高斯型去除函數IF的幅值系數Ai、方差系數Ci，；
步驟四：計算待加工熔石英元件在加工平臺相對駐留時間t與Ai、Ci的關系，公式如下：
式中，e為歐拉數，a1、a2為比例系數，c1、c2為常數系數。
步驟五：計算待加工熔石英元件的理想面形，公式如下：
Δh(x,y)＝K·P(x,y)·V(x,y)
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