基于离子束表面抛光的热效应抑制研究
离子源在光学元件表面各点的驻留时间不同，在温升阶段会致使离子束对光学元件的表面去除速率随时间变化的的现象，称为“热效应”。通过对K9光学元件进行均匀线扫去除实验，采用叠加间距为2.5mm，总加工时长为500s。经过zygo干涉仪检测后可知对K9光学元件的去除量由200nm逐渐上升到480nm。以及在对K9光学元件的均匀面扫去除实验发现，离子束刚开始轰击区域内的去除量明显低于其他区域。本文对“热效应”在加工过程中对光学元件的影响展开研究并寻求热效应抑制的方法。 在探究离子束加工工件过程中，首先建立热分析模型，利用瞬态传热的方法对模型进行温度场仿真。探究K9光学元件在定点轰击、均匀线扫以及均匀面扫几种不同加工形式下，K9光学元件表面的温度场变化情况。根据其表面温度变化建立温度与去除速率的关系。 利用温度传感器，测量加工时K9光学元件其表面的温度变化情况，验证K9光学元件表面温度场仿真的正确性。将温度传感器粘贴于K9光学元件未被加工的一面（背面）。其加工前后的温度有较大的差异，在整个加工过程中温度呈现上升趋势。在K9光学元件表面到达温度平衡时，其仿真的温度与实际测得的温度相差较小，温差为2℃以内。 利用龙贝格求积公式和变上限积分算法，求出增加的驻留时间。对由温度效应所造成欠去除的部分进行补偿。以及采取对K9光学元件受温度影响区域进行分批次加工减小温度效应的影响。 对补偿方法进行实验验证。对K9光学元件进行均匀线扫实验，得到线扫去除部分的面形。刻蚀量基本保持一致，稳定在480nm左右。补偿方法对于减小温度效应的影响有很大改善。
光学元件;表面抛光;离子束;热效应抑制
西安工业大学
硕士
测试计量技术及仪器
蒋世磊
2022
中文
TG175
2022-08-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）