[发明专利]一种高温云纹光栅的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温云纹光栅的制作方法，属于光学器件制造、光测力学领域。

背景技术

转移或直接刻蚀在被测物体表面的光栅作为物体表面变形信息的载体，在光测力学领域中是几何云纹法、云纹干涉法和电镜云纹法中进行物体表面变形测量的基本元件。随着新型材料高温力学性能研究的开发及航空、动力工业等部门对在役高温元件的变形实测研究工作的需要，发展云纹干涉法在高温领域的应用日益受到国内外学者的关注，随之提出了高温云纹光栅的制作研究。

目前较为成熟的高温云纹光栅的制作方法是在可动光源制作全息光栅方法的基础上的双镀层光刻法。

全息光刻法是利用电机使入射激光成为可动光源，通过复杂的光路系统，对光刻胶曝光，形成全息光栅。全息光刻法的出现是光栅制作技术领域中的一个里程碑，将光栅制作技术向前推进了一大步。全息光刻法的不足之处是所需光学元件较多，光路复杂。

专利CN1924622是一种双频率高温光栅的制作方法。该发明是在聚焦离子束显微镜下通过调整系统的放大倍数、束流强度、刻蚀深度和线间距等参数并利用系统自身的精密定位系统，完成双频率高温光栅的制作。但是，对非专业人员而言，实施起来不但相当困难，而且效率很低。

发明内容

本发明的目的是提供一种易操作、高效率的高温云纹光栅制作的新方法。制作原理简单，速度快、成本底，可批量生产。

本发明的技术方案如下：

一种高温云纹光栅的制作方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1)将试件基底材料抛光后，清洗、烘干，在试件基体材料表面沉积一层在高温下抗氧化的金属膜，厚度在0.2～1μm；

2)将光刻胶旋涂在试件基底材料上，烘干定胶后，将正交云纹光栅模板覆盖在烘干定胶后基底材料上；通过温控设备升温，达到光刻胶的转变温度T_g以上后施加压力，压力的大小p和保持的时间t根据模板云纹光栅尺寸和光刻胶的型号确定；将温度降低至室温后卸压，将云纹光栅模板与试件基底材料分离；此时，云纹光栅模板表面的图案转印到了试件基底材料表面的光刻胶上；

3)采用干法或者湿法对试件基底材料进行刻蚀；在试件基底材料表面再镀一层在高温下抗氧化的金属膜，方法与第一层金属膜相同；去除基底材料上的光刻胶，最终制成在高温下使用的云纹光栅。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：工艺简单，制作成本底、效率高，可大批量加工产品；光栅制作的原理清晰，具体操作简单、容易实现，无需专业专业人员操作；制作的光栅频率高，能达到纳米量级；能适用于高温环境。

附图说明

图1为本发明的操作流程图。

图2为AFM显微镜下的三维表面相貌图。

图3为云纹干涉图(a为U场，b为V场)。

具体实施方式

现结合附图1来对本发明的具体实施方式作进一步说明。

将试件基底材料清洗、烘干后，在试件基体材料表面沉积一层在高温下抗氧化的金属膜。将光刻胶旋涂在试件基底材料上，烘干定胶后，覆盖上正交云纹光栅模板。通过温控设备升温，达到光刻胶的转变温度T_g以上后施加压力，在正交云纹光栅模板上产生向下的均匀分布的压力，压力的大小p和保持的时间t根据模板云纹光栅尺寸和光刻胶的型号确定。具体来说，先确定光刻胶的粘度：