[发明专利]光学元件超光滑表面的抛光装置

说明书

技术领域

本发明属于先进光学制造技术领域，涉及一种浴法剪切射流超光滑表面抛光装置及方法。

背景技术

随着现代科学技术的迅猛发展，特别是航空、航天、国防、军工、信息、微电子与光电子等尖端科学技术的突飞猛进，现代光学系统(如现代短波光学、强光光学等)以及光电子和薄膜科学领域对器件的表面质量要求越来越高，为了满足其性能，要求器件的表面粗糙度都在0.5nm以下，且加工后的表面要求尽可能小的表面疵病与亚表面损伤；如硅表面微小的表面粗糙度都会影响微电子器件的性能，在下一代超大规模集成电路中要求具有完整晶格结构的超光滑表面，为了提高器件集成度，减少光刻线宽，极限紫外线光刻技术将应用于半导体器件加工中，用于该类波长的非球面光学器件不仅要求具有很高的形状精度，而且要求具有极高表面质量的超光滑表面，甚至要求达到原子级的表面粗糙度(≤0.3nm)。因此，超光滑表面是目前精密超精密加工技术领域所面临的巨大挑战。

目前，现有的超光滑抛光方法有传统的抛光技术、弹性发射加工方法和等离子体化学气化抛光加工方法。传统的抛光技术如浴法抛光、浮法抛光等，可以获得很低的表面粗糙度值，但其加工效率极其低下，而且难以实现非球曲面零件的加工。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明的目的是提出一种对光学元件超光滑表面抛光的装置。

为了实现所述目的，本发明提供的对光学元件超光滑表面抛光的装置，所述抛光装置包括剪切射流抛光盘、数控机床、工件装夹平台、浴法射流抛光平台、抛光头控制装置、射流抛光系统和液体管路，其中：剪切射流抛光盘通过抛光头控制装置固定在数控机床上，通过液体管路与射流抛光系统连接，浴法射流抛光平台安装在数控机床上，通过液体管路与射流抛光系统连接，用于回收和循环抛光液，工件装夹平台安装在浴法射流抛光平台里，待抛光工件通过工件装夹平台固定在数控机床上；通过射流抛光系统的增压系统对混有磨料粒子的抛光液加速从剪切射流抛光盘射出，在与剪切射流抛光盘下端面紧贴的光学元件表面产生剪切射流，通过射流的剪切作用力，对光学元件的超光滑表面抛光；从设有容器壁的工件装夹平台中溢出抛光液并流到浴法射流抛光平台上；然后经浴法射流抛光平台底部的出水口通过液体管路回收射流抛光系统中，进行抛光液的循环抛光。

优选实施例：剪切射流抛光盘下端面设有若干个半圆柱槽，每个槽里端有一个直径为Φ0.5mm-2mm的喷嘴，抛光液从喷嘴喷出，经半圆柱槽从待抛光工件壁面流出。

优选实施例：在剪切射流抛光盘没有半圆柱槽的下端面粘贴一层无纺布，无纺布的厚度为0.5mm-1mm；无纺布与待抛光工件紧贴并进行抛光。

优选实施例：在抛光过程中，待抛光工件和剪切射流抛光盘是浸没在抛光液中抛光。

优选实施例：在抛光过程中，待抛光工件在工件装夹平台上绕中心轴旋转，旋转速度为0-720转/分钟。

优选实施例：抛光过程中，剪切射流抛光盘通过抛光头控制装置的控制绕中心轴旋转，旋转速度为0-720转/分钟，旋转方向与待抛光工件的旋转方向相反。

优选实施例：抛光过程中，抛光液通过射流抛光系统的回收装置进行循环利用。

优选实施例：剪切射流抛光盘的口径大小为待抛光工件口径大小的1/5至4/5倍。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明综合与法抛光技术和射流抛光技术，采用剪切射流抛光盘使冲击射流转化为径向流动，消除了射流抛光过程中射流对工件表面的作用，靠径向流动产生的剪切力实现材料的去除，从而实现待抛光元件的超光滑加工。(2)本发明装置结构简单，易于实现，本发明超光滑抛光方法过程容易控制，加工成本低。本发明用于光学玻璃、微晶玻璃、半导体材料及单晶材料的超精密、超光滑抛光。

附图说明

图1为本发明中提到浴法剪切射流超光滑表面抛光装置图；

图2为本发明中提到的剪切射流抛光盘结构图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。