[发明专利]一种无亚表面损伤抛光设备及方法

说明书

本发明公开了一种无亚表面损伤抛光设备，包括等离子体发生装置、磁场装置、高能带电离子束缚腔体、加工抛光真空腔体，通过磁场装置产生的磁场将等离子体发生装置产生的高能带电离子束缚隔离在加工抛光真空腔体中抛光区域以外的高能带电离子束缚腔体中，等离子体发生装置产生的自由基等离子体活性基团进入加工抛光真空腔体中抛光区域，实现抛光等；本发明有效减少工艺腔体内高能带电离子的数量，大量减少高能离子对光学元件表面的轰击溅射效应，可以有效去除光学元件的亚表面损伤层，明显改善光学元件的表面质量等。

技术领域

本发明涉及光学加工领域，更为具体的，涉及一种无亚表面损伤抛光设备及方法。

背景技术

随着现代短波光学、强光光学、电子光学及薄膜科学等学科的发展对所需材料的表面质量要求越来越高，同时在惯性约束聚变系统、大型天文望远镜、微电子以及航空航天等诸多高科技领域，对高质量光学元件的需求量也与日俱增，这种情况就对加工制造光学元件的能力提出了更高的要求。

光学元件的亚表面损伤是潜伏在光学元件表面之下的微裂纹，断裂，形变等缺陷，它会会引起光的散射和信号的损失，并且增加激光的损伤阈值。对于高性能的光学元件，例如激光陀螺系统和激光反射镜，一般对其亚表面损伤状况有严格要求。

抛光光学元件的最初的解决办法是机械加工抛光法，其依靠抛光工件的接触应力来去除光学元件表面的材料，达到抛光的目的，但这种加工方法会对光学元件表面造成划痕、面形破坏、生成亚表面损伤层并且加工效率低下。

近些年来，伴随着研究人员对等离子物理研究的深入，等离子加工技术以其无接触加工的优势逐渐被应用于光学加工领域。以中性离子束抛光、等离子体辅助化学抛光等非接触式抛光方法为代表，这些技术可以得到较好的面形精度和表面质量，但是在产生等离子体的过程中会产生高能离子持续轰击材料表面，产生物理溅射效应，这样就会对被加工的光学元件生成新的亚表面损伤。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无亚表面损伤抛光设备及方法，有效减少工艺腔体内高能带电离子的数量，大量减少高能离子对光学元件表面的轰击溅射效应，可以有效去除光学元件的亚表面损伤层，明显改善光学元件的表面质量等。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种无亚表面损伤抛光设备，包括等离子体发生装置、磁场装置、高能带电离子束缚腔体、加工抛光真空腔体，通过磁场装置产生的磁场将等离子体发生装置产生的高能带电离子束缚隔离在加工抛光真空腔体中抛光区域以外的高能带电离子束缚腔体中，等离子体发生装置产生的自由基等离子体活性基团进入加工抛光真空腔体中抛光区域。

进一步地，所述等离子体发生装置采用微波发生器作为功率源。

进一步地，所述磁场装置安装在高能带电离子束缚腔体的两侧。

进一步地，包括基片台、基片台转动装置、气路装置、气阀、工作气体瓶和真空抽气排气装置；基片台转动装置安装在加工抛光真空腔体中，且基片台转动装置与基片台连接；工作气体瓶与气阀连接，气阀与气路装置连接，气路装置与加工抛光真空腔体连接。

进一步地，所述基片台采用表面经过氧化处理的铝材料制成。

进一步地，包括筛网，筛网安装在加工抛光真空腔体中。

一种无亚表面损伤抛光方法，包括一个隔离步骤：对等离子体中高能带电离子利用磁场作用进行轨迹约束，使等离子体中高能带电离子不能进入抛光反应区域，且同时使等离子体中自由基等离子体活性基团进入抛光反应区域，实现将等离子体产生区域和抛光反应区域隔离。

进一步地，采用如上任一所述的抛光设备实施该抛光方法。

本发明的有益效果是：