等離子體橋式中和一體化的直流離子束光學(xué)拋光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要涉及離子束光學(xué)拋光技術(shù)領(lǐng)域，特指一種等離子體橋式中和一體化的 直流離子束光學(xué)拋光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 光學(xué)系統(tǒng)性能要求隨著科技的發(fā)展不斷提高，觀測(cè)系統(tǒng)、激光系統(tǒng)、光刻投影系統(tǒng) 等技術(shù)的發(fā)展，對(duì)光學(xué)制造業(yè)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，推動(dòng)了光學(xué)零件加工技術(shù)的進(jìn)步，如何高 效的加工出高精度光學(xué)零件是光學(xué)制造業(yè)必須解決的關(guān)鍵問題。
[0003] 離子束光學(xué)加工技術(shù)是利用束流密度呈單峰類高斯分布的離子束，以離子濺射效 應(yīng)形成高斯分布的去除函數(shù)，再基于CCOS (計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成型技術(shù)）成型原理對(duì)工 件面形誤差進(jìn)行修除。離子束加工非接觸式的材料去除方式避免了接觸應(yīng)力的產(chǎn)生，消除 了傳統(tǒng)加工中邊緣效應(yīng)和刀具磨損等問題；原子量級(jí)的材料去除能力使得光學(xué)零件的精度 提升到納米甚至于原子級(jí)水平；離子源的穩(wěn)定性和可重復(fù)性使工藝過(guò)程具有較高的確定 性；去除函數(shù)具有高斯分布的特性，寬度可以做到毫米量級(jí)，提高了誤差修正能力?？傊x 子束加工方法對(duì)于提升鏡面面形精度，控制亞表面損傷及提高加工效率具有重要意義。
[0004] 離子束光學(xué)拋光已被認(rèn)為是加工精度最高，拋光效果最好的鏡面拋光技術(shù)。而離 子源是離子束拋光的核心工具。在離子束拋光應(yīng)用中，離子源主要起兩方面的作用：將惰性 工質(zhì)氣體原子離化，在放電室內(nèi)產(chǎn)生具有一定離子濃度的離子鞘；將離子抽取、聚焦成束， 離子的抽取、聚焦是靠聚焦離子光學(xué)系統(tǒng)完成。離子束中大量存在的是帶有正電荷的離子， 因正電荷之間的庫(kù)侖力，會(huì)導(dǎo)致束形發(fā)散，同時(shí)造成正電荷在工件表面的積累，進(jìn)而影響加 工效果。
[0005] 目前，對(duì)于離子束的中和方式主要有兩種，一種是耐熔金屬材料制成的直熱電子 發(fā)射絲，如鎢或鉭絲。該類中和器是將作為中和陰極的金屬絲繞為一個(gè)圓環(huán)狀，離子束穿過(guò) 圓環(huán)，對(duì)燈絲施加一定電壓，金屬絲高溫下釋放電子，對(duì)離子束進(jìn)行中和。此類中和器的金 屬絲容易容易到受金屬濺射物的影響。并且，電極絲作為高溫?zé)嵩?，?huì)較大程度上影響到對(duì) 熱比較敏感的光學(xué)材料的加工。
[0006] 另一種是等離子體橋式中和器，通過(guò)惰性氣體電離釋放電子，穩(wěn)定后溫度低，與燈 絲式中和器有較大不同。等離子體橋式中和器，是一個(gè)腔體，通過(guò)下游的一個(gè)噴嘴向外發(fā)射 電子。中和器與離子束的耦合效果跟噴口跟離子束之間的距離有很大關(guān)系。傳統(tǒng)使用的分 體式離子束光學(xué)拋光裝置離子源與中和器是相對(duì)獨(dú)立的兩個(gè)部分，而且兩者間距離較遠(yuǎn)， 不能形成中和器與離子束的有效耦合，離子束中和不充分。因?qū)嶋H離子束拋光過(guò)程中，離子 源與中和器的相對(duì)位置的實(shí)時(shí)變動(dòng)，造成了離子束中和狀況的不一致性，使得離子束拋光 過(guò)程的不可控因素增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種集離子源與中和器一 體且可提高耦合效果的等離子體橋式中和一體化的直流離子束光學(xué)拋光裝置。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0009] -種等離子體中和一體化的直流離子束光學(xué)拋光裝置，包括離子源和等離子體中 和器，所述拋光裝置還包括固定安裝于離子源上的盤狀蓋板，所述等離子體中和器安裝在 盤狀蓋板內(nèi)端面上，所述等離子體中和器的噴口正對(duì)離子源的離子束的軸線。
[0010] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：
[0011] 所述等離子體中和器包括電子發(fā)生器和保持器，所述噴口位于保持器上，電子發(fā) 生器的一端設(shè)有噴嘴，所述噴嘴與噴口同軸布置，所述盤狀蓋板內(nèi)端面設(shè)有與盤狀蓋板同 軸的C形凸臺(tái)，所述保持器設(shè)于所述C形凸臺(tái)的開口處，且位于噴嘴的前方。
[0012] 所述盤狀蓋板上設(shè)有一夾持套管，所述電子發(fā)生器遠(yuǎn)離噴嘴的一端插入所述夾持 套管內(nèi)。
[0013] 所述夾持套管通過(guò)第一螺栓固定在盤狀蓋板上，所述第一螺栓上設(shè)有絕緣套，所 述夾持套管與盤狀蓋板之間設(shè)有絕緣墊片，所述夾持套管與電路接線端子之間通過(guò)第一螺 栓的螺帽壓緊。
[0014] 所述電子發(fā)生器上設(shè)有鎢絲，所述鎢絲一端通過(guò)第二螺栓固定在盤狀蓋板上，所 述鎢絲與電路接線端子之間通過(guò)第二螺栓的螺帽壓緊，所述第二螺栓上設(shè)有絕緣套。
[0015] 所述保持器上設(shè)有可控制保持器沿盤狀蓋板徑向移動(dòng)的腰型孔，所述腰型孔內(nèi)設(shè) 有陶瓷螺栓，所述保持器與電路接線端子之間通過(guò)陶瓷螺栓的螺帽壓緊。
[0016] 所述盤狀蓋板通過(guò)鎖緊螺栓安裝在所述離子源的聚焦離子光學(xué)系統(tǒng)上。
[0017] 所述離子源的聚焦離子光學(xué)系統(tǒng)上設(shè)有用于所述盤狀蓋板對(duì)中的對(duì)中凸臺(tái)。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0019] 本發(fā)明等離子體橋式中和一體化的直流離子束光學(xué)拋光裝置，通過(guò)設(shè)計(jì)一盤狀蓋 板，將等離子體中和器固定安裝在離子源上，對(duì)離子源與等離子體中和器進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)， 解決了因中和器距離離子源較遠(yuǎn)造成的中和不充分現(xiàn)象，可獲得具有高度穩(wěn)定性的小束徑 離子束；本發(fā)明的等離子體中和器可隨離子源同時(shí)運(yùn)動(dòng)，離子源在各個(gè)位置上的中和效果 一致。
[0020] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中盤狀蓋板內(nèi)端面設(shè)有與盤狀蓋板同軸的C形凸臺(tái)，保持器設(shè) 于C形凸臺(tái)的開口處，且位于噴嘴的前方，由C形凸臺(tái)、保持器以及盤狀蓋板構(gòu)成的中和電 子均勻分布的腔室，有效避免電子向離子源1回流的現(xiàn)象，保持器具有一個(gè)折邊，該折邊邊 緣可有效保護(hù)電子發(fā)生器免受濺射物的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖2是本發(fā)明中等離子體中和器安裝示意圖。
[0023] 圖3是本發(fā)明中保持器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖4是本發(fā)明中噴口與噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖5是本發(fā)明中電子發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖6是本發(fā)明中離子源的聚焦離子光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖7是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)效果圖。
[0028] 圖8是現(xiàn)有技術(shù)中分體式離子束光學(xué)拋光裝置的實(shí)驗(yàn)效果圖。
[0029] 圖中各標(biāo)號(hào)表不：
[0030] 1、離子源；11、聚焦離子光學(xué)系統(tǒng)；111、對(duì)中凸臺(tái)；2、等離子體中和器；20、噴口； 21、電子發(fā)生器；211、噴嘴；212、鎢絲；22、保持器；221、腰型孔；3、盤狀蓋板；31、C形凸臺(tái)； 32、鎖緊螺栓；4、夾持套管；41、第一螺栓；5、第二螺栓；6、陶瓷螺栓。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 以下結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0032] 圖1至圖7示出了本發(fā)明等離子體中和一體化的直流離子束光學(xué)拋光裝置的一種 實(shí)施例，該等離子體中和一體化的直流離子束光學(xué)拋光裝置包括離子源1和等離子體中和 器2,該拋光裝置還包括固定安裝于離子源1上的盤狀蓋板3,等離子體中和器2安裝在盤 狀蓋板3內(nèi)端面上，等離子體中和器2的噴口 20正對(duì)離子源1的離子束的軸線，盤狀蓋板 3上設(shè)有可供離子源1的離子束穿過(guò)的通孔，離子源1與等離子體中和器2啟動(dòng)后，等離子 體中和器2的噴口 20釋放電子，與離子束發(fā)生耦合作用，實(shí)現(xiàn)等離子體中和器2與離子束 的搭接，在噴口 20與尚子束之間形成穩(wěn)定運(yùn)輸中和電子的電子橋，本實(shí)施例對(duì)尚子源1與 等離子體中和器2進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中等離子體中和器2距離離子源1較 遠(yuǎn)而造成的中和不充分現(xiàn)象，可獲得具有高度穩(wěn)定性的小束徑離子束；此外，本實(shí)施例中等 離子體中和器