Technologie de polissage de faisceau d'ions de la surface asphérique de grande ouverture

Avec le développement de la science et de la technologie, les moyens de traitement optique continuent d'évoluer. Les méthodes de traitement de la surface optique ont été développées à partir de méthodes traditionnelles de faible efficacité et de mauvaise précision telles que la méthode de formation de motifs, méthode de coupe de bande et méthode d'usinage sous contrainte à la technologie de formage de surface informatique basée sur la technologie informatique et la technologie d'interférence laser, et l'efficacité du traitement optique et la précision de traitement ont été considérablement améliorées. La méthode de polissage par faisceau ionique avec une plus grande certitude de traitement a également été introduite dans le domaine du traitement optique, améliorant encore la certitude et la précision du traitement optique.

Le polissage par faisceau ionique a été proposé pour la première fois en 1988 par Wilson and Reicher et al. C'est une méthode technique qui diffère en principe des méthodes d'usinage optique traditionnelles. Physiquement, l'état d'existence de la matière est divisé en solide, liquide et gaz, et la matière peut être transformée dans les trois états en absorbant ou en libérant de l'énergie. Lorsque la substance est à l'état gazeux, si elle absorbe davantage l'énergie, elle peut être excitée dans le plasma, de sorte que le plasma est également connu comme le quatrième état de la matière. Le polissage par faisceau ionique utilise le quatrième état de la matière, le plasma, pour éliminer le matériau.

Diagramme schématique du principe de polissage du faisceau ionique

C'est une percée clé dans le domaine du traitement optique, qui réalise le domaine croisé de l'enlèvement de matière de contact à l'enlèvement de matière sans contact, et peut réaliser l'enlèvement de matière au niveau atomique en principe, apportant de nouvelles possibilités et applications pour le traitement optique.

Dans les années 1980, la société américaine Kodak a commencé à effectuer des recherches liées au polissage par faisceau ionique et a mis en place sa propre machine de polissage par faisceau ionique avec une capacité de traitement de calibre 2500mm. C'est également la première fois que le polissage par faisceau ionique a été utilisé pour l'usinage d'asphères hors axe de grand diamètre, ce qui est d'une grande importance pour l'application du polissage par faisceau d'ions dans le domaine de l'usinage optique.

La machine de polissage par faisceau ionique lancée par la société allemande NTG et l'Institut allemand de recherche de l'OIM a également la capacité de polissage des éléments optiques asphériques de laFabricants de lentilles asphériques, Et le diamètre de traitement maximal de la machine de polissage par faisceau ionique lancée par l'entreprise atteint 2000mm.

Diagramme de fonction d'élimination du polissage du faisceau ionique

En plus du polissage par miroir des systèmes d'imagerie ordinaires, le polissage par faisceau ionique a également été appliqué au processus de polissage de précision du système d'objectif de machine de lithographie avec des exigences de précision de traitement plus élevées. Zeiss Company en Allemagne contrôle avec précision la précision de l'élimination en ajustant la taille de la fonction d'élimination du polissage du faisceau ionique et de l'énergie ionique et d'autres paramètres, et réalise le polissage de l'objectif de lithographie ultraviolette extrême. Et atteint l'effet idéal.

Le système de gravure par faisceau ionique universel développé indépendamment par Beijing Edvance Ion Beam Technology Research Institute Co., Ltd. peut non seulement effectuer une gravure traditionnelle de micro et nano-structure, mais également réaliser un nettoyage par faisceau d'ions, polissage de surface matérielle et d'autres fonctions. En termes de dispositifs microoptiques de précision, Edvance a développé avec succès le premier dispositif optique binaire de grande taille de Chine pour le Changchun Optical Machinery Institute, et a fourni des ensembles complets d'équipements et de logiciels de processus.

Les principaux avantages du polissage du faisceau d'ions:

1. Enlèvement de matière sans contact: le miroir ne sera pas déformé par le stress pendant le traitement, donc il ne produira pas d'effet de copie. La fonction de retrait sur le bord du miroir ne change pas en raison de la zone de contact et des changements de pression, la fonction de retrait des bords est la même que celle du centre, et il n'y a aucun effet de bord dans le processus d'usinage. Pendant le processus d'usinage, la source d'ions peut déplacer complètement la surface de la pièce, garantissant que le processus d'usinage peut être entièrement convolvé et a un opérab plus solide.L'ilité.

   
   

2. Fonction d'élimination presque gaussienne: différente de la fonction d'élimination d'autres méthodes de traitement optique, la fonction d'élimination de la méthode de polissage par faisceau ionique a une distribution spatiale proche de la gaussienne, ce qui est facile à régler le temps de traitement. Dans le même temps, parce que le processus de polissage par faisceau d'ions a lieu dans le vide, les facteurs déterminant le taux d'enlèvement de matière sont plus clairs, il y a moins de composants affectant la stabilité de la fonction d'élimination, et la contrôlabilité et la stabilité de la fonction de retrait sont meilleures, Ce qui est pratique pour obtenir la fonction de retrait avec différentes caractéristiques en ajustant les paramètres de travail, améliorant ainsi la contrôlabilité et la précision du traitement optique.

3. Meilleure adaptabilité de traitement optique, pendant le processus de polissage du faisceau d'ions, le faisceau est toujours étroitement équipé du miroir optique, et l'erreur de bande de fréquence causée par l'inadéquation entre l'outil et le miroir ne sera pas introduite. Il convient non seulement à l'usinage optique de surface plane et de surface sphérique, mais également à l'usinage de haute précision de surface asphérique à gradient élevé. Dans le même temps, la méthode de polissage par faisceau d'ions peut être utilisée pour le processus de polissage de haute précision des matériaux optiques les plus couramment utilisés, sans avoir besoin d'utiliser différents abrasifs ou fluides de polissage selon les différents matériaux.

4. Processus d'élimination des matériaux plus précis. Pendant le polissage par faisceau ionique, le taux d'élimination du volume du matériau et la distribution de l'enlèvement du matériau sont hautement contrôlables. Par rapport à la méthode de contact, la fonction d'élimination du polissage par faisceau d'ions peut être calibrée avec précision et calculée par calcul expérimental et mathématique, afin de s'assurer que le polissage par faisceau d'ions a une efficacité de convergence élevée, qui est une véritable méthode d'usinage déterministe.

5. Pour un plus large éventail de possibilités d'application, les méthodes traditionnelles ne peuvent effectuer que la planification du traitement avec l'enlèvement de matière comme seul objectif, et chaque méthode ne peut souvent pas converger et corriger efficacement toutes les residiales de bande spatiale en raison de ses caractéristiques techniques. Dans le processus de polissage par faisceau d'ions, les ions interagissent avec les matériaux des miroirs et une série de processus physiques complexes se produisent au cours de ce processus, qui peuvent non seulement éliminer avec précision les matériaux, mais également être utilisé pour améliorer la qualité de la surface du miroir. Par exemple, la méthode de couche sacrificielle est utilisée pour améliorer la rugosité du miroir, et la méthode d'enlèvement de matière supplémentaire est utilisée pour obtenir une convergence de bande complète.

Cependant, le procédé de polissage par faisceau ionique est également limité par son principe de traitement et ne peut être appliqué que sous vide. Le taux d'enlèvement de matière formé par effet de pulvérisation est relativement faible, et le procédé de polissage par faisceau ionique est plus approprié pour l'application dans l'étape finale de l'usinage optique pour atteindre une plus grande précision ou l'objectif de traitement final.