[发明专利]等离子体桥式中和一体化的直流离子束光学抛光装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及离子束光学抛光技术领域，特指一种等离子体桥式中和一体化的直流离子束光学抛光装置。

背景技术

光学系统性能要求随着科技的发展不断提高，观测系统、激光系统、光刻投影系统等技术的发展，对光学制造业提出了严峻的挑战，推动了光学零件加工技术的进步，如何高效的加工出高精度光学零件是光学制造业必须解决的关键问题。

离子束光学加工技术是利用束流密度呈单峰类高斯分布的离子束，以离子溅射效应形成高斯分布的去除函数，再基于CCOS(计算机控制光学表面成型技术)成型原理对工件面形误差进行修除。离子束加工非接触式的材料去除方式避免了接触应力的产生，消除了传统加工中边缘效应和刀具磨损等问题；原子量级的材料去除能力使得光学零件的精度提升到纳米甚至于原子级水平；离子源的稳定性和可重复性使工艺过程具有较高的确定性；去除函数具有高斯分布的特性，宽度可以做到毫米量级，提高了误差修正能力。总之，离子束加工方法对于提升镜面面形精度，控制亚表面损伤及提高加工效率具有重要意义。

离子束光学抛光已被认为是加工精度最高，抛光效果最好的镜面抛光技术。而离子源是离子束抛光的核心工具。在离子束抛光应用中，离子源主要起两方面的作用：将惰性工质气体原子离化，在放电室内产生具有一定离子浓度的离子鞘；将离子抽取、聚焦成束，离子的抽取、聚焦是靠聚焦离子光学系统完成。离子束中大量存在的是带有正电荷的离子，因正电荷之间的库仑力，会导致束形发散，同时造成正电荷在工件表面的积累，进而影响加工效果。

目前，对于离子束的中和方式主要有两种，一种是耐熔金属材料制成的直热电子发射丝，如钨或钽丝。该类中和器是将作为中和阴极的金属丝绕为一个圆环状，离子束穿过圆环，对灯丝施加一定电压，金属丝高温下释放电子，对离子束进行中和。此类中和器的金属丝容易容易到受金属溅射物的影响。并且，电极丝作为高温热源，会较大程度上影响到对热比较敏感的光学材料的加工。

另一种是等离子体桥式中和器，通过惰性气体电离释放电子，稳定后温度低，与灯丝式中和器有较大不同。等离子体桥式中和器，是一个腔体，通过下游的一个喷嘴向外发射电子。中和器与离子束的耦合效果跟喷口跟离子束之间的距离有很大关系。传统使用的分体式离子束光学抛光装置离子源与中和器是相对独立的两个部分，而且两者间距离较远，不能形成中和器与离子束的有效耦合，离子束中和不充分。因实际离子束抛光过程中，离子源与中和器的相对位置的实时变动，造成了离子束中和状况的不一致性，使得离子束抛光过程的不可控因素增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种集离子源与中和器一体且可提高耦合效果的等离子体桥式中和一体化的直流离子束光学抛光装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种等离子体中和一体化的直流离子束光学抛光装置，包括离子源和等离子体中和器，所述抛光装置还包括固定安装于离子源上的盘状盖板，所述等离子体中和器安装在盘状盖板内端面上，所述等离子体中和器的喷口正对离子源的离子束的轴线。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述等离子体中和器包括电子发生器和保持器，所述喷口位于保持器上，电子发生器的一端设有喷嘴，所述喷嘴与喷口同轴布置，所述盘状盖板内端面设有与盘状盖板同轴的C形凸台，所述保持器设于所述C形凸台的开口处，且位于喷嘴的前方。

所述盘状盖板上设有一夹持套管，所述电子发生器远离喷嘴的一端插入所述夹持套管内。

所述夹持套管通过第一螺栓固定在盘状盖板上，所述第一螺栓上设有绝缘套，所述夹持套管与盘状盖板之间设有绝缘垫片，所述夹持套管与电路接线端子之间通过第一螺栓的螺帽压紧。

所述电子发生器上设有钨丝，所述钨丝一端通过第二螺栓固定在盘状盖板上，所述钨丝与电路接线端子之间通过第二螺栓的螺帽压紧，所述第二螺栓上设有绝缘套。

所述保持器上设有可控制保持器沿盘状盖板径向移动的腰型孔，所述腰型孔内设有陶瓷螺栓，所述保持器与电路接线端子之间通过陶瓷螺栓的螺帽压紧。

所述盘状盖板通过锁紧螺栓安装在所述离子源的聚焦离子光学系统上。

所述离子源的聚焦离子光学系统上设有用于所述盘状盖板对中的对中凸台。

与现有技术相比，本发明的优点在于：