一种离子束加工装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种离子束加工装置及方法，具体涉及于光学加工技术领域,所述离子束加工装置所述离子束加工装置包括加工平台，其中：所述加工平台上一侧固定有真空运动机构，另一侧固定有工件，所述真空运动机构的一侧固定有屏幕，所述屏幕朝向所述工件一侧，所述屏幕用于发射条纹，本发明专利技术提供的离子束加工装置通过屏幕发射条纹，并通过条纹反射法实时监控加工材料的第一去除分布，可以直接通过条纹反射法进行确定离子束的中心，并结合空间坐标，确定驻留时间，最后计算第一去除分布和第二去除分布，来进行完成离子束加工抛光，并给出第二轮加工的驻留时间，能够显著提升离子束抛光的加工收敛效率和准确性。工收敛效率和准确性。工收敛效率和准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种离子束加工装置及方法


[0001]本专利技术涉及光学加工
，尤其涉及一种离子束加工装置及方法。

技术介绍

[0002]离子束抛光的原理是利用具有一定能量与空间分布的离子束流轰击被加工工件表面，来实现材料精密去除的加工方法，离子束抛光法具有极高材料去除精度，能实现纳米精度的精准材料去除，离子束抛光可以实现非接触式的材料去除，同时具有能够适用于多种材料、加工过程无应力、无边缘效应、定位允差大、无复印效率、具有回转对称的高斯型去除函数等特点，因此常用于光学加工最终的高精度抛光阶段，在精密仪器、空间探测、半导体等领域中具备广泛的应用前景。
[0003]现有技术中例如申请号CN200810030958.X公开了一种离子束抛光路径的规划方法，包括以下步骤：首先确定抛光工艺的去除函数，然后根据提出的螺旋线确定抛光路径以及路径上的加工点，再根据检测得到的待抛光光学镜面的面形数据分布数据和离子束抛光去除函数计算抛光过程中的驻留时间密度分布，根据驻留时间密度的分布计算抛光路径上各点的驻留时间，最后依据抛光路径上各点的坐标和该点的驻留时间，对待抛光光学镜面进行离子束抛光，该专利是通过确定去除函数，随后计算路径上各个点的驻留时间，该专利虽然可以缩短加工时间提高抛光精度，但去除函数实验受到单点驻留时间长度、检测精度、光学镜面初始面形数据等因素影响，测量到的去除函数信息只能近似反映材料的去除分布结构，不能完全准确的反映去除函数信息，由于离子束流是一束粒子流，没有物理实体，因此难以通过直接测量获得其位置的中心坐标，因此，工件的空间位置坐标与去除函数中心位置坐标存在定位偏差，虽然现有技术中可以通过法拉第杯对离子束流进行扫描来获得离职束流的空间电荷分布，但该方法的测量精度容易受到法拉第杯前段孔径和电子扰动影响，位置测量精度有限，由此可见，现有离子抛光技术中容易出现去除函数中心位置与工件坐标偏差而导致准确性降低的情况。

技术实现思路

[0004]为了解决现有离子抛光技术中容易出现去除函数中心位置与工件坐标偏差而导致准确性降低的情况问题，本专利技术提出一种离子束加工装置及方法。
[0005]本专利技术通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术提出一种离子束加工装置及方法，所述离子束加工装置包括加工平台，其中：
[0007]所述加工平台上一侧固定有真空运动机构，另一侧固定有工件，所述真空运动机构的一侧固定有屏幕，所述屏幕朝向所述工件一侧，所述屏幕用于发射条纹，所述条纹用于计算工件的信息，所述真空运动机构靠近所述工件一侧固定有用于发射离子束的离子源，所述离子源朝向所述工件方向，所述加工平台上还设有光学镜面，所述光学镜面通过工装固定于所述加工平台上，所述真空运动机构另一侧还设固定有相机，所述相机通过调整架
与所述真空运动机构固定连接，所述相机朝向所述工件一侧。
[0008]一种离子束加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009]S1.获取工件面形数据以及工件在加工平台上的空间坐标；
[0010]S2.通过去除函数实验和条纹反射法进行确定去除函数；
[0011]S3.根据工件面形数据、空间坐标和去除函数获取加工驻留时间，并生成运动系统；
[0012]S4.执行离子束抛光加工，同时通过条纹反射法获取离子束抛光加工过程中的第一去除量分布；
[0013]S5.通过第一去除量分布的结果计算得到第二去除量分布的结果；
[0014]S6.重复离子束抛光加工直至工件符合标准。
[0015]进一步的，所述S2步骤中确定去除函数包括以下步骤：
[0016]预先设定离子源工作参数；
[0017]将光学镜面安装至所述加工平台上，并对光学镜面进行单点材料去除；
[0018]通过条纹反射法进行测量第三去除量分布；
[0019]计算得到光学镜面的所述中心位置坐标；
[0020]根据所述第三去除量分布和中心位置坐标计算并确定所述去除函数。
[0021]进一步的，所述获取工件面形数据以及工件在加工平台上的空间坐标包括以下步骤：
[0022]对所述工件进行干涉检测；
[0023]获取所述面形数据；
[0024]将所述工件安装至所述加工平台上；
[0025]测量所述工件的表面中心；
[0026]计算所述工件在所述加工平台上的所述空间坐标。
[0027]进一步的，所述通过条纹反射法获取加工过程中的第一去除量包括以下步骤：
[0028]设置采样频率至预设频率内；
[0029]结合驻留时间与光栅尺位置读数；
[0030]计算得到离子抛光加工过程中的所述第一去除量分布。
[0031]进一步的，所述S5步骤中计算第二去除量分布结果步骤包括：
[0032]获取某一位置的所述第一去除量分布Rt(x，y)，其中x，y为该点对应的位置；
[0033]获取离子束在预设频率内离子束经过的路径L(x，y)；
[0034]计算得到路径区间的所述第一去除量分布Fi(x，y)，其中所述第一去除量分布的表达式为：
[0035]根据所述第一去除量分布计算得到所述第二去除量分布结果M1,M1为每一位置的所述第一去除量分布合集，其中M1＝[F0(x，y)
…
；
…
；
…
Fi(x，y)]。
[0036]进一步的，所述重复离子束加工直至工件符合标准包括以下步骤：
[0037]获取离子束抛光加工过程中的所述第二去除量；
[0038]根据所述面形数据与所述第二去除量计算得到分布偏差ΔM；
[0039]若所述分布偏差ΔM大于5％，则将所述分布偏差ΔM作为所述面形数据进行加工并重复步骤S1至S5，若所述分布偏差ΔM小于5％，即为符合标准。
[0040]进一步的，所述离子源的工作参数包括离子能量，气流，射频功率，工作距离和发射口径。
[0041]本专利技术的有益效果：
[0042]本专利技术提出的离子束加工装置及方法，可以利用条纹反射法对离子束加工全过程中的实时监控，来反映离子束流的中心点位，通过离子束流的中心点与空间坐标、实时材料去除信息结合，在第一轮离子束抛光加工结束后，通过条纹反射法对离子束抛光全过程进行实时材料去除分布的在线检测和监控，能够实时算出离子束抛光后的实际材料去除量分布，同时对实际材料去除分布和面形检测到的所需去除工件材料分布进行计算分布偏差，并可与迅速给出第二轮加工的加工驻留时间，能够显著提升离子束抛光的加工收敛效率和准确性，相对于现有技术相比，避免了离子束抛光一轮加工后需要释放真空、将光学元件取出，并搭建检测光路进行面形检测的繁琐操作。
附图说明
[0043]图1为本专利技术的离子束加工装置的结构图；
[0044]图2为本专利技术的离子束加工方法的流程图；
[0045]图3为本专利技术的离子束加工方法的面形检测结果图；
[0046]图4为本专利技术的离子束本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子束加工装置，其特征在于，包括加工平台，其中：所述加工平台上一侧固定有真空运动机构，另一侧固定有工件，所述真空运动机构的一侧固定有屏幕，所述屏幕朝向所述工件一侧，所述屏幕用于发射条纹，所述条纹用于计算工件的信息，所述真空运动机构靠近所述工件一侧固定有用于发射离子束的离子源，所述离子源朝向所述工件方向，所述加工平台上还设有光学镜面，所述光学镜面通过工装固定于所述加工平台上，所述真空运动机构另一侧还设固定有相机，所述相机通过调整架与所述真空运动机构固定连接，所述相机朝向所述工件一侧。2.一种离子束加工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.获取工件面形数据以及工件在加工平台上的空间坐标；S2.通过去除函数实验和条纹反射法进行确定去除函数；S3.根据工件面形数据、空间坐标和去除函数获取加工驻留时间，并生成运动系统；S4.执行离子束抛光加工，同时通过条纹反射法获取离子束抛光加工过程中的第一去除量分布；S5.通过第一去除量分布的结果计算得到第二去除量分布的结果；S6.重复离子束抛光加工直至工件符合标准。3.根据权利要求2所述的离子束加工方法，其特征在于，所述S2步骤中确定去除函数包括以下步骤：预先设定离子源工作参数；将光学镜面安装至所述加工平台上，并对光学镜面进行单点材料去除；通过条纹反射法进行测量第三去除量分布；计算得到光学镜面的所述中心位置坐标；根据所述第三去除量分布和中心位置坐标计算并确定所述去除函数。4.根据权利要求2所述的离子束加工方法，其特征在于，所述获取工件面形数据以及工件在加工平台上的空间坐标包括以下步骤：对所述工件进行干涉检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐瓦，胡海翔，罗霄，张学军，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：