光学元件超光滑表面在精密抛光中表面光洁度控制的研究

摘要

随着科技的发展,高精度产品的需求日益迫切,具有亚纳米级粗糙度的超光滑表面在软X射线光学、强激光及激光陀螺等领域有着越来越广泛的应用。抛光过程是一个极为复杂且难以控制的加工过程,实现生产的自动化是超光滑表面加工所追求的最终目标。本文主要围绕影响抛光表面光洁度质量的几个关键技术进行研究。
　　 论文首先针对超级研磨抛光机的工作状态,从流体动力学的角度,分析并计算了抛光液对工件产生的流体动压力;从理论上指出抛光中工件与抛光模处于接触状态,并通过两个抛光实验验证了这一观点。
　　 论文就超光滑抛光机理进行了研究,详细地解释了超光滑抛光中工件原子级去除的概念,提出工件表面材料去除的动因是表面原子获得能量;工件与抛光模间的弱摩擦作用是去除表面原子的能量来源。针对超光滑表面的特点,研究了超光滑表面抛光过程中的抛光液、抛光模、材料去除率等几个关键技术对超光滑表面的影响,通过实验,提出了一系列的工艺改进方案;并指出材料去除率与表面质量有着直接的关系。
　　 论文最后对光学石英玻璃、微晶玻璃和K9玻璃三种典型光学材料进行的超光滑抛光实验研究,通过优化加工工艺均获得了较为理想的超光滑表面,最好表面粗糙度达Ra0.11nmRMS。