未达到精度要求的中阶梯光栅闪耀角再次精密加工方法

摘要

本发明涉及一种未达到精度要求的中阶梯光栅闪耀角再次精密加工方法，包括闪耀角偏小和闪耀角偏大两种误差的精密加工方法。当中阶梯光栅闪耀角偏小时，通过离子束溅射，使Al原子以特定方式沉积在闪耀面上，增大闪耀角，达到所需要求。当中阶梯光栅闪耀角偏大时，通过离子束刻蚀闪耀面，使闪耀角减小，达到所需要求。在传统方法制作的中阶梯光栅的基础上，通过离子束刻蚀和Al原子沉积修复闪耀角，可以实现中阶梯光栅闪耀角的精密加工，使每一块刻划或复制的中阶梯光栅都能正常使用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种光栅精密加工技术，特别涉及一种未达到精度要求的中阶梯光栅闪耀角再次精密加工方法。

背景技术

光栅是一种非常重要并且应用非常广泛的分光元件，广泛应用于光谱仪、光通信技术和光检测技术等科学领域。光栅因其色散精度、分辨率和衍射效率等因素代替棱镜作为新一代光谱仪的色散元件。光栅在地质、水质、生物医学方面产生着越来越重要的影响，同时在航天、天文等高精尖领域的应用广泛性和重要性也得到了越来越多的关注和研究。

中阶梯光栅是一种特殊的闪耀衍射光栅，具有很高的衍射级次和很大的衍射角，是高档光谱仪器中的一种重要色散元件，利用其较少的线密度和较大的闪耀角工作在较高的闪耀级次，具有很高的光谱分辨率和色散率，实现全光谱闪耀的目的。

在中阶梯光栅光谱仪器中，一般选用面阵CCD作为探测器，由于使用了很高衍射级次光谱的信息，因此中阶梯光栅的闪耀角有微量误差，光谱能量分布在面阵CCD上就会有很明显的偏差，影响探测结果。因此，对中阶梯光栅的闪耀角精度要求很高，对于一般电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP），闪耀角误差需要控制在±0.1°之内。目前，制作中阶梯光栅有两种常用的方式，刻划和复制。刻划中阶梯光栅时，由于刻刀角度、Al膜弹塑性变形等因素无法保证闪耀角达到要求精度；复制中阶梯光栅时，由于环氧树脂胶的冷却收缩，也无法使闪耀角达到要求精度。为了得到符合要求的中阶梯光栅，在制作完成的中阶梯光栅中，经过检测挑选出符合使用要求的中阶梯光栅，而其余的中阶梯光栅就无法使用，造成很大的浪费，提高了仪器的成本。

发明内容

本发明是针对中阶梯光栅加工次品率高的问题，提出了一种未达到精度要求的中阶梯光栅闪耀角再次精密加工方法, 包括闪耀角偏小和闪耀角偏大两种误差的精密加工，使得昂贵的未达到要求的中阶梯光栅可以重新使用，降低仪器的制造成本。

本发明的技术方案为：一种未达到精度要求的中阶梯光栅闪耀角再次精密加工方法，包括闪耀角偏小和闪耀角偏大两种误差的精密加工，

闪耀角偏小精密加工步骤如下：

1）、将一块闪耀角偏小的中阶梯光栅放置在旋转平台上，调整旋转平台的角度，使光栅面向离子束，光栅面与离子束呈90°-θ_b的角度，θ_b为设计时要求的闪耀角，并且非闪耀面与离子束平行；

2）、打开离子束，开始在闪耀面上进行Al原子沉积，以设计的转动速率转动旋转平台，靠近基底的一端渐渐被下方邻近的闪耀面遮挡，转动速率由沉积速率和中阶梯光栅的槽形参数确定，直到转动旋转平台回到水平面，即光栅面与离子束平行；

3）、沉积结束，闪耀角修复完成；

闪耀角偏大精密加工步骤与闪耀角偏小精密加工步骤相同，仅是Al原子沉积变为离子束刻蚀即可实现闪耀角修复。

本发明的有益效果在于：本发明未达到精度要求的中阶梯光栅闪耀角再次精密加工方法，在传统方法制作的中阶梯光栅的基础上，通过Al原子沉积和离子束刻蚀修复闪耀角，实现每一块中阶梯光栅都能正常使用。

附图说明

图1为本发明中阶梯光栅闪耀角偏小时Al原子沉积修复闪耀角的示意图；

图2为本发明中阶梯光栅闪耀角偏大时离子束刻蚀修复闪耀角的示意图。

具体实施方式

如图1所示中阶梯光栅闪耀角偏小时Al原子沉积修复闪耀角的具体步骤是：

a、将一块闪耀角偏小的中阶梯光栅放置在旋转平台12上，调整旋转平台12的角度，使光栅面向离子束11，光栅面13与离子束11呈（90°-θ_b）的角度，θ_b为理论计算的闪耀角（θ_b是每一块中阶梯光栅设计时的闪耀角，需要修复达到的角度，闪耀角有偏差其实就是和θ_b相比较有偏差），并且非闪耀面14与离子束11平行；

b、打开离子束11，开始沉积时以设计的转动速率转动旋转平台12（转动速率由沉积速率和中阶梯光栅的槽形参数确定），直到转动旋转平台12回到水平面19，即光栅面13与离子束11平行；

c、沉积结束，闪耀角修复完成。

转动过程中闪耀面15上有Al原子沉积，并且靠近基底的一端会渐渐被下方邻近的闪耀面遮挡，远离基底的一端沉积的时间最长，因此远离基底的一端沉积的Al最多，靠近基底的一端沉积的Al最少，呈现一个三角形形状，新的闪耀面16形成，光栅的闪耀角由原来的闪耀角17增大到闪耀角18。使用光栅的时候，一般不使用最边缘的区域，只需要中间一块区域能正常使用即可，所以边缘的一个槽的闪耀角未达到要求不影响使用。

如图2所示，中阶梯光栅闪耀角偏大时离子束刻蚀修复闪耀角的具体步骤是：

a、将一块闪耀角偏大的中阶梯光栅放置在旋转平台22上，调整旋转平台22的角度，使光栅面向离子束21，光栅面23与离子束21呈（90°-θ_b）的角度，θ_b为理论计算的闪耀角，并且非闪耀面24与离子束21平行；

b、打开离子束21，开始刻蚀时以设计的转动速率转动旋转平台22，直到转动旋转平台22回到水平面29，即光栅面23与离子束21平行；

c、刻蚀结束，闪耀角修复完成。

转动过程中闪耀面25受到刻蚀，并且靠近基底的一端会渐渐被下方邻近的闪耀面遮挡，远离基底的一端受到刻蚀的时间最长，因此远离基底的一端被刻蚀掉的AL膜量最多，靠近基底的一端被刻蚀掉的AL膜量最少，呈现一个三角形形状，新的闪耀面26形成，光栅的闪耀角由原来的闪耀角27减小到闪耀角28。