等离子体桥式中和一体化的直流离子束光学抛光装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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】
[0007] 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。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
[0009] -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。
[0010] 作为上述技术方案的进一步改进：
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0019] 本发明等离子体桥式中和一体化的直流离子束光学抛光装置，通过设计一盘状盖 板，将等离子体中和器固定安装在离子源上，对离子源与等离子体中和器进行一体化设计， 解决了因中和器距离离子源较远造成的中和不充分现象，可获得具有高度稳定性的小束径 离子束；本发明的等离子体中和器可随离子源同时运动，离子源在各个位置上的中和效果 一致。
[0020] 进一步的，本发明中盘状盖板内端面设有与盘状盖板同轴的C形凸台，保持器设 于C形凸台的开口处，且位于喷嘴的前方，由C形凸台、保持器以及盘状盖板构成的中和电 子均匀分布的腔室，有效避免电子向离子源1回流的现象，保持器具有一个折边，该折边边 缘可有效保护电子发生器免受溅射物的影响。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明的结构示意图。
[0022] 图2是本发明中等离子体中和器安装示意图。
[0023] 图3是本发明中保持器的结构示意图。
[0024] 图4是本发明中喷口与喷嘴的结构示意图。
[0025] 图5是本发明中电子发生器的结构示意图。
[0026] 图6是本发明中离子源的聚焦离子光学系统的结构示意图。
[0027] 图7是本发明的实验效果图。
[0028] 图8是现有技术中分体式离子束光学抛光装置的实验效果图。
[0029] 图中各标号表不：
[0030] 1、离子源；11、聚焦离子光学系统；111、对中凸台；2、等离子体中和器；20、喷口； 21、电子发生器；211、喷嘴；212、钨丝；22、保持器；221、腰型孔；3、盘状盖板；31、C形凸台； 32、锁紧螺栓；4、夹持套管；41、第一螺栓；5、第二螺栓；6、陶瓷螺栓。
【具体实施方式】
[0031] 以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0032] 图1至图7示出了本发明等离子体中和一体化的直流离子束光学抛光装置的一种 实施例，该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1和等离子体中和 器2,该抛光装置还包括固定安装于离子源1上的盘状盖板3,等离子体中和器2安装在盘 状盖板3内端面上，等离子体中和器2的喷口 20正对离子源1的离子束的轴线，盘状盖板 3上设有可供离子源1的离子束穿过的通孔，离子源1与等离子体中和器2启动后，等离子 体中和器2的喷口 20释放电子，与离子束发生耦合作用，实现等离子体中和器2与离子束 的搭接，在喷口 20与尚子束之间形成稳定运输中和电子的电子桥，本实施例对尚子源1与 等离子体中和器2进行一体化设计，解决了现有技术中等离子体中和器2距离离子源1较 远而造成的中和不充分现象，可获得具有高度稳定性的小束径离子束；此外，本实施例中等 离子体中和器