本发明涉及光栅复制技术领域，具体地说是一种能够提高一级衍射效率且衍射效率稳定的平面衍射光栅的复制方法。
背景技术
光栅作为精密测量的一种工具，可用于位移测量、转角测量、光学三违测量、温度测量等，由于它本身具有的优点，已在精密仪器、坐标测量、精确定位等多个领域得到了广泛的应用。
衍射光栅，通常简称为“光栅”，一种由密集、等间距平行刻线构成的非常重要的光学器件。光栅是在光学系统中起分光作用的关键元件，通常被称作科学分析仪器的心脏，其精度要求极高，性能稳定、分辨率高、角色散高、而且随波长的变化极小所以在各种科学分析仪器中得到广泛的应用。它利用多缝衍射和干涉作用，将射到光栅上的光束按波长的不同进行色散，再经成像镜聚焦而形成光谱。衍射光栅通过把衍射光的能量集中到某一个设定的级次和波长上，使得在这个级次和波长上的衍射效率最大，它的杂散光和鬼线强度都很低，这对提高科学分析仪器的灵敏度和检出限起到十分重要的作用。
衍射光栅的精度要求极高，制造周期长，价格高，因此需要在原刻光栅（光栅母板）的基础上复制光栅。复制属精密技术，工艺原理是利用真空镀膜法在原刻光栅（光栅母板）上镀一薄层硅油和一层铝膜，用胶粘剂将它牢固地粘接在复制基板的基板玻璃上，再用分离工具将两片玻璃分开，基板玻璃上便得到了和原刻光栅有相同条纹数的光栅膜层，即为复制光栅。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种能够提高一级衍射效率且衍射效率稳定的平面衍射光栅的复制方法。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种平面衍射光栅的复制方法，其特征在于：该方法步骤如下：
a、对光栅母版和复制基板进行清洁处理，处理过的复制基板放入恒温电热干燥箱内；
b、螺旋状钨丝以及用钼片做成的钼舟进行清洁烘干后分别固定在镀膜机真空室内的两组电极上，在钼舟内加入硅油，把经过清洁处理的纯度为99.99%的铝丝挂在钨丝上，把纯度为99.99%的三氧化二铝和氟化镁分别放入坩锅；
c、将清洁处理好的光栅母版装在镀膜机真空室的旋转支架上，然后放下镀膜机钟罩抽真空，当真空度抽到1*10-3pa时，即可在光栅母板上镀硅油膜；
d、当真空度达到1*10-3pa时，在硅油膜上镀三氧化二铝厚膜；
e、当真空度达到1*10-3pa时，在三氧化二铝厚膜上镀氟化镁膜；
f、当真空度达到1*10-3pa时，在氟化镁膜上镀铝膜；
g、当真空度达到1*10-3pa时，在铝膜上镀三氧化二铝薄膜；
h、将已镀三氧化二铝薄膜的光栅母版放入恒温电热干燥箱内保持20min～25min后用于粘接；
i、将添加甲基咪唑的环氧树脂胶构成的胶粘剂放入恒温电热干燥箱内；
j、待步骤（a）中的复制基板、步骤（g）中的已镀三氧化二铝薄膜的光栅母版、步骤（i）中的胶粘剂温度一致后，将光栅母板放在铺着一张电容器纸的工装上，将所述的胶粘剂滴在光栅母板后压上复制基板，使胶液展开充满光栅母板与复制基板之间的夹层，待胶膜厚度为80nm～120nm后用酒精棉擦去多余的胶粘剂后用工装固定住静止一段时间，然后把恒温电热干燥箱门关上保持5h～8h，待胶粘剂固化后让电热干燥箱自然冷却至室温；
k、沿着刻线方向分离光栅母板和复制基板，获得复制的平面衍射光栅。
所述的步骤（c）中的硅油膜厚度为6nm～9nm、步骤（d）中的三氧化二铝厚膜厚度为12nm～14nm、步骤（e）中的氟化镁膜厚度为15nm～20nm、步骤（f）中的铝膜厚度为80nm～100nm、步骤（g）中的三氧化二铝薄膜厚度为5nm～7nm。
所述步骤（a）中的光栅母版的清洁方法为：用吹气球吹去光栅母版表面的灰尘并将光栅母版的四周边缘修刮干净；或者在上述清洁方法的基础上，采用乙醚稀释过的胶棉液石油醚混合液揭掉吹气球无法吹去的灰尘，然后放入恒温电热干燥箱中保持15min～20min。
胶棉液石油醚混合液采用体积比为1～1.25:1的胶棉液石油醚和乙醚勾兑而成。
所述步骤（a）中的复制基板的清洁方法为：把复制基板在超声波清洗机中清洗干净，然后再用无水乙醇稀释过的硅烷偶联剂混合液滴在丝绸布上并均匀地涂抹在复制基板的复制工作面上，处理过的复制基板放入电热干燥箱内恒温。
硅烷偶联剂混合液采用质量比为1～5:100的硅烷偶联剂与无水乙醇勾兑而成。
所述恒温电热干燥箱内的温度为50℃～60℃。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明通过多个工序的精确配合，且在光栅母板和复制基板之间设置五个膜层，使得复制出来的平面衍射光栅在闪耀波长250nm处一级衍射效率＞70%，且一年内250nm处一级衍射效率无明显下降，使得衍射效率稳定性大大提高。
附图说明
附图1为本发明的复制方法中待分离的光栅母板和复制基板及其之间的膜层结构示意图。
其中：1—光栅母板；2—硅油膜；3—三氧化二铝厚膜；4—氟化镁膜；5—铝膜；6—三氧化二铝薄膜；7—胶粘剂；8—复制基板。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示：一种平面衍射光栅的复制方法，该方法步骤如下：a、对光栅母版和复制基板进行清洁处理，处理过的复制基板放入恒温电热干燥箱内；b、螺旋状钨丝以及用钼片做成的钼舟进行清洁后分别固定在镀膜机真空室内的两组电极上，在钼舟内加入质量为1mg～1.5mg的硅油，把经过清洁处理的纯度为99.99%的铝丝挂在钨丝上，把纯度为99.99%的三氧化铝和氟化镁分别放入坩锅；c、将清洁处理好的光栅母版装在镀膜机真空室的旋转支架上，然后放下镀膜机钟罩抽真空，当真空度抽到1*10-3pa时，即可在光栅母板上镀厚度为6nm～9nm的硅油膜；d、当真空度达到1*10-3pa时，在硅油膜上镀厚度为12nm～14nm的三氧化二铝厚膜；e、当真空度达到1*10-3pa时，在三氧化二铝厚膜上镀厚度为15nm～20nm的氟化镁膜；f、当真空度达到1*10-3pa时，在氟化镁膜上镀厚度为80nm～100nm的铝膜；g、当真空度达到1*10-3pa时，在铝膜上镀厚度为5nm～7nm的三氧化二铝薄膜；h、将已镀三氧化二铝薄膜的光栅母版放入恒温电热干燥箱内保持20min～25min后用于粘接；i、将添加甲基咪唑的环氧树脂胶构成的胶粘剂放入恒温电热干燥箱内；j、待步骤（a）中的复制基板、步骤（g）中的已镀三氧化二铝薄膜的光栅母版、步骤（i）中的胶粘剂温度一致后，将光栅母板放在铺着一张电容器纸的工装上，将所述的胶粘剂滴在光栅母板后压上复制基板，使胶液展开充满光栅母板与复制基板之间的夹层，待胶膜厚度为80nm～120nm后用酒精棉擦去边缘多余的胶粘剂后用工装固定住静止一段时间，然后放入恒温电热干燥箱内保持5h～8h，待胶粘剂固化后让电热干燥箱自然冷却至室温；k、沿着刻线方向分离光栅母板和复制基板，获得复制的平面衍射光栅。
在上述方法中，步骤（a）中的光栅母版的清洁方法为：用吹气球吹去光栅母版表面的灰尘并将光栅母版的四周边缘修刮干净；或者在上述清洁方法的基础上，采用乙醚稀释过的胶棉液石油醚混合液揭掉吹气球无法吹去的灰尘，胶棉液石油醚混合液采用体积比为1～1.25:1的胶棉液石油醚和乙醚勾兑而成，然后放入恒温电热干燥箱中保持15min～20min；步骤（a）中的复制基板的清洁方法为：把复制基板在超声波清洗机中清洗干净，然后再用无水乙醇稀释过的硅烷偶联剂混合液滴在丝绸布上并均匀地涂抹在复制基板的复制工作面上，硅烷偶联剂混合液采用质量比为1～5:100的硅烷偶联剂与无水乙醇勾兑而成，处理过的复制基板放入恒温电热干燥箱内。在本发明所提供的方法中，凡未特别说明的电热干燥箱内的恒温温度为50℃～60℃，且优选为55℃。
另外需要说明的是，在步骤（k）中，首先用刀片清除光栅母板与复制光栅之间的倒角部分积存的固化的胶粘剂，当彻底清除干净后往往可自行分开；有时由于油量太少，就需借助工装使用机械方法分离，注意分离方向应沿着刻线方向，使刻线端点首先受力而逐渐扩及刻线的全部长度（尤其注意在分离瞬间光栅母板与复制光栅尚未完全分离的时候，二者不能有相互之间的摩擦）。另外当光栅母板与复制光栅尺寸相同时分离后只需对倒角部分精细地加以修磨，使其外表美观即可；当用大母板复制小光栅时，光栅母板大于复制光栅部分表面上的胶粘剂不必全部刮丢，只要把光栅母板边缘的胶粘剂刮开1-2mm宽度即可借助工装分离，最后修整去突出在复制光栅周围的胶粘剂就可以了。
下面通过具体实施例来说明本发明所提供的平面衍射光栅的复制方法。
具体步骤如下：
a、对光栅母版和复制基板进行清洁处理，其中光栅母版的清洁方法为：用吹气球吹去光栅母版表面的灰尘并将光栅母版的四周边缘修刮干净，或者在上述清洁方法的基础上，采用乙醚稀释过的胶棉液石油醚混合液揭掉吹气球无法吹去的灰尘，胶棉液石油醚混合液采用体积比为1.25:1的胶棉液石油醚和乙醚勾兑而成，然后放入温度为55℃的恒温电热干燥箱中保持15min～20min；复制基板的清洁方法为：把复制基板在超声波清洗机中清洗干净，然后再用无水乙醇稀释过的硅烷偶联剂混合液滴在丝绸布上并均匀地涂抹在复制基板的复制工作面上，硅烷偶联剂混合液采用质量比为1:100的硅烷偶联剂与无水乙醇勾兑而成，处理过的复制基板放入温度为55℃的恒温电热干燥箱内；
b、螺旋状钨丝以及用钼片做成的钼舟进行清洁后分别固定在镀膜机真空室内的两组电极上，在钼舟内加入质量为1mg～1.5mg的硅油，把经过清洁处理的纯度为99.99%的铝丝挂在钨丝上，把纯度为99.99%的三氧化铝和氟化镁分别放入坩锅；
c、将清洁处理好的光栅母版装在镀膜机真空室的旋转支架上，然后放下镀膜机钟罩抽低真空，当真空度抽到1*10-3pa时，即可在光栅母板上镀厚度为6nm～9nm的硅油膜；
d、当真空度达到1*10-3pa时，在硅油膜上镀厚度为12nm～14nm的三氧化二铝厚膜；
e、当真空度达到1*10-3pa时在三氧化二铝厚膜上镀厚度为15nm～20nm的氟化镁膜；
f、当真空度达到1*10-3pa时，在氟化镁膜上镀厚度为80nm～100nm的铝膜；
g、当真空度达到1*10-3pa时，在铝膜上镀厚度为5nm～7nm的三氧化二铝薄膜；
h、将已镀三氧化二铝薄膜的光栅母版放入恒温电热干燥箱内保持20min～25min后用于粘接；
i、将添加甲基咪唑的环氧树脂的胶粘剂放入恒温电热干燥箱内；
j、待步骤（a）中的复制基板、步骤（g）中的已镀膜的光栅母版、步骤（i）中的胶粘剂温度一致后，将所述的已镀膜光栅母板放在铺着一张电容器纸的工装上，将所述的胶粘剂滴在已镀膜光栅母板后压上复制基板，使胶液展开充满光栅母板与复制基板之间的夹层，如果胶粘剂中有气泡则通过轻轻移动复制基板将气泡排出，待胶层厚度为80nm～120nm后用酒精棉擦去边缘多余的胶粘剂后用工装固定住，30min后用酒精棉擦去多余的胶粘剂，然后在恒温电热干燥箱内保持5h～8h，待胶粘剂固化后让电热干燥箱自然冷却至室温；
k、沿着刻线方向分离光栅母板和复制基板，获得复制的平面光栅，制备出来的平面光栅在闪耀波长250nm处一级衍射效率＞70%，且一年内250nm处一级衍射效率无明显下降，使得衍射效率稳定性大大提高。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。