一种精确控制曲率的小口径大曲率局部离子溅射镀膜系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种精确控制曲率的小口径大曲率局部离子溅射镀膜系统及方法，本发明专利技术的系统通过在零件曲面上覆盖角度可调的镀膜工装，通过调整镀膜工装的溅射角度，能够使本系统适用于不同曲率的光学零件，并且通过调整镀膜工装的角度，能够使膜料溅射到镀膜曲面的不同位置，从而保证光学零件镀膜的曲率精度，在镀膜前或实时调整镀膜工装的角度，能够通过镀膜补偿提升最终镀膜后光学零件的曲率精度。膜补偿提升最终镀膜后光学零件的曲率精度。膜补偿提升最终镀膜后光学零件的曲率精度。

A small aperture large curvature local ion sputtering coating system and method with precise curvature control

【技术实现步骤摘要】
一种精确控制曲率的小口径大曲率局部离子溅射镀膜系统及方法


[0001]本专利技术属于光学镀膜领域，具体涉及一种精确控制曲率的小口径大曲率局部离子溅射镀膜系统及方法。

技术介绍

[0002]大曲率半径球面镜在光学系统中承担着精确汇聚光束、调节并稳定光路、改善光束质量的重要作用，因此许多测量仪器及激光系统的精度，很大程度取决于光学零件最终镀膜后的曲率精度，尤其在激光系统中有些球面镜通常为中心局部镀膜，利用膜层的特点进行反射或透射，而非镀膜区的又要和激光腔体通过光胶形成密封作用，该类局部镀膜的零件通常需要通过工装遮挡非镀膜区的方法实现局部镀膜。该方法在镀制大曲率球面镜时遮挡部分的边缘均会产生衍射现象使得膜层中心至边缘的均匀性变差，导致原本光学加工较高的曲率精度镀膜后精度变差。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种精确控制曲率的小口径大曲率局部离子溅射镀膜系统及方法，能够通过镀膜补偿提升光学镀膜件的曲率精度。
[0004]为了达到上述目的，一种精确控制曲率的小口径大曲率局部离子溅射镀膜系统，包括真空室，真空室内设置有工件盘、离子源和靶材，工件盘上固定有零件，零件上覆盖有掩膜工装，掩膜工装的溅射角度能够调整，掩膜工装用于覆盖零件上的零件曲面，离子源照射靶材，使膜料通过掩膜工装溅射到零件曲面上。
[0005]掩膜工装包括若干掩膜工装活动角度板，所有掩膜工装活动角度板环形设置形成溅射孔，掩膜工装活动角度板背部连接推杆，推杆连接直线电机。
[0006]零件上覆盖有聚四氟乙烯垫片，掩膜工装活动角度板与有聚四氟乙烯垫片间设置有弹簧，弹簧保持拉伸状态。
[0007]工件盘为圆形，零件固定在工件盘的中心，工件盘能够沿圆心转动。
[0008]真空室内设置有中和器。
[0009]真空室内填充有氧气，离子源和中和器中充入氩气。
[0010]一种精确控制曲率的小口径大曲率局部离子溅射镀膜系统的工作方法，包括以下步骤：
[0011]S1，将零件固定在真空室内的工件盘上；
[0012]S2，在零件的零件曲面上覆盖掩膜工装，并调整掩膜工装的角度；
[0013]S3，通过离子源照射靶材，使靶材中的膜料通过掩膜工装溅射到零件曲面上，完成镀膜。
[0014]设置直线电机的参数，使直线电机带动推杆推拉掩膜工装活动角度板的角度在15
°
～30
°
范围内进行改变，变化频率为30秒～45秒一个周期。
[0015]当真空室的真空度低于8Pa后，在离子源中和器内充入氩气，在真空室内充入氧气。
[0016]工件盘的转动速率为10r/min～15r/min；
[0017]靶材的转动角度为0
°
～15
°
，转动速率为1r/min～1.5r/min；
[0018]离子束的电压为1000V～1400V，电流为500mA～700mA。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的系统通过在零件曲面上覆盖角度可调的镀膜工装，通过调整镀膜工装的溅射角度，能够使本系统适用于不同曲率的光学零件，并且通过调整镀膜工装的角度，能够使膜料溅射到镀膜曲面的不同位置，从而保证光学零件镀膜的曲率精度，在镀膜前或实时调整镀膜工装的角度，能够通过镀膜补偿提升最终镀膜后光学零件的曲率精度。
[0020]本专利技术的方法通过掩膜工装能够调整溅射角度的结构，结合镀膜参数的匹配设置工艺，使得镀膜层的厚度在球面上的分布会根据曲率要求呈从镀膜中心到镀膜边缘，厚度逐渐由厚变薄，或由薄变厚的可控状态。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的示意图；
[0022]图2为本专利技术中工件盘的示意图；
[0023]图3为本专利技术中掩膜工装最小角度示意图；
[0024]图4为本专利技术中掩膜工装最大角度示意图；
[0025]图5为本专利技术的实施例中零件的曲率图；
[0026]其中，1、零件，2、零件曲面，3、工件盘，4、掩膜工装，5、离子束，6、靶材，7、离子源，8、真空室，9、中和器，4
‑
1、弹簧，4
‑
2、直线电机，4
‑
3、推杆，4
‑
4、掩膜工装活动角度板，4
‑
5、聚四氟乙烯垫片，4
‑
6、溅射孔。
具体实施方式
[0027]下面结合附图对本专利技术做进一步说明。
[0028]参见图1和图2，一种精确控制曲率的小口径大曲率局部离子溅射镀膜系统，包括真空室8，真空室8内设置有工件盘3、离子源7和靶材6，工件盘3上固定有零件1，零件1上覆盖有掩膜工装4，掩膜工装4的溅射角度能够调整，掩膜工装4用于覆盖零件1上的零件曲面6，离子源7照射靶材6，使膜料通过掩膜工装4溅射到零件曲面2上。零件1上覆盖有聚四氟乙烯垫片4
‑
5，掩膜工装活动角度板4
‑
4与有聚四氟乙烯垫片4
‑
5间设置有弹簧4
‑
1，弹簧4
‑
1保持拉伸状态。工件盘3为圆形，零件1固定在工件盘3的中心，工件盘3能够沿圆心转动。真空室8内设置有中和器9。真空室8内填充有氧气，离子源7和中和器9中充入氩气。
[0029]参见图3和图4，掩膜工装4包括若干掩膜工装活动角度板4
‑
4，所有掩膜工装活动角度板4
‑
4环形设置形成溅射孔4
‑
6，掩膜工装活动角度板4
‑
4背部连接推杆4
‑
3，推杆4
‑
3连接直线电机4
‑
2。
[0030]一种精确控制曲率的小口径大曲率局部离子溅射镀膜系统的工作方法，包括以下步骤：
[0031]S1，将零件1固定在真空室8内的工件盘3上；
[0032]S2，在零件1的零件曲面2上覆盖掩膜工装4，并调整掩膜工装4的角度；设置直线电机4
‑
2的参数，使直线电机4
‑
2带动推杆4
‑
3推拉掩膜工装活动角度板4
‑
4的角度在15
°
～30
°
范围内进行改变，变化频率为30秒～45秒一个周期。设置工件盘3的转动速率为10r/min～15r/min；靶材6的转动角度为0
°
～15
°
，转动速率为1r/min～1.5r/min；离子束5的电压为1000V～1400V，电流为500mA～700mA。
[0033]S3，当真空室8的真空度低于8Pa后，在离子源7中和器9内充入氩气，在真空室8内充入氧气。通过离子源7照射靶材6，使靶材6中的膜料通过掩膜工装4溅射到零件曲面2上，完成镀膜。
[0034]专利技术采取离子溅射镀膜的方法，通过控制掩膜工装的角度、镀膜过程中气体的比例、镀膜电压等参数的控制，使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种精确控制曲率的小口径大曲率局部离子溅射镀膜系统，其特征在于，包括真空室(8)，真空室(8)内设置有工件盘(3)、离子源(7)和靶材(6)，工件盘(3)上固定有零件(1)，零件(1)上覆盖有掩膜工装(4)，掩膜工装(4)的溅射角度能够调整，掩膜工装(4)用于覆盖零件(1)上的零件曲面(2)，离子源(7)照射靶材(6)，使膜料通过掩膜工装(4)溅射到零件曲面(2)上。2.根据权利要求1所述的一种精确控制曲率的小口径大曲率局部离子溅射镀膜系统，其特征在于，掩膜工装(4)包括若干掩膜工装活动角度板(4
‑
4)，所有掩膜工装活动角度板(4
‑
4)环形设置形成溅射孔(4
‑
6)，掩膜工装活动角度板(4
‑
4)背部连接推杆(4
‑
3)，推杆(4
‑
3)连接直线电机(4
‑
2)。3.根据权利要求2所述的一种精确控制曲率的小口径大曲率局部离子溅射镀膜系统，其特征在于，零件(1)上覆盖有聚四氟乙烯垫片(4
‑
5)，掩膜工装活动角度板(4
‑
4)与有聚四氟乙烯垫片(4
‑
5)间设置有弹簧(4
‑
1)，弹簧(4
‑
1)保持拉伸状态。4.根据权利要求1所述的一种精确控制曲率的小口径大曲率局部离子溅射镀膜系统，其特征在于，工件盘(3)为圆形，零件(1)固定在工件盘(3)的中心，工件盘(3)能够沿圆心转动。5.根据权利要求1所述的一种精确控制曲率的小口径大曲率局部离子溅射镀膜系统，其特征在于，真空室(8)内设置有中和器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔杰，屈波，秦洁玉，张亚楠，
申请(专利权)人：西安超纳精密光学有限公司，
类型：发明
国别省市：