Исследование и разработка методов модификации поверхности оптических материалов ионной и ионно-химической обработкой

• Автор: Вощенко, Татьяна Карповна
• Шифр специальности: 05.11.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 85 с. : ил.

Глава 1. Модификация поверхности твёрдых тел ионными
пучками
1.1. Ионная бомбардировка поверхности твёрдых тел
1.2 Особенности ионной обработки оптических поверхностей
1.3 Методы контроля оптических поверхностей
1.4 Основные методы ионной обработки оптических материалов
1.4.1. Ионно-плазменные методы обработки оптических материалов
1.4.2. Ионная обработка оптических материалов с помощью ВЧ сеточного электрода
1.4.3. Использование автономных ионных пучков для обработки
поверхности оптических деталей
Глава 2. Экспериментальная техника для реализации процесса ионной обработки
2.1 Метод ВЧ диодного распыления
2.2 Метод ионной обработки с помощью ВЧ сеточного электрода
2.3 Автономный ионный источник ИОН
Глава 3. Исследование модифицированной ионными пучками
поверхности оптических материалов
3.1. Влияние ионной обработки на оптические свойства стекла К8 и кварца
3.2. Ионная обработка свинцовосодержащих стекол
3.3. Исследование влияния ионной обработки на свойства МКП
3.4. Исследование влияния ионной обработки на свойства катодолюминесцентной керамики
Глава 4. Исследование процесса ионно-химической обработки
поверхности оптических материалов
4.1 Ионно-химическая обработка стекла
4.2 Модификация поверхности оптических материалов двухкомпонентными ионными пучками
Заключение
Выводы
Литература

Современное развитие науки и техники ставит перед оптической промышленностью ряд принципиально новых задач, для решения которых необходимо существенное улучшение параметров и характеристик оптических систем и создание принципиально новой оптической элементной базы. С точки зрения дальнейшего повышения качества оптических приборов и их эксплуатационных характеристик возможности, использования традиционных оптических элементов и технологий, практически исчерпаны. Требуется создание новых технологических процессов, среди которых все большее внимание уделяется методам ионно-плазменной технологии, предполагающим использование, для формирования заданных свойств поверхности и заданного рельефа, управляемых ионных пучков, в частности, метода ионной обработки.
Ионная обработка оптических материалов, как одно из самостоятельных направлений в технологии изготовления оптических элементов, была наиболее полно исследована и развита в «ГОИ им. С. И. Вавилова». В настоящее время ионная обработка с успехом используется при изготовлении высокоточных оптических.элементов различного назначения, определены основные области ее применения, среди которых важное место занимает модификация поверхности оптических материалов.
Исследованию процессов модификации поверхности ионными пучками и их использованию, для изготовления оптических элементов, посвящена данная работа.
Актуальность работы обусловлена, прежде всего, тем, что состояние поверхности определяет свойства оптической детали от ее внешнего вида до физических и эксплуатационных характеристик самой поверхности, а также оптических покрытий, наносимых на неё.
Исследования процессов ионной и ионно-химической обработки оптических материалов показали возможность получения оптических поверхностей с улучшенными или заданными свойствами. В основе метода ионной и ионно-химической модификации лежит физико-химическое взаимодействие потока ионов, имеющих определенную массу и энергию, с поверхностью обрабатываемого материала, что приводит к её видоизменению. Возможность управлять процессом и получать оптические поверхности с заданными свойствами

Ионная бомбардировка существенно улучшает .качество поверхности стекла за счёт очистки поверхности от различных микровключений абразива, оставшихся после механической «рбработки, улучшения её микроструктуры, и при последующем термоводородном восстановлении стекла рабочий эмиссионный слой формируется на поверхности, практически лишённой дефектов [67]. Кроме того, процессы диффузии; при восстановлении ионнообрабо-танной поверхности, происходят более благоприятно в качественном отношении. Так анализ Оже-спектров, полученных с поверхности свинцовосодержащих стёкол, показал, что, пик углерода на контрольном образце значительно выше, чем на ионнообработанном. Спектральный анализ смывов с поверхности стёкол после ионной обработки также показал, что содержание окислов щелочных металлов стало меньше, чем на поверхности контрольных образцов. По-видимому, образовавшийся ' в результате ионной обработки слой может служить препятствием в продвижении к поверхности стекла некоторых элементов, например, щелочных металлов и углерода, присутствие которых в поверхностном слое стекла уменьшает его коэффициент вторичной электронной эмиссии [62, 68].
Интересно было оценить изменение эффективного атомного номера Zэф. слоя, возникающего после ионной обработки. Это позволяет сделать исследование углового распределения отражённых от стекла электронов [69]. Оказалось, что после обработки ионами аргона стекла 6Ва4, Ъ эф. увеличивается, что свидетельствует о том, что формируемый под действием ионной бомбардировки поверхностный слой изменяет свой состав, становится более упругим, за счёт 4 удаления поверхностного разрушенного слоя.
Исследование, зависимости смещения максимума коэффициента вторично-электронной эмиссии от энергии ионов аргона для восстановленных и невосстановленных стёкол показали, что, начиная примерно с энергии 1кэВ, положение максимума не меняется, т.е. при больших энергиях ионов глубина выхода вторичных электронов становится меньше толщины изменённого слоя. Приблизительно .этой энергии ионов соответствует и наибольшее увеличение коэффициента вторичной электронной эмиссии. Как указывалось ранее, оптимальное время ионной обработки, прц плотности ионного тока 1 мА/см2, составляет 10 — 20 минут. При более длительной обработке начинается восстановление стекла под действием ионной бомбардировки.