Способ изготовления пропускающей измерительной фазовой диффракционной решетки

(51) 0 02 В 5/18 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИЯс 54)(57КАЮЩЕЙ ИОННОЙмирован РОПУС.ИФРАК. мещено фазе ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ"Энергия", 1967, с. 27.2. Авторское свидетельство СССРМ 165903, кл. 0 01 В 11/02, 22.07.63(прототип),) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ П ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ФАЗОВОЙ Д РЕШЕТКИ, основанный на фор ии в плоскости решетки матр идентичных систем штрихов, ых друг относительно другаи на последующем копирова нии с полученной решетки ее реплики, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фазового соотношения между смещенными системами штрихов, в процессе указанного формирования осуществляют нарезание единой системы штрихов симметричного двугранного профиля, затем экранируют нарезанную систему штрихов на половину их длины и путем вакуумного испарения наносят на открытую половину одной из граней штрихов слой материала, который обладает высокой адгезией к подложке, ориенируя при этом направление испарения параллельно непокрываемой грани штрихов, после чего экранируют вторую половину системы штрихов и наносят слой такой же толщины на октрытую половину другой грани штрихов.С:Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретнеек технологии изготовления прозрачныхрешеток-индексов, которые совмсстнос отражательными решетками-шкаламииспользуются для измерения точнымлинейГых перемещений по муаровымполосам, в частности, ь следяцихсистемах для управления процессамиизготовления спектроскопическихдифракционных решеток с числом штрихов ат 100 до 2400 на один миллиметр и метрологических линеек к станкамс программным управлением.Известен способ изготовленияпараллельных линейных амплитудных 15растров, в соответствии с которымпрсдварительно графическим путемВыпОлняют изОбражение растра, сОстоящего из двух систем штрихов, смешенных па Фазе, с границей раз,гела,.перпендикулярной направлению штрихов, а затем голучают его уменьшенную пропускающую фотокопиюНедостатком способа является то,что фотографическим путем можно изготовить только низкочастотные ампли ,тудные растры, качество которых ктаму же невысокое из-за рассеиваниясвета в слое фотоэмульсий, Фазовыеизмерительные дифракционные решетки30изготовить невозможно.Наиболее близок к предлагаемомупо технической сушности способ изготовления пропускаюдей измерительной Фазавой дифракцианнай решетки,основанный на Формировании в плоскости решетки-матрицы двух идентичных систем штрихов, смеценных друготносительно друга по Фазе, и последующем копировании с полученной решетки ее празра 4 ной реплики. Изго товление фазовых решеток-матриц осуществляют путем нарезания двух систем штрихов, Разовый раздел при этом параллелен их направлению и создается благодаря смещению одной системы штрихов относительно другой путем внесения оибки деления задангной величины 2 .Недостатком такого способа является нарушение Фазового соотношения между нарезанными системами штрихов решетки, чта обусловлено износом резца в процессе нарезания, вследствие чего грофиль штрихов одной системы отличается от профиля штрихов другой. Крома того, сказывается нали-чие прогрессивных ошибок деления. В конечном счете влияние этих факторов существенно снижает точност.: из - мерения линейных перемещений.Цель изобретения - повышение точ О ности Фазового соотношения между смещенными системами штрихов.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления пропускающей измерительной Фаза вой дифракционнай решетки основанному на Формировании в плоскости решетки-матрицы двух идентичных системштаихов, смешенных друг относительно друга па фазе, и последуеи копировании с полученной решеток,:; еереплики В процессе укаэаннаа:.:армирования осуществляют нарезание единойсистемы штрихов симметричнага двугранного поофиля затем экранир,отнарезанную систему штрихов на славину их длины и путем вакуумногоиспарения наносят на открытую головину одной из граней ш:ри:ав слойматериала, который обладает вадгезией к подложке,. Ориент;: п,иэтом направление испарения параллельно негакрызаемой грани штрихов после чего экранируют вторую половинусистемы штрихов и наносят слой такой же толщины на открытую половинудругой грани штриховНа чертеже показано последовательнае видоизменение структуры рсшеткиматрицы в процессе ее изготовления.Предлагаемый способ реализустсяследующим образом,В слое 1 металла, напри;лер, алюминия, который был предварительнананесен на стеклянную подложку 2,алмазным резцом нарезают единую систему штрихов силметричкого двуграннога профиляПри этом грани 3 и 4нарсэанных штрихов составляют с поверхностью решетки угол сг, . Затеиэкранируют участок 5, поверхностиЛГРИЫ ПРЛМЕРНО Напи.ОвинУ ДЛИНЫштрихов и путем вакуумного испарения наносят на открытую половинуграни 3, саатветствуюшую незаэкранированному участку б поверхности,слой 7 материала, который обладаетвысокой адезией к слою 1, Б качест.lве такого материала может испальзоьаться, например, двуокись кремния,При этом и;правление испарения (начертеже показана стрелками) ориентируют параллельно иепокрываемой грани 4 штрихов. Для обеспечения заданного Фазового смеГения между Формируемыми системами штрихов толшинананосимого слоя 7 долна быть РВВна где Е - заданная величина относительно линейного смешениясистем штрихов друг относительна друга,После этого экранируют втарукполовину б. говерхности штрихов инаносят на открытую половину грани4 саответствуюцую незаэкранираванному участку 5 поьерхнастиГ слой 8,талшина ка.горого также определяетсяприведенной зависимостью. При этомнаправление испарения ,а чертежепоказана стрелками) ориентируют параллельна непа;рываемой грани 31045201 Составитель В.КравченкоРедактор Л.Пчелинская Техред М.Тепер Корректор, И, Эрдейи Заказ 7549/49 Тираж 51 ПодписноеВНИИПИ 1 осударственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 штрихов, В результате этих операцийформируются две системы штрихов сотносительным смещением Г, причемграница 9 фазового раздела в этомслучае перпендикулярна к штрихам,После изготовления решетки-матрицыс нее копируют прозрачную реплику.При формировании штрихов алмазнымрезцом как и в прототипе имеет местоего износ, Однако, поскольку этотизнос на длине каждого .штриха очень 1 Омал, а граница фазового раздела между двумя системами штрихов проходитперпендикулярно их направлению,ошибки в относительном смещении систем не наблюдается. Вследствие этого повышается точность фазового соотношения между участками решеткии соответственно точность измеренийП р и м е р. Необходимо изготовитьпропускающую измерительную фазовуюдифракционную решетку-индекс соследующими параметрами: количествоштрихов на 1 мм 500, рабочие порядки спектра О, + 1, угол наклона Кграней штрихов к поверхности решетки30 , величина фазового смещения одОного участка решетки относительнодругого 180 . Решетка используется,0с шкалой, имеющей 250 штрихов на1 мм, рабочие порядки спектра + Пи угол наклона граней штрихов к поверхности решетки 1440. Цена муаровой полосы измерительного комплектаиз прозрачной решетки-индекса иотражательной решетки-шкалы равнаодномумикрометру. 35На стеклянной подложке со слоемалюминия на специальной делительноймашине алмазным резцом формируютштрихи с постоянной решетки равной2 мкм и с углом наклона граней штриха к поверхности заготовки равным30 . Устанавливают решетку под уголом в 30 к направлению потока испаряемой двуокиси кремния, В вакуумнойкамере экранируют один участок решетки примерно на 0,5,цлины штрихов инаносят слой двуокиси кремния толщиной Ь,Поскольку штрихи частей решеткидолжны быть смещены по фазе на 180 д3относительное смещение Е штриховдолжно равняться 0,5 мкм. Подставляяданные о и Е в вышеуказанную зависимость, получают Н = 0,25 мкм, Затем поворачивают решетку вокруг оси,параллельной штрихам, на 120 О так,чтобы она составила с направлениемиспарения двуокиси кремния угол -30Экранируют другой участок решетки инаносят слой двуокиси кремния толщиной равной 0,25 мкм. После чегос решетки-матрицы копйруют прозрачнуюреплику на слое смолы ПГМФ и получают пропускаюцую фазовую дифракционную решетку.По предлагаемому способу изготовлена пропускающая измерительная фазовая дифракционная решетка-индексс количеством штрихов на один миллиметр равным 500 для комплекта с целой полосы 1 мкм. Комплект измерительных решеток установлен на специальной точной делительной машинеи позволяет повысить точность деления и надежность работы комплекта сфотоэлектрической системой управления делением.Таким образом, использование решеток, изготовленных на предложенно-.му способу, позволяет повысить точность измерения линейных перемещений на 5-8 по сравнению с прототипом,что важно при использованииизмерительных комплектов в делительных машинах для нареэания дифракциснных решеток в станках с программным управлением, измерительных микроскопах и т,д,