Способ упрочнения копий дифракционных решеток

Изобретение относится к технологии изготовления копий дифракционных решеток и может бытв использовано в оптико-механической промышленности при изготовлении копий-матриц диракционных решеток с увеличенной проч ностью сцепления слоя материала, в котором сформированы штрихи решетки, с пленкой из полиэфирной смолы, жестко сцепленной, в свою очередь, с подложкой из стекла. 10Известен способ упрочнения диракционных решеток, основанный на предварительной бомбардировке поверхности подложки ионами того металла, ко" торий впоследствии наносят на подложку Я .Недостатком данного способа является сравнительно высокое качество дифракционных решеток из-за невысокой адгеэии слОя металла к подложке,Наиболее близким к предлагаемому является способ упрочнения копий диФ- ракционных решеток, включающий ионную бомбардировку слоя металл 6, в котором сформированы штрихи копий решеток. При этом направление бомбардировки ориентировано по нормали к поверхности рабочих гРаней штрихов, а ее энергия превышает 1 кэВ 2 .Недостатком известного способа при использовании его для упрочнения копий циракционных решеток является то, что он требует применения довольно больших доз облучения(О ) 6 101 ф ион/см). Эксперименты показывают, что при таких дозах облу чения полиэФирная смола под действием бомбардирующих ионов претерпевает необратимые физико-химические превращения, приводящие к вспучиванию, образованию вздутий, пузырьков, что, щ в свою очередь, ухудшает оптические свойства нанесенного на смолу алюминиевого покрытия (резкое увеличение на один-два порядка величины свето- рассеяния) и исключает возможность использования его как в качестве решеток, так и в качестве копий-матриц для вторичного копирования.Кроме того, поверхность изготовленных таким образом копий дифракционных решеток с отражающим слоем - алюминием - характеризуется весьма низкой прочностью, Это объясняется тем, что алюминий, во-первых, мягкий материал, а во-вторых, химически активен по отношению к маниту, кото рый используется в качестве разделительного слоя при копировании. Все это дополнительно затрудняет процесс вторичного копирования и снижает количество снимаемых копий. 60 Цель изобретения - увеличение количества вторичных копий, снимаемых с упрочненных первичных копий решеток. у Поставленная цель достигается тем, что согласно способу упрочне-ия копий дифракиионных решеток включающему ионнун 1 бомбардировку слоя металла, в котором сформированы штрихи копий решеток, бомбардировку слоя металла проводят ионами массой равной или большей массы атомов металла, со средним проекционным пробегом, равным или большим 0,8 толщины слоя металла, и дозой 6 109 б104 ион/см, после чего на слой металла наносят защитный слой из химически малоактивного материала и повторяют бомбадрдировку с дозой облучения 6101 - 6 10 ион/см 2.Копии диФракционных решеток по предлагаемому спссобу изготавливаются в следующей последовательности,С дифракционнсй решетки-матрицы снимается копия с толщиной металлического слоя, например алюминия, равной0,1 - 0,15 мкм. Затем слой металла бомбардируют ионами элементов массой, равной или большей массь. атомов металла, с энергией, при которой средний пробег иона Тр0,8 б, где й - толщина слоя металла и дозой заключенной в интеревале б 10 - 6 10 ион/см - . Затем На слой металла наносят любым известным способом, защитный слой, например, 810 , Б 1 И А А 8 О ЯЬ вновь бомбардируют теми же ионами и с той же энергией но с дозой облучения, заключенной в интервале 6 10 ф - 6 10 ион/см.При бомбардировке слоя металла бомбардирующие ионы в процессе упругих столкновений передают большую часть своей энергии атомам с.оя мегалла, в результате чего пост.едкие в большом количестве вбиваются в подложку, Благодаря этому слой метал.- ла прочно " пришивается" к полиэфирной смоле. Экспериментальным и теоретическим путем установлено что процесс "пришивания" слоя металла к полиэфирной смоле происходит при бомбардировке ионами любых элементов. Однако наибольшая эффективность процесса наблюдается при бомбардировке ионами элементов массой, равной или большей массы атомов бомбардируемого металла.Кроме того, экспериментальным и расчетным путем установлено, что наибольшая прочность сцепления слоя металла с подложкой достигает"я при выполнении определенного соотношения между величиной среднего проекционного пробега бомбардирующего ясна Йр и толщиной слоя металла а, а именно Йр ) 08 Йе Это объясняется тем, что каскад атомных столкновений. который развивается при торможении бомбардирующего иона в слое металла должен пересекать границу раздела1051481 Составитель В, КравченкоРедактор М. Рачкулинец Техред М,Гергель Корректор И, Эрдейи Заказ Нбб 0/45 Тираж 511 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 слой металла-полиэфирная смола, а это происходит при выполнении вышеуказанного условия.Следует отметить, что указанное соотношение междунар и й легко и однозначно выполняется путем соответствующего вь.бора энергии бомбардирующего иона.Нижняя граница интервала доз бом" бардировки обусловлена тем, что при меньших дозах облучения не происхоцит з,четного увеличения прочности сцепления слоя металла, например алюминия, с полиэфирной смолой, Верхняя гранчца дсэ б 10" ион/см 2обусловил; на тем, что при этой дозе 15 еще не происходит изменения Физико- химических свойств полиэфирной смолы. Выбор 810 г, Я 1 ЗЫ 4,А 10 и НП в ка" честве защитных слоев обусловлен тем, что э=о наименее химически ак.- 2 О тивные покрытия, Однако прочность сцепления слоев из этих материалов недостаточная (пленки легко отделяются от алюминня липкой лентой). Поэтому после нанесения защитной пленки 25 операция бомбардировки повторяется. Однако как показывают экспериментальные исследования, необходимая прочность сцепления защитных слоев с алюминием достигается при бомбардировке дозами в интервале 6 1014 -610ион/см. Нижняя граница ингтервала обусловлена тем, что применьших дозах бомбардировки заметного увеличения прочности сцеп" ления защитных слоев с алюминием не З 5 наблюдается. С другой стороны. бом. бардировка дозами более б 10 ион/см приводит к росту интенсивности рассеяного света вследствие неравномерного распыления защитного слоя, что ведет 40 к у.-;удшению качества копий дифракционной решетки.П р и и е р. Проводят упрочнениекопий дифракционных решеток, С дифракционной решетки-матрицы из готавливают копии с толщиной алюминияь 0,1 мкм. В качестве материала ко.пии служит полиэфирная смола, нане"сенная на подложку из стекла. Затемслой алюминия бомбардируют на ионномускорителе ИЛУионами фосфора сэнергией 80 кэВ. Доза облучения3 104 ион/см, плотность тока 12 мкА см - . Затем на поверхностьалюминия наносят слой двуокиси крем"ния толщиной 250 А методом вакуумного распыления, Пленку двуокисикремния бомбардируют ионами фосфорас энергией 40 кэВ, Доза облученияб 10 14 ион/см , плотность тока1-2 мкА см У изготовленных таким образом копий дифракционных решеток проверяют оптические характеристики, а также микрорельеф поверхности. Прочность сцепления слоев проверяют многократным копированием, Эти исследования показываютчто прочность сцепления слоя алюминия с полиэфирной смолой, нанесенной на подложку из стекла, так же, как и пленки окиси кремния с алюминием возростает, что позволяет использовать эти копии в качестве копий-матриц для вторичного много-, кратного копирования. Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с известным как увеличение механической прочности сцепления слоя металла с полиэфирной смолой, нанесенной на подложку из стек-. ла, так как увеличение механической прочности сцепления защитного слоя с металлом, что позволяет существенно увеличить количество вторичных копий, снимаемых с упрочнеиных копий- матриц, при улучшении качества их изготовления.1