Способ изготовления низкочастотных амплитудных решеток

О П И С А Н И Е (н 1927770ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсинкСоциапнстичесиикРеспубпии(22)Заявлено 29.09,80(21) 2988544/29-33с присоединением заявки пв(5 )М. Кл. С 03 С 17/ОУ С 02 В 5/18 Вкуаарствонвй квмвтвт СССР пю делам кзабрвтвквй и фткрыткк(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НИЗКОЧАСТОТНЫХ АМПЛИТУДНЫХ РЕШЕТОКИзобретение относится к способам изготовления дифракционных решеток, в частности амплитудных решеток.Амплитудная решетка представляет . собой совокупность чередующихся равноотстоящих прозрачных и непрозрач ных участков штрихов. Например, решетки для дифракционного интерферометра имеют отношение пропускающей части к общей ширине штриха постоянтв ной решетки, как 1/5 - 1/4 с жесткими допусками на ширину пропускающей части не превышающими + 53 ее ширины.Известен способ изготовления низкочастотных амплитудных решеток с частотой деления 4-200 штр/мм фотографическим путем 11.Недостатком способа является низкое качество решеток вследствие силь.ного падения проэрачност с уменьшением ширины пропускающих свет участков штриха, в результате рассеивания света в фотоэмульсии при экспонировании, а также зернистости слоя. Точность решеток недостаточна также вследствие деформации и светорассеяния материала, на котором они изготовлены.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ изготовления прозрачных решеток для метрологических целей путем нанесения на стеклянную подложку слоя алюминия толщиной, выбираемой из условия полного заполнения штрихом постоянной решетки и примерно равной 0,3-0,5 от постоянной решетки, формирования алмазным резцом штрихов двугранного симметричного профиля с заданной постоянной решетки на всю толщину слоя и дальнейшего формирования прозрачных участков штрихов протравливанием. Способ позволяет получать амплитудные решетки, имеющие 200, 600 и 1200 щтр/мм, Толщина слоя алюминия, в данном способе выбирается из усло-, вия полного заполнения штрихом посто-.3 92777янной решетки с учетом этого условия.Слой алюминия наносится толщиной,примерно 0,3-0,5 от постоянной решетки, При нарезании резцом решеток счастотой деления 200-1200 штр/мм споследующим протравливанием штриховна слоях такой толщины амплитудныевысокочастотные решетки получаютсядостаточно хорошего качества 121.Недостатком данного способа при 10изготовлении низкочастотных амплитудных решеток с частотой деления 50- , 100 штр/мм является то, что нанесение слоя алюминия толщиной 0,3-0,5от постоянной решетки, нарезания 5штрихов алмазным резцом с последующим их протравливанием не обеспечивает достаточно хорошего качества решеток, так как они имеют низкий коэффициент пропускания света, Это вызвано тем, что слои алюминия в этомслучае имеют большую толщину, равную3,1-6,8 мкм, например для решеток счастотой деления 75 штр/мм, вследствиечего при протравливании штрихов необходимо удалять достаточно большуючасть слоя, а это не позволяет точновыдержать отношение пропускающей части к общей ширине штриха. Кроме того,чем большую толщину слоя необходимо 50удалить протравливанием, тем сильнеепроявляется неравномерноСть травления слоя, вызванная его неоднородностью, что приводит к искривлению кромок штрихов и значительному снижению ка 35 чества решетки, Существенным недостат ком способа является то, что при нарезании решеток на толстых слоях удельные нагрузки на резец достигают нескольких сот килограммов на квадрат 0 ный милиметр. Вследствие чего при Формировании резцом штрихов на всю толщину слоя, т,е. когда режущая кромка резца касается стеклянной подложки, происходит разрушение поверхност 45 ного слоя подложки и режущей кромки резца, что приводит к уменьшению коэффициента пропускания света прозрачными участками решетки, Известные способы не позволяют изготовлять низкочастотные амплитудные решетки высо50 кого качества.Цель изобретения - повышение качества решеток.Указанная цель достигается тем,что согласно способу изготовления низкочастотных амплитудных решеток путем нанесения на стеклянную подложку слоя алюминия, формирования 0 4 штрихов двугранного симметричного профиля с заданной постоянной решеткой прозрачных участков, слой алюминия наносят толщиной, равной 0,08-0,10 от заданной постоянной решетки, а штрихи Формируют с углом наклона граней к поверхности подложки в пределах 15-20На чертеже изображена последовательность изготовления низкочастотной амплитудной решетки.На .стеклянную подложку 1 наносят слой алюминия 2, толщиной, равной 0,08-0,10 от заданной постоянной с решетки, На слое алюминия 2 алмазным резцом формируют штрихи двугранного симметричного профиля с углом с Наклона граней 3 к поверхности подложки в пределах с= 15-20 О, Штрихи формируют с определенным интервалом, равным постоянной решетки д и на всю толщину слоя алюминия 2. После чего производят формирование прозрачных участков штрихов Р, например протравлением или оксидированием слоя алюминия на определенную глубину, зависящую от ширины прозрачного участкаштриха Р,Нанесение слоя алюминия толщиной,равной 0,08-0,19 от постоянной с 1 решетки обусловлено как условиями последующего формирования резцом штрихов в слое, так и условиями протравливания штрихов при получении амплитудной решетки. Увеличение толщины слоя 2 алюминия больше указанных пределов приводит при формировании штрихов к увеличению нагрузки на резец,что приводит, в свою очередь, к разрушению поверхностного слоя стеклянной подложки и лезвия алмазного резца, Увеличение толщины наносимого слоя 2 приводит также к неравномернос ти травления слоя алюминия, вследствие чего штрихи имеют неровные кромки . Все это снижает коэффициент про- . пускания света решеткой и искажает фронт волны дифрагированного излучения. При уменьшении толщины слоя 2 ниже 0,08 от постоянной решетки при протравливании слой 2 протравливается почти полностью, а при оксидировании становится прозрачным.Выбор оптимального предела формирования углов наклона граней 3 штриха к поверхности подложки в пределахос 1,= 15-20 при указанных толщинах слоев обусловлен тем, что от величины угла зависит качество формования штри92777 ха. При угле о менее 15 нагрузки на резец возрастают, а при увеличении данного угла более 20 при протраволивании штрихов необходимо удалять значительно большую толщину слоя 2 5 для получения заданной ширины прозрачного участка Р.Необходимо изготовить амплитудную решетку с частотой деления 75 штр/мм и шириной пропускающей части штриха, 10 равной 2,6 мкм, Постоянная такой рещетки 13,3 мкм. По известному способу она равна0,3-0,) с, т.е, 3,99- 6,65 мкм. При нарезании на таких слоях штрихов алмазным резцом бицилиндри 15 ческой формы удельные нагрузки на резец достигают 350 кг/ммПо предложенному способу толщина слоя выбирается 0,1 С 1, т,е. 1,33 мкм. Штрихи формируются с углом наклона 20 граней к поверхности заготовки в пределах 15-20 , Использование такихослоев и формирование штрихов с оптимальными углами наклона граней позволяет снизить удельную нагрузку на ре зец примерно на 100-150 кг/ммХШтрихи в слое алюминия формируются путем пластической деформации его алмазным резцом бицилиндрической формы. Нагрузка на резец подбирается следую- зо щим образом. На пробной заготовке при разной нагрузке нарезают на специальной машине группы штрихов, которые затем просматривают под микроскопом при 5001 увеличении. Для последующей нарезки штрихов решетки выбирается та нагрузка на резец, при которой штрихи 0 6выполняются на всю глубину слоя алюминия и не имеют дефектов. После чего этим же резцом при выбранной нагрузке нарезаются штрихи решетки. После чего прозрачные участки штрихов формируются путем оксидирования слоя алюминия до получения прозрачной части штриха равной 2,6 мкм.Решетки, изготовленные по предлдгаемому способу имеют коэффициент пропускания на 15-203 выше, чем решетки, изготовленные по известному способу.формула изобретенияСпособ изготовления низкочастотныхамплитудных решеток путем нанесенияна стеклянную подложку слоя алюминия,формирования штрихов двугранного симметричного профиля с заданной постоянной решетки и прозрачных участков,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения качества решеток,слой алюминия наносят толщиной, равной 0,08-0,10 от заданной постояннойрешетки, а штрихи формируют с угломнаклона граней к поверхности подложки в пределах 15-20,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Еппоз А.Е, Ргерога 1:акоп оГ д 15 т гасЙ 1 оп Сгас 1 п 95. -,1,0 р 1са 1 Яосейу Авег 1 са, 50, 14, 1960.2. Авторское свидетельство СССРйф 141643, кл. С 02 В 5/18, 1960.