Способ изготовления дифракционных решеток

(5). л, Ф С 23 С 5/00 Н 01 1 37/30 с присоединением заявкиЪеуддрстеенай комитет СССР ао делам изобретений н вткрцтнн(23) П риоритет -Опубликовано 23, 01 82, Бюллетень3 дата опубликования описания 23 01 82(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИФРАКЦИОННЫХ РЕШЕТОКЙзобрет гии изгото тов, в ч решеток,штрихов в нем и бомбардировку поверхности слоя пучком ионовВ данном способе до нанесения ние относится к техноло еских элеменфракционных ть использо ческой про.пени :тно т упроным металлического слоя производят чнение поверхности подложки ионпучком, а нанесение слоя производяттем или иным путем, в том числе иионнолучевым.Однако в данном способе не удаетсяполучить высокое качество поверхности слоя, что определяет высокий уровень рассеяния света.Цель изобретения - снижение светорассеяния пучка путем повышения чистоты поверхности слоя.Эта цель достигается тем, чтосогласно способу изготовления дифракционных Решеток, включающему наиссение на полированную подложку металла, формирование штриховв нем и бомбардировку поверхности слоя пучкомионов, ионную бомбардировку осуществляют после нанесения слоя и послеформирования штрихов под углом 70-9 ожет ано в оптико-механимышленности при изг влении кал с еньакционных решеток и зер нпым светорассеянием.Известны способы изготовл рекционных решеток путемна стеклянную подложку с алла, например алюминия, и вания в них ртрвхоЕ ( 11. и диф ния я мермиПри известных спосления несовершенствосвойств решеток связыным образом, с плохимпокрытия.Наиболее близким тнием к изобретению явлизготовления диракцивключающий нанесение н х изг дифр акцио нныхается, главчеством слояническим решеяется спосо нных решеток, а полированную формирование подложку слоя металотносительно нормали к поверхности слоя ионами элементов с массой не менее массы атомов слоя и с энергией не ниже 1 кэВ, при этом ионную бомбардировку после формирования штрихов производят в продольном по отношению к штрихам направлении.На фиг,1 представлена схема процесса ионной бомбардировки поверхности;на фиг, 2 - зависимость коэффициента распыления 5 от угла 9 падения пучка ионов на поверхность покрытия, при этом Яо, - угол падения пучка ионов на поверхность покрытия, при котором коэффициент распыления материала достигает максимального значения 1,микрорельеф поверхности при этом ухудшается , а О О - угол падения пучка иона на поверхность по крытия, при котором происходит эффективная полировка.Дифракционную решетку по предлагаемому способу изготавливают в следующей последовательности.На полированную поверхность подложки 1 из стекла наносят слой металла 2, например алюминия, толщиной, необходимой для нанесения штрихов дифракционной решетки, после чего поверхность слоя 2 алюминия бомбардируют под углом 9, равным 70-.90"по отношению к нормали к поверхности слоя алюминия, ионами элементов, ионами элементов с массой, равной или большей массы атомов слоя металла, и с энергией 1-40 кэВ, Затем в слое 2 металла формируют штрихи решеток с помощью прецизионных алмазных резцов на специальных дели- тельных машинах.После формирования штрихов поверхность штрихов решетки вновь бомбардируют в том же режиме в направлении их длины.Режимы ионной бомбардировки выбраны из следующих соображений.Известно, что коэффициент распыления подложки сначала монотонно увеличивгется с ростом угла падения ионов О на мишень (здесь используется общепринятая система отсчета, когда угол отсчитывается.от нормали к поверхности), достигается максимума при некотором угле 9 = бщО 1, а затем довольно резко уменьшается до нуля при скользящем падении ионов на мишеньФиг, и 2), При углах 6 7 9С процесс распыления шероховатой поверхности становится существенно неоднородным: гладкие 1 плоские)участки поверхности покрытия распыляются медленно, тогда как скорость распыления выступов близка .к максимальной по трем причинам ( фиг.1) за счет локального повышения плотности ионного пучка на склонах выступов 5; за счет бомбардировки склонов неровностей 5 дополнительным потоком ионов 4, отраженных от плоских участков; и из-за локального уменьшения падения пучка 3 ионов на поверхностьнеровности от значения, близкого кскользящему,Использование ионов с массойМ 7 М , где М 1 и М - атомные весыбомбардирующего иона и атома слояметалла соответственно, и с энергией в интервале 1-40 кэВ в предлагаемом способе полировки обусловлено тем, что только при этих режимах бомбардировки достигается высокая эффективность процесса полировки микронеровностей поверхности.Вне этих интервалов, например приМ 1( М , и энергии, большей 40 кэВ,эффективность процесса передачиэнергии от падающего иона поверхностным атомам бамбардируемой мишени 1,слоя металла) весьма мала,вследствие чего эффек". ионной полировки не наблюдается. Дополнительное ограничение энергии бомбардирующего иона снизу величиной,равной 1 кэВ, связано с тем, чтопри меньших значениях этой энергиинедостаточно для обеспечения эфФективности распыления атома полируемой поверхности.В экспериментах проводили изготовление дифракционных решеток наслоях алюминия. Слои алюминия толщиной порядка 0,6 мкм наносилисьна полированную подложку из стеклатермическим испарением в вакууме.Затем поверхность слоя алюминиябамбардировали на ионном ускорителепучком ионов криптоиа с энергией20 кэВ под углом О = 85 относительно нормали к поверхности. Дозаоблучения , 10" ион/см , плотП 2.ность тока 5 мА/см , При этом светорассеяние слоев алюминия уменьшилось примерно в 5 раз.На указанных слоях были изготов -лены решетки, а затем поверхностьштрихов решетки вновь бамбардировали на ионном ускорителе однородным58997пучком тех же ионов, при указанных режимах под углом 6 = 85 к поверхности штрихов в направлении их длины. При этом светорассеяние решетки уменьшилось примерно в 3 раза. ЮТаким образом, использование пред лагаемого способа изготовления дифракционных решеток обеспечивает, по сравнению с существующими, значи О тельное уменьшение светорассеяния дифракционных решеток и тем самым существенное улучшение характеристик оптических приборов с дифракционными решетками. 15Формула изобретенияСпособ изготовления дифракционных 2 р решеток, включающий нанесение на полированную подложку слоя металла,фор 14емирование штрихов в нем и бомбардировку поверхноети слоя пучкомионов, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью снижения светорассеянияпутем повышения чистоты поверхностислоя, ионную бомбардировку осущест"вляют после нанесения слоя и формирования штрихов под углом 70-90относительно нормали к поверхностислоя ионами элементов с массой неменее массы атомов слоя и с энергией не ниже 1 кэВ, при этом ионнуюбомбардировку после формированияштрихов производят в продольномпо отношению к штрихам направлении.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 239745, кл. 6 02 В 5/18, 1969.2. Авторское свидетельство СССРФ 561922, кл. 6 02 В 5/18, 1975/ОЮХ Составитель В,Обуховдактор В.Данко ТехрепА.Бабинец Корректор И.Демчи 4/ Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Филиал акаэ 2094/38 Тираж 104 ВНИИПИ Государственно по делам изобре 113035, Москва, Ж, Подписное о комитета СССР ений и открытий Раушская наб., д