未達到精度要求的中階梯光柵閃耀角再次精密加工方法與流程

本發明涉及一種光柵精密加工技術，特別涉及一種未達到精度要求的中階梯光柵閃耀角再次精密加工方法。

背景技術：

光柵是一種非常重要并且應用非常廣泛的分光元件，廣泛應用于光譜儀、光通信技術和光檢測技術等科學領域。光柵因其色散精度、分辨率和衍射效率等因素代替棱鏡作為新一代光譜儀的色散元件。光柵在地質、水質、生物醫學方面產生著越來越重要的影響，同時在航天、天文等高精尖領域的應用廣泛性和重要性也得到了越來越多的關注和研究。

中階梯光柵是一種特殊的閃耀衍射光柵，具有很高的衍射級次和很大的衍射角，是高檔光譜儀器中的一種重要色散元件，利用其較少的線密度和較大的閃耀角工作在較高的閃耀級次，具有很高的光譜分辨率和色散率，實現全光譜閃耀的目的。

在中階梯光柵光譜儀器中，一般選用面陣CCD作為探測器，由于使用了很高衍射級次光譜的信息，因此中階梯光柵的閃耀角有微量誤差，光譜能量分布在面陣CCD上就會有很明顯的偏差，影響探測結果。因此，對中階梯光柵的閃耀角精度要求很高，對于一般電感耦合等離子體原子發射光譜儀（ICP），閃耀角誤差需要控制在±0.1°之內。目前，制作中階梯光柵有兩種常用的方式，刻劃和復制。刻劃中階梯光柵時，由于刻刀角度、Al膜彈塑性變形等因素無法保證閃耀角達到要求精度；復制中階梯光柵時，由于環氧樹脂膠的冷卻收縮，也無法使閃耀角達到要求精度。為了得到符合要求的中階梯光柵，在制作完成的中階梯光柵中，經過檢測挑選出符合使用要求的中階梯光柵，而其余的中階梯光柵就無法使用，造成很大的浪費，提高了儀器的成本。

技術實現要素：

本發明是針對中階梯光柵加工次品率高的問題，提出了一種未達到精度要求的中階梯光柵閃耀角再次精密加工方法, 包括閃耀角偏小和閃耀角偏大兩種誤差的精密加工，使得昂貴的未達到要求的中階梯光柵可以重新使用，降低儀器的制造成本。

本發明的技術方案為：一種未達到精度要求的中階梯光柵閃耀角再次精密加工方法，包括閃耀角偏小和閃耀角偏大兩種誤差的精密加工，

閃耀角偏小精密加工步驟如下：

1）、將一塊閃耀角偏小的中階梯光柵放置在旋轉平臺上，調整旋轉平臺的角度，使光柵面向離子束，光柵面與離子束呈90°-θ_b的角度，θ_b為設計時要求的閃耀角，并且非閃耀面與離子束平行；

2）、打開離子束，開始在閃耀面上進行Al原子沉積，以設計的轉動速率轉動旋轉平臺，靠近基底的一端漸漸被下方鄰近的閃耀面遮擋，轉動速率由沉積速率和中階梯光柵的槽形參數確定，直到轉動旋轉平臺回到水平面，即光柵面與離子束平行；

3）、沉積結束，閃耀角修復完成；

閃耀角偏大精密加工步驟與閃耀角偏小精密加工步驟相同，僅是Al原子沉積變為離子束刻蝕即可實現閃耀角修復。

本發明的有益效果在于：本發明未達到精度要求的中階梯光柵閃耀角再次精密加工方法，在傳統方法制作的中階梯光柵的基礎上，通過Al原子沉積和離子束刻蝕修復閃耀角，實現每一塊中階梯光柵都能正常使用。

附圖說明

圖1為本發明中階梯光柵閃耀角偏小時Al原子沉積修復閃耀角的示意圖；

圖2為本發明中階梯光柵閃耀角偏大時離子束刻蝕修復閃耀角的示意圖。

具體實施方式

如圖1所示中階梯光柵閃耀角偏小時Al原子沉積修復閃耀角的具體步驟是：

a、將一塊閃耀角偏小的中階梯光柵放置在旋轉平臺12上，調整旋轉平臺12的角度，使光柵面向離子束11，光柵面13與離子束11呈（90°-θ_b）的角度，θ_b為理論計算的閃耀角（θ_b是每一塊中階梯光柵設計時的閃耀角，需要修復達到的角度，閃耀角有偏差其實就是和θ_b相比較有偏差），并且非閃耀面14與離子束11平行；

b、打開離子束11，開始沉積時以設計的轉動速率轉動旋轉平臺12（轉動速率由沉積速率和中階梯光柵的槽形參數確定），直到轉動旋轉平臺12回到水平面19，即光柵面13與離子束11平行；

c、沉積結束，閃耀角修復完成。

轉動過程中閃耀面15上有Al原子沉積，并且靠近基底的一端會漸漸被下方鄰近的閃耀面遮擋，遠離基底的一端沉積的時間最長，因此遠離基底的一端沉積的Al最多，靠近基底的一端沉積的Al最少，呈現一個三角形形狀，新的閃耀面16形成，光柵的閃耀角由原來的閃耀角17增大到閃耀角18。使用光柵的時候，一般不使用最邊緣的區域，只需要中間一塊區域能正常使用即可，所以邊緣的一個槽的閃耀角未達到要求不影響使用。

如圖2所示，中階梯光柵閃耀角偏大時離子束刻蝕修復閃耀角的具體步驟是：

a、將一塊閃耀角偏大的中階梯光柵放置在旋轉平臺22上，調整旋轉平臺22的角度，使光柵面向離子束21，光柵面23與離子束21呈（90°-θ_b）的角度，θ_b為理論計算的閃耀角，并且非閃耀面24與離子束21平行；

b、打開離子束21，開始刻蝕時以設計的轉動速率轉動旋轉平臺22，直到轉動旋轉平臺22回到水平面29，即光柵面23與離子束21平行；

c、刻蝕結束，閃耀角修復完成。

轉動過程中閃耀面25受到刻蝕，并且靠近基底的一端會漸漸被下方鄰近的閃耀面遮擋，遠離基底的一端受到刻蝕的時間最長，因此遠離基底的一端被刻蝕掉的AL膜量最多，靠近基底的一端被刻蝕掉的AL膜量最少，呈現一個三角形形狀，新的閃耀面26形成，光柵的閃耀角由原來的閃耀角27減小到閃耀角28。