專利名稱：一種中階梯光柵的復(fù)制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于母光柵和光柵毛坯復(fù)制中階梯光柵的復(fù)制方法。
背景技術(shù)：
中階梯光柵由于形狀像階梯而得名，它具有良好的閃耀槽型和較大的光柵間距。 中階梯光柵可以使高級(jí)次的光譜得到最大的相對(duì)光強(qiáng)，并兼有高的分辨率。中階梯光柵采用與一般光柵不同的方法來(lái)提高分辨率，在一般光柵中，光譜級(jí)次K小,刻槽總數(shù)N大,而中階梯光柵中，N小，K大，即中階梯光柵的槽數(shù)少，而光譜的級(jí)次高，這是兩類光柵的區(qū)別。此外，由于中階梯光柵的相對(duì)于單狹縫的階梯高度相對(duì)于波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)是很大的，由它產(chǎn)生的單縫衍射中最大角寬度很小，所以只有一、二個(gè)高級(jí)次光譜出現(xiàn)，這就決定了中階梯光柵適合于研究光譜的超精細(xì)結(jié)構(gòu)，而不像一般光柵那樣用于相當(dāng)寬廣的光譜區(qū)域。
一般中階梯光柵都是由機(jī)械刻劃得到的，而國(guó)內(nèi)該項(xiàng)技術(shù)并不成熟，這就導(dǎo)致中階梯光柵都要從國(guó)外進(jìn)口，研究成本大大提高。光柵復(fù)制技術(shù)的出現(xiàn)，可以解決這一問題， 從國(guó)外購(gòu)買得到的高質(zhì)量的中階梯光柵通過(guò)光柵復(fù)制，就能獲得性能接近母光柵的復(fù)制光柵。復(fù)制光柵可以成批生產(chǎn)，一塊母光柵在大多數(shù)情況下都可以復(fù)制出質(zhì)量良好的復(fù)制光柵，復(fù)制出的光柵還可作為副母光柵(即第一代光柵)來(lái)進(jìn)行第二代拷貝，這樣的重復(fù)復(fù)制工作一般可以進(jìn)行到第九代。光柵復(fù)制減少了中階梯光柵的購(gòu)買成本，可以較好地滿足生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展對(duì)光柵的需求。
國(guó)內(nèi)通過(guò)真空鍍膜機(jī)對(duì)普通光柵進(jìn)行復(fù)制的工藝雖然已較成熟，但若在制過(guò)過(guò)程中某些環(huán)節(jié)處理不佳，也會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量不好的情況。而相比起普通光柵，中階梯光柵線數(shù)少， 導(dǎo)致其膜厚槽深，而普通的復(fù)制工藝并非專門針對(duì)中階梯光柵，無(wú)法精確控制油量和鋁層厚度，因而若采用普通的復(fù)制工藝，會(huì)導(dǎo)致復(fù)制難以成功。發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述中階梯光柵復(fù)制時(shí)存在的問題，本發(fā)明提供了一種中階梯光柵的復(fù)制方法，改進(jìn)了用于復(fù)制普通光柵的真空鍍膜法，在復(fù)制過(guò)程中精確控制所鍍 油與鍍鋁的量及真空度的高低，對(duì)各數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)中階梯光柵的復(fù)制工作，不僅可以通過(guò)一次復(fù)制就得到性能接近母光柵的中階梯光柵，也可以通過(guò)二次復(fù)制得到槽面有小平面的中階梯光柵。
本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下技術(shù)方案:
本發(fā)明提供一種中階梯光柵的復(fù)制方法，包括以下步驟:
a.將清潔處理好的母光柵裝在真空鍍膜機(jī)的蒸發(fā)室的工具架上，通過(guò)毛細(xì)吸管定標(biāo)精確控制硅油的用量，在第一電極上加上所述硅油，在第二電極上加上鋁絲，將蒸發(fā)電極的位置改到真空鍍膜機(jī)底板中間，通過(guò)標(biāo)定確定修正板的形狀與位置，并安裝晶控膜厚監(jiān)測(cè)儀；
b.鍍油:關(guān)閉蒸發(fā)室抽高真空，當(dāng)達(dá)到第一真空度時(shí)，緩慢增加蒸發(fā)電流對(duì)母光柵進(jìn)行鍍油，得到已鍍油母光柵；
C.鍍鋁:油鍍好后繼續(xù)抽真空，當(dāng)達(dá)到第二真空度時(shí)，緩慢增加蒸發(fā)電流對(duì)已鍍油母光柵進(jìn)行鍍鋁，采用晶控膜厚檢測(cè)儀來(lái)控制所鍍鋁層的厚度，得到已鍍鋁母光柵；
d.將已鍍鋁母光柵送入烘箱中，在一定溫度下保溫一段時(shí)間；
e.去氣泡:將膠粘劑放到真空鍍膜機(jī)中，首先抽低真空一段時(shí)間，接著用離子源轟擊膠粘劑，然后抽高真空一段時(shí)間，接著將處理完成的膠粘劑放到烘箱中，在一定溫度下預(yù)熱，得到預(yù)熱完成的膠粘劑；
f.粘結(jié):將預(yù)熱完成的膠粘劑滴到已鍍鋁母光柵表面，再將已清潔處理好的光柵毛坯壓到已鍍鋁母光柵上，接著將壓塊壓到光柵毛坯上，并一起送入到烘箱中于一定溫度下保溫一定時(shí)間；
g.關(guān)閉烘箱，當(dāng)溫度降至室溫后，將母光柵和壓塊移除，得到中階梯光柵；
h.當(dāng)母光柵有小平面時(shí)，再以第一次復(fù)制得到的中階梯光柵作為母板，重復(fù)步驟a、b、C、d、f、g，進(jìn)行第二次復(fù)制，可以得到槽面有小平面的中階梯光柵。
進(jìn)一步，本發(fā)明的復(fù)制方法，還可以具有這樣的特征，在步驟a中:母光柵清潔處理方法為用皮吹風(fēng)吹掉母光柵表面的灰塵，娃油為5.25毫克,第一電極為一根,第二電極為兩根，在每個(gè)第二電極上都加上一根鋁絲。
進(jìn)一步，本發(fā)明的復(fù)制方法，還可以具有這樣的特征，在步驟b中:第一真空度為 8*10_3Pa，蒸發(fā)電流加至IJ 50A。
進(jìn)一步，本發(fā)明的復(fù)制方法，還可以具有這樣的特征，在步驟c中:第二真空度為 l*10_3Pa，鍍鋁時(shí)先鍍第二電極上的一根鋁絲，當(dāng)鍍完一根鋁絲后，接著抽真空一段時(shí)間，真空度再次回到第二真空度后，接著鍍第二電極上的第二根鋁絲，已鍍鋁母光柵的鋁層的厚度為100-120nm，其誤差在5nm以下。
進(jìn)一步，本發(fā)明的復(fù)制方法，還可以具有這樣的特征，在步驟d中:一定溫度為 60°C，一段時(shí)間為30分鐘。
進(jìn)一步 ，本發(fā)明的復(fù)制方法，還可以具有這樣的特征，在步驟e中:轟擊電流為 100mA，抽低真空和抽高真空的時(shí)間都為7-8分鐘。
另外，本發(fā)明的復(fù)制方法，還可以具有這樣的特征，在步驟f中:光柵毛坯的清潔方法為:先用碳酸鈣擦洗，再用自來(lái)水沖洗，最后用酒精乙醚混合液擦干凈，一定的加壓壓力為每平方厘米50克，一定時(shí)間為4小時(shí)。
發(fā)明的作用與效果
根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于母光柵和光柵毛坯復(fù)制中階梯光柵的復(fù)制方法，通過(guò)在毛細(xì)吸管上的對(duì)應(yīng)刻度定標(biāo)來(lái)確定油的質(zhì)量，以此來(lái)精確控制油量；通過(guò)將蒸發(fā)電極的位置改到鍍膜機(jī)底板中間，再安放修正板，通過(guò)標(biāo)定來(lái)確定修正板的形狀與位置，使所鍍鋁層的厚度更均勻；再通過(guò)安裝晶控膜厚監(jiān)測(cè)儀來(lái)控制所鍍鋁層的厚度，以此來(lái)獲得所需要的鋁層厚度并將厚度均勻性誤差控制在5nm以下；通過(guò)嚴(yán)格檢測(cè)真空度，提高所鍍油層與所鍍鋁層的質(zhì)量，進(jìn)而提高所復(fù)制的中階梯光柵的質(zhì)量，最終得到性能與母光柵十分接近的中階梯光柵。而對(duì)于槽面有小平面的中階梯母光柵，也通過(guò)將第一次復(fù)制得到的復(fù)制光柵作為母光柵再一次進(jìn)行復(fù)制，從而得到具有小平面的中階梯光柵。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中中階梯光柵復(fù)制過(guò)程的示意圖。
圖2是本發(fā)明的實(shí)施例中真空鍍膜機(jī)的示意圖。
圖3是本發(fā)明的實(shí)施例中槽面有小平面的中階梯光柵通過(guò)二次復(fù)制得到復(fù)制光柵的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下參照附圖對(duì)本發(fā)明所涉及的中階梯光柵的復(fù)制方法做詳細(xì)闡述。
采用本發(fā)明的一種中階梯光柵的復(fù)制方法，包括以下步驟:
首先對(duì)母光柵10和光柵毛坯11進(jìn)行清潔處理，母光柵表面一定要清潔，否則母光柵本身表面的外加缺陷就會(huì)復(fù)制到光柵毛坯上，進(jìn)而影響復(fù)制光柵的表面質(zhì)量，以及用復(fù)制光柵做測(cè)試得到的光譜質(zhì)量。母光柵的清潔方法是:用皮吹風(fēng)吹掉母光柵表面的灰塵； 為提高復(fù)制光柵的牢固度，還需對(duì)光柵毛坯進(jìn)行徹底的清潔處理，其清潔方法是:先用碳酸鈣擦洗光柵毛坯，再用自來(lái)水對(duì)其沖洗，最后用酒精乙醚混合液擦干凈。
根據(jù)圖2，將清潔處理好的母光柵裝在真空鍍膜機(jī)(DM-450A) 20的蒸發(fā)室的工具架21上，通過(guò)毛細(xì)吸管定標(biāo)精確控制硅油的用量。硅油用量對(duì)光柵復(fù)制過(guò)程影響很大，鍍油量過(guò)多，會(huì)損害對(duì)光柵質(zhì)量，而鍍油量過(guò)少，會(huì)導(dǎo)致母光柵和復(fù)制光柵分離困難，因此通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，確定在第一電極上加上5.25毫克硅油。接著在兩根第二電極上分別加上一根鋁絲。為了保證鍍膜均一性，將蒸發(fā)電極23的位置改到所述真空鍍膜機(jī)底板中間，再通過(guò)標(biāo)定來(lái)確定修正板22的形狀與位置，并通過(guò)安裝晶控膜厚監(jiān)測(cè)儀來(lái)控制所需鋁層的厚度。
根據(jù)圖1，在鍍油時(shí)，真空度過(guò)高會(huì)使油珠濺失，而真空度過(guò)低則會(huì)使光柵表面發(fā)黑，選擇在真空度為8*10_3Pa時(shí)鍍油。關(guān)閉蒸發(fā)室抽高真空，當(dāng)真空度達(dá)到8*10_3Pa時(shí)，對(duì)所述母光柵進(jìn)行鍍油12，為了防止油珠濺失，緩慢增加蒸發(fā)電流到50A，得到已鍍油母光柵13 ;油鍍好后繼續(xù)抽真空，在鍍鋁時(shí)，真空度越高，鋁層的質(zhì)量越好，因此選擇真空度為 l*10_3Pa時(shí)鍍鋁。當(dāng)真空度到達(dá)l*10_3Pa時(shí)，對(duì)所述母光柵進(jìn)行鍍鋁14，緩慢增加蒸發(fā)電流到50A，先鍍第二電極上的一根鋁絲，當(dāng)鍍完一根鋁絲后，接著抽真空，使真空度回到第二真空度l*10_3Pa，接著鍍第二電極上的第二根鋁絲，得到已鍍鋁母光柵15，鋁層的厚度為 100-120nm,其誤差在5nm以下。將已鍍鋁母光柵送入烘箱中保溫，保溫溫度為60°C，保溫時(shí)間為30min。
對(duì)于配置好的膠粘劑16，里面會(huì)存在一些小氣泡，如果不對(duì)其進(jìn)行處理，在進(jìn)行光柵復(fù)制時(shí)就會(huì)破壞光柵母板及所復(fù)制的光柵，使復(fù)制實(shí)驗(yàn)失敗。因此需將膠粘劑放到真空鍍膜機(jī)中去氣泡，首先抽低真空7-8分鐘，接著用離子源轟擊所述膠粘劑，轟擊電流控制在 100mA，然后抽高真空7-8分鐘，接著將處理完成的膠粘劑放到烘箱中保溫，保溫溫度同已鍍鋁母光柵的保溫溫度一致，為60°C，保溫時(shí)間為1-2分鐘。
將處理完成的膠粘劑滴到已鍍鋁母光柵表面，再將已清潔處理好的光柵毛坯慢慢壓到所述處理完成的膠黏劑上，先將光柵毛坯的一邊與母光柵重合·，再傾斜一小角度慢慢放下光柵毛坯，以免產(chǎn)生氣泡，然后按壓使膠展開直至充滿整個(gè)夾層，為了使膠層盡量薄而均勻，讓其充分接觸光柵刻槽，以減少固化過(guò)程中的變形，增加粘結(jié)牢固度，需要適量加壓， 一般壓力為每平方厘米50克，將壓塊17壓到所述光柵毛坯上，得到待分離的光柵毛坯18 ；
將待分離的光柵毛坯放在烘箱中保溫，保溫溫度為60°C，保溫時(shí)間為4小時(shí)左右。 烘箱慢慢冷卻后，用刮削或磨削的方法，清除倒角部分積存的固化的膠粘劑，然后用專門的分離夾具進(jìn)行分離，分離好后，對(duì)倒角部分精細(xì)地加以修磨，即可得到外表美觀的復(fù)制光柵 19。
根據(jù)圖3，當(dāng)母光柵24有小平面時(shí)，用第一次復(fù)制得到的中階梯光柵作為母板25， 重復(fù)步驟以上步驟，進(jìn)行二次復(fù)制，可以得到有小平面的中階梯光柵26。
實(shí)施例作用與效果
根據(jù)本實(shí)施例涉及的一種中階梯光柵的復(fù)制方法，可以通過(guò)在毛細(xì)吸管上定標(biāo)來(lái)確定對(duì)應(yīng)刻度的油的質(zhì)量，以此來(lái)精確控制油量在5.25毫克；通過(guò)將蒸發(fā)電極的位置改到鍍膜機(jī)底板中間，再安放修正板，通過(guò)標(biāo)定來(lái)確定修正板的形狀與位置，使所鍍鋁層的厚度更均勻，再通過(guò)安裝晶控膜厚監(jiān)測(cè)儀來(lái)控制所鍍鋁層的厚度，以此來(lái)獲得所需要的鋁層厚度為100-120nm并將厚度均勻性誤差控制在5nm以下；通過(guò)嚴(yán)格控制第一真空度為 8*10_3Pa，第二真空度為l*10_3Pa，提高所鍍油層與所鍍鋁層的質(zhì)量，進(jìn)而得到了性能與母光柵十分接近的中階梯光柵，當(dāng)母光柵的槽面有小平面時(shí)，通 過(guò)二次復(fù)制，可以得到槽面有小平面的中階梯光柵。
權(quán)利要求
1.一種基于母光柵和毛坯復(fù)制中階梯光柵的復(fù)制方法，其特征在于，包括以下步驟a.將清潔處理好的所述母光柵裝在真空鍍膜機(jī)的蒸發(fā)室的工具架上，通過(guò)毛細(xì)吸管定標(biāo)精確控制硅油的用量，在第一電極上加上所述硅油，在第二電極上加上鋁絲，將蒸發(fā)電極的位置改到所述真空鍍膜機(jī)底板中間，通過(guò)標(biāo)定確定修正板的形狀與位置，并安裝晶控膜厚監(jiān)測(cè)儀；b.鍍油關(guān)閉蒸發(fā)室抽高真空，當(dāng)達(dá)到第一真空度時(shí)，緩慢增加蒸發(fā)電流對(duì)所述母光柵進(jìn)行鍍油，得到已鍍油母光柵；c.鍍鋁油鍍好后繼續(xù)抽真空，當(dāng)達(dá)到第二真空度時(shí)，緩慢增加蒸發(fā)電流對(duì)所述已鍍油母光柵進(jìn)行鍍鋁，采用晶控膜厚檢測(cè)儀來(lái)控制所鍍鋁層的厚度，得到已鍍鋁母光柵；d.將所述已鍍鋁母光柵送入烘箱中，在一定溫度下保溫一段時(shí)間；e.去氣泡將膠粘劑放到所述真空鍍膜機(jī)中，首先抽低真空一段時(shí)間，接著用離子源轟擊所述膠粘劑，然后抽高真空一段時(shí)間，接著將處理完成的膠粘劑放到烘箱中，在所述一定溫度下預(yù)熱，得到預(yù)熱完成的膠粘劑；f.粘結(jié)將所述預(yù)熱完成的膠粘劑滴到所述已鍍鋁母光柵表面，再將已清潔處理好的所述光柵毛坯壓到所述已鍍鋁母光柵上，接著將壓塊壓到所述光柵毛坯上，并一起送入到烘箱中于所述一定溫度下保溫一定時(shí)間；g.關(guān)閉烘箱，當(dāng)溫度降至室溫后，將所述母光柵和所述壓塊移除，得到所述中階梯光h.當(dāng)所述母光柵有小平面時(shí)，再以第一次復(fù)制得到的所述復(fù)制光柵作為母板，重復(fù)步驟a、b、C、d、f、g，進(jìn)行第二次復(fù)制，可以得到槽面有小平面的中階梯光柵。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中階梯光柵的復(fù)制方法，其特征在于，在步驟a中所述母光柵清潔處理方法為用皮吹風(fēng)吹掉所述母光柵表面的灰塵，所述硅油為5. 25毫克，所述第一電極為一根，所述第二電極為兩根，在每個(gè)所述第二電極上都加上一根所述鋁絲。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中階梯光柵的復(fù)制方法，其特征在于，在步驟b中所述第一真空度為8*10_3Pa，所述蒸發(fā)電流加到50A。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對(duì)中階梯光柵的復(fù)制方法，其特征在于，在步驟c中所述第二真空度為l*10_3Pa，鍍鋁時(shí)先鍍所述第二電極上的一根鋁絲，當(dāng)鍍完一根鋁絲后，接著抽真空一段時(shí)間，真空度再次回到所述第二真空度后，接著鍍所述第二電極上的第二根鋁絲， 所述已鍍鋁母光柵的鋁層的厚度為100-120nm，其誤差在5nm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對(duì)中階梯光柵的復(fù)制方法，其特征在于，在步驟d中所述一定溫度為60°C，所述一段時(shí)間為30分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的對(duì)中階梯光柵的復(fù)制方法，其特征在于，在步驟e中所述轟擊電流為100mA，所述抽低真空和抽高真空的時(shí)間都為7-8分鐘。根據(jù)權(quán)利要求I所述的對(duì)中階梯光柵的復(fù)制方法，其特征在于，在步驟f中所述光柵毛坯的清潔方法為先用碳酸鈣擦洗，再用自來(lái)水沖洗，最后用酒精乙醚混合液擦干凈，所述一定的加壓壓力為每平方厘米50克，所述一定時(shí)間為4小時(shí)。
全文摘要
一種中階梯光柵的復(fù)制方法，包括以下步驟a.將母光柵裝在真空鍍膜機(jī)中，通過(guò)毛細(xì)吸管定標(biāo)精確控制硅油的用量，在電極上加上硅油和鋁絲，將蒸發(fā)電極的位置改到真空鍍膜機(jī)底板中間，確定修正板的形狀與位置，安裝晶控膜厚監(jiān)測(cè)儀；b.當(dāng)達(dá)到第一真空度時(shí)，對(duì)母光柵進(jìn)行鍍油；c.油鍍好后繼續(xù)抽真空，當(dāng)達(dá)到第二真空度時(shí)，對(duì)已鍍油母光柵進(jìn)行鍍鋁d. 將已鍍鋁母光柵送入烘箱中保溫；e.將膠粘劑去氣泡并放到烘箱中預(yù)熱；f.將處理完成的膠粘劑滴到已鍍鋁母光柵表面，再將已清潔處理好的光柵毛坯壓到膠黏劑上，接著將壓塊壓到光柵毛坯上，并送入烘箱保溫；g.移除母光柵和壓塊，得到中階梯光柵。
文檔編號(hào)G02B5/18GK103255387SQ201310085578
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月16日
發(fā)明者李柏承, 黃元申, 韓姍, 徐邦聯(lián), 凌進(jìn)中, 王 琦, 張大偉, 陳忠濤 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)