CN117821906A - 一种光学镜片镀膜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学镜片镀膜方法,该方法采用镀膜系统进行工作,该系统包括信息模块、测厚模块和处理模块,所述信息模块与测厚模块和处理模块均电连接,所述信息模块用于对膜层测厚的数据进行储存和统计,并进行分析计算,所述测厚模块用于利用X射线进入膜层后的衍射现象进行膜层的测厚,所述处理模块用于对光学镜片执行准分子激光镀膜,所述处理模块包括准分子激光发射器、金属靶材释放单元、激光聚焦单元、基板承接座,所述金属靶材释放单元与基板承接座机械连接,所述准分子激光发射器与激光聚焦单元机械连接,所述准分子激光发射器用于激发原子或分子产生激光,该方法解决了当前实用性差的问题。
Description
技术领域
本发明属于镀膜技术领域,具体涉及一种光学镜片镀膜方法。
背景技术
准分子激光镀膜是一种利用准分子激光进行薄膜沉积的方法。它利用激光束直接照射在靶材表面,使靶材表面的物质蒸发和离子化,并沉积到基底材料上形成薄膜。光学镜片在干涉仪中使用时需要具有一定规律的反射区域阵列,将光学镜片的表面均匀划分为网格状的区域,可以有效地控制和调整光学薄膜的厚度分布。这种划分通过在镀膜过程中使用准分子激光在镀膜前对镜片进行微小刻槽来实现。
镀膜时需要时刻对膜层进行测厚,业内采用的一种方法是利用X射线进入膜层后的衍射现象,通过对衍射角度进行测量,可以得到膜层的厚度,但X射线在多次测量时可能会照射至反射区域阵列的槽区,这里相比于反射区角度会因为膜层偏厚而变大,因此无法确定是膜层本身厚度偏大还是照射至槽区的因素导致X射线的衍射角度变大,不能准确反应膜层的厚度,实用性差。该现象成为本领域人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的集材装置一种光学镜片镀膜方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种光学镜片镀膜方法,该方法采用镀膜系统进行工作,该系统包括信息模块、测厚模块和处理模块,所述信息模块与测厚模块和处理模块均电连接,所述信息模块用于对膜层测厚的数据进行储存和统计,并进行分析计算,所述测厚模块用于利用X射线进入膜层后的衍射现象进行膜层的测厚,所述处理模块用于对光学镜片执行准分子激光镀膜。
本发明进一步说明,所述处理模块包括准分子激光发射器、金属靶材释放单元、激光聚焦单元、基板承接座,所述金属靶材释放单元与基板承接座机械连接,所述准分子激光发射器与激光聚焦单元机械连接,所述准分子激光发射器用于激发原子或分子产生激光,所述激光聚焦单元用于将激光束聚焦到靶材上,所述金属靶材释放单元用于释放金属靶材并沉积到光学镜片表面,所述基板承接座用于放置待镀膜的光学镜片;
所述测厚模块包括X射线发射单元、X射线接收单元、反射区域规划模块、X射线控制模块、面积计算模块,所述反射区域规划模块与面积计算模块电连接,所述X射线控制模块与X射线发射单元电连接,所述X射线发射单元用于向光学镜片上的膜层提供X射线束的发射源,所述X射线接收单元用于接收经过膜层衍射的X射线,所述X射线控制模块用于控制X射线向光学镜片的入射位置,所述反射区域规划模块用于根据设计参数对光学镜片上的平面区域及槽区进行区域的划分,所述面积计算模块用于根据划分的区域对平面区域及槽区的面积占比进行计算;
所述信息模块包括衍射分析模块、激光控制模块、数据储存模块,所述衍射分析模块与X射线接收单元电连接,所述数据储存模块与衍射分析模块和X射线接收单元电连接,所述激光控制模块与激光聚焦单元电连接,所述衍射分析模块用于根据X射线的衍射光线角度进行膜层厚度的分析,所述激光控制模块用于控制准分子激光束的方向和强度,所述数据储存模块用于存储光学镜片的历史厚度数据和X射线的衍射角度数据。
本发明进一步说明,包括以下主要步骤:
S1、选择合适的金属材料作为靶材,并将其制成均匀的薄片或块体,并放置于金属靶材释放单元上;
S2、准备光学镜片并进行表面清洁和处理,以确保薄膜能够牢固附着在基底上;
S3、将准分子激光器对准靶材的表面,以一定的能量密度和扫描速度照射靶材,蒸发和离子化的物质沉积在基底材料上形成薄膜;
S4、将光学镜片的表面均匀划分为网格状的区域,并根据工艺需求将平面区域和槽区进行划分;
S5、利用X射线进入膜层后的衍射现象,通过对衍射角度进行分析,得到未校准的膜层厚度;
S6、将得到的膜层厚度根据平面区域和槽区的占比进行改正,得出准确的膜层厚度,与设定的膜层厚度做对比,决定是否继续进行镀膜工作。
本发明进一步说明,上述步骤S4中,对平面区域和槽区的划分具体如下:根据光学镜片的设计工艺将光学镜片的表面能够反射光线的区域进行网格状划分,形成反射区域阵列,令光学镜片反射区域阵列的某个平面区域的长度为,则平面区域面积为/>,与其相邻的槽区宽度为/>,则槽区的面积为/>。
本发明进一步说明,上述步骤S5中,未校准的膜层厚度测量方法为:由于膜层和光学镜片都会对发射到光学镜片表面的X射线的衍射角度进行影响,而光学镜片的影响值始终为定值,膜层的影响值会随着膜层的厚度进行变化,膜层越厚,衍射角度越大,因此发射到槽区的X射线会造成更大角度的偏转,当X射线发射到光学膜片的入射角度为时,测得的衍射角度为/>,只有光学镜片时的衍射角度为定值/>,设膜层厚度为/>,则膜层造成的角度偏转值为/>,其中/>为膜层厚度与衍射角度的换算系数,为常数值,所以/>,根据此式算出未校准的膜层厚度/>。
本发明进一步说明,上述步骤S6中,平面区域和槽区的占比改正具体包括:由于X射线是随机入射的,入射到平面区域和槽区的概率比值为平面区域和槽区的面积比值,其中入射到平面区域的概率为,入射到槽区的概率为/>,当槽区的面积越大时,X射线更容易入射到槽区而造成更大的衍射角度/>的测量偏差,当槽区的面积越小时,X射线更容易入射到平面区域而造成更小的衍射角度/>的测量偏差。
本发明进一步说明,上述步骤S6中,准确的膜层厚度得出的具体方法为:经过多次测量会得出衍射角度的集合,将所有测出的/>进行平均,得出平均值/>,其中/>为测量的次数,衍射角度/>的修正角度/>。
本发明进一步说明,上述步骤S6中,与设定的膜层厚度做对比的方法为:将计算得出的修正角度代入膜层厚度/>的计算公式,得出正确的膜层厚度,公式修正后为,计算出膜层厚度/>值,当膜层厚度/>达到需要的膜层厚度时,停止准分子激光器的工作,镀膜工作停止。
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:本发明,根据光学镜片上反射区域阵列的排布规则,对X射线进入膜层后衍射时反射的角度进行不同程度的计算调整,来明确是因为网格状的区域之间的微小槽区的宽度变化造成衍射角度变大,还是由于膜层偏厚造成的衍射角度偏大,对膜层厚度进行针对性改正,更准确地指导光学镜片的镀膜工作。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明的反射区域划分原理示意图;
图2是本发明的膜层厚度测量原理示意图;
图3是本发明的模块示意图。
具体实施方式
以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3,本发明提供技术方案:一种光学镜片镀膜方法,该方法采用镀膜系统进行工作,该系统包括信息模块、测厚模块和处理模块,信息模块与测厚模块和处理模块均电连接,信息模块用于对膜层测厚的数据进行储存和统计,并进行分析计算,测厚模块用于利用X射线进入膜层后的衍射现象进行膜层的测厚,处理模块用于对光学镜片执行准分子激光镀膜;
处理模块包括准分子激光发射器、金属靶材释放单元、激光聚焦单元、基板承接座,金属靶材释放单元与基板承接座机械连接,准分子激光发射器与激光聚焦单元机械连接,准分子激光发射器用于激发原子或分子产生激光,激光聚焦单元用于将激光束聚焦到靶材上,金属靶材释放单元用于释放金属靶材并沉积到光学镜片表面,基板承接座用于放置待镀膜的光学镜片;
测厚模块包括X射线发射单元、X射线接收单元、反射区域规划模块、X射线控制模块、面积计算模块,反射区域规划模块与面积计算模块电连接,X射线控制模块与X射线发射单元电连接,X射线发射单元用于向光学镜片上的膜层提供X射线束的发射源,X射线接收单元用于接收经过膜层衍射的X射线,X射线控制模块用于控制X射线向光学镜片的入射位置,反射区域规划模块用于根据设计参数对光学镜片上的平面区域及槽区进行区域的划分,面积计算模块用于根据划分的区域对平面区域及槽区的面积占比进行计算;
信息模块包括衍射分析模块、激光控制模块、数据储存模块,衍射分析模块与X射线接收单元电连接,数据储存模块与衍射分析模块和X射线接收单元电连接,激光控制模块与激光聚焦单元电连接,衍射分析模块用于根据X射线的衍射光线角度进行膜层厚度的分析,激光控制模块用于控制准分子激光束的方向和强度,数据储存模块用于存储光学镜片的历史厚度数据和X射线的衍射角度数据;
包括以下主要步骤:
S1、选择合适的金属材料作为靶材,并将其制成均匀的薄片或块体,并放置于金属靶材释放单元上;
S2、准备光学镜片并进行表面清洁和处理,以确保薄膜能够牢固附着在基底上;
S3、将准分子激光器对准靶材的表面,以一定的能量密度和扫描速度照射靶材,蒸发和离子化的物质沉积在基底材料上形成薄膜;
S4、将光学镜片的表面均匀划分为网格状的区域,并根据工艺需求将平面区域和槽区进行划分;
S5、利用X射线进入膜层后的衍射现象,通过对衍射角度进行分析,得到未校准的膜层厚度;
S6、将得到的膜层厚度根据平面区域和槽区的占比进行改正,得出准确的膜层厚度,与设定的膜层厚度做对比,决定是否继续进行镀膜工作;
上述步骤S4中,对平面区域和槽区的划分具体如下:根据光学镜片的设计工艺将光学镜片的表面能够反射光线的区域进行网格状划分,形成反射区域阵列,令光学镜片反射区域阵列的某个平面区域的长度为,则平面区域面积为/>,与其相邻的槽区宽度为/>,则槽区的面积为/>;
上述步骤S5中,未校准的膜层厚度测量方法为:由于膜层和光学镜片都会对发射到光学镜片表面的X射线的衍射角度进行影响,而光学镜片的影响值始终为定值,膜层的影响值会随着膜层的厚度进行变化,膜层越厚,衍射角度越大,因此发射到槽区的X射线会造成更大角度的偏转,当X射线发射到光学膜片的入射角度为时,测得的衍射角度为/>,只有光学镜片时的衍射角度为定值/>,设膜层厚度为/>,则膜层造成的角度偏转值为/>,其中/>为膜层厚度与衍射角度的换算系数,为常数值,所以/>,根据此式算出未校准的膜层厚度/>;
上述步骤S6中,平面区域和槽区的占比改正具体包括:由于X射线是随机入射的,入射到平面区域和槽区的概率比值为平面区域和槽区的面积比值,其中入射到平面区域的概率为,入射到槽区的概率为/>,当槽区的面积越大时,X射线更容易入射到槽区而造成更大的衍射角度/>的测量偏差,当槽区的面积越小时,X射线更容易入射到平面区域而造成更小的衍射角度/>的测量偏差;
上述步骤S6中,准确的膜层厚度得出的具体方法为:经过多次测量会得出衍射角度的集合,将所有测出的/>进行平均,得出平均值/>,其中/>为测量的次数,衍射角度的修正角度/>。
上述步骤S6中,与设定的膜层厚度做对比的方法为:将计算得出的修正角度代入膜层厚度/>的计算公式,得出正确的膜层厚度,公式修正后为/>,计算出膜层厚度/>值,当膜层厚度/>达到需要的膜层厚度时,停止准分子激光器的工作,镀膜工作停止。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“ 上”、“ 下”、“ 前”、“ 后”、“ 左”、“右”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
最后需要指出的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种光学镜片镀膜方法,其特征在于:该方法采用镀膜系统进行工作,该系统包括信息模块、测厚模块和处理模块,所述信息模块与测厚模块和处理模块均电连接,所述信息模块用于对膜层测厚的数据进行储存和统计,并进行分析计算,所述测厚模块用于利用X射线进入膜层后的衍射现象进行膜层的测厚,所述处理模块用于对光学镜片执行准分子激光镀膜;
所述处理模块包括准分子激光发射器、金属靶材释放单元、激光聚焦单元、基板承接座,所述金属靶材释放单元与基板承接座机械连接,所述准分子激光发射器与激光聚焦单元机械连接,所述准分子激光发射器用于激发原子或分子产生激光,所述激光聚焦单元用于将激光束聚焦到靶材上,所述金属靶材释放单元用于释放金属靶材并沉积到光学镜片表面,所述基板承接座用于放置待镀膜的光学镜片;
所述测厚模块包括X射线发射单元、X射线接收单元、反射区域规划模块、X射线控制模块、面积计算模块,所述反射区域规划模块与面积计算模块电连接,所述X射线控制模块与X射线发射单元电连接,所述X射线发射单元用于向光学镜片上的膜层提供X射线束的发射源,所述X射线接收单元用于接收经过膜层衍射的X射线,所述X射线控制模块用于控制X射线向光学镜片的入射位置,所述反射区域规划模块用于根据设计参数对光学镜片上的平面区域及槽区进行区域的划分,所述面积计算模块用于根据划分的区域对平面区域及槽区的面积占比进行计算;
所述信息模块包括衍射分析模块、激光控制模块、数据储存模块,所述衍射分析模块与X射线接收单元电连接,所述数据储存模块与衍射分析模块和X射线接收单元电连接,所述激光控制模块与激光聚焦单元电连接,所述衍射分析模块用于根据X射线的衍射光线角度进行膜层厚度的分析,所述激光控制模块用于控制准分子激光束的方向和强度,所述数据储存模块用于存储光学镜片的历史厚度数据和X射线的衍射角度数据。
2.根据权利要求1所述的一种光学镜片镀膜方法,其特征在于:包括以下主要步骤:
S1、选择合适的金属材料作为靶材,并将其制成均匀的薄片或块体,并放置于金属靶材释放单元上;
S2、准备光学镜片并进行表面清洁和处理,以确保薄膜能够牢固附着在基底上;
S3、将准分子激光器对准靶材的表面,以一定的能量密度和扫描速度照射靶材,蒸发和离子化的物质沉积在基底材料上形成薄膜;
S4、将光学镜片的表面均匀划分为网格状的区域,并根据工艺需求将平面区域和槽区进行划分;
S5、利用X射线进入膜层后的衍射现象,通过对衍射角度进行分析,得到未校准的膜层厚度;
S6、将得到的膜层厚度根据平面区域和槽区的占比进行改正,得出准确的膜层厚度,与设定的膜层厚度做对比,决定是否继续进行镀膜工作。
3.根据权利要求2所述的一种光学镜片镀膜方法,其特征在于:上述步骤S4中,对平面区域和槽区的划分具体如下:根据光学镜片的设计工艺将光学镜片的表面能够反射光线的区域进行网格状划分,形成反射区域阵列,令光学镜片反射区域阵列的某个平面区域的长度为,则平面区域面积为/>,与其相邻的槽区宽度为/>,则槽区的面积为/>。
4.根据权利要求3所述的一种光学镜片镀膜方法,其特征在于:上述步骤S5中,未校准的膜层厚度测量方法为:由于膜层和光学镜片都会对发射到光学镜片表面的X射线的衍射角度进行影响,而光学镜片的影响值始终为定值,膜层的影响值会随着膜层的厚度进行变化,膜层越厚,衍射角度越大,因此发射到槽区的X射线会造成更大角度的偏转,当X射线发射到光学膜片的入射角度为时,测得的衍射角度为/>,只有光学镜片时的衍射角度为定值/>,设膜层厚度为/>,则膜层造成的角度偏转值为/>,其中/>为膜层厚度与衍射角度的换算系数,为常数值,所以/>,根据此式算出未校准的膜层厚度/>。
5.根据权利要求4所述的一种光学镜片镀膜方法,其特征在于:上述步骤S6中,平面区域和槽区的占比改正具体包括:由于X射线是随机入射的,入射到平面区域和槽区的概率比值为平面区域和槽区的面积比值,其中入射到平面区域的概率为,入射到槽区的概率为/>,当槽区的面积越大时,X射线更容易入射到槽区而造成更大的衍射角度的测量偏差,当槽区的面积越小时,X射线更容易入射到平面区域而造成更小的衍射角度的测量偏差。
6.根据权利要求5所述的一种光学镜片镀膜方法,其特征在于:上述步骤S6中,准确的膜层厚度得出的具体方法为:经过多次测量会得出衍射角度的集合,将所有测出的/>进行平均,得出平均值/>,其中/>为测量的次数,衍射角度/>的修正角度/>。
7.根据权利要求6所述的一种光学镜片镀膜方法,其特征在于:上述步骤S6中,与设定的膜层厚度做对比的方法为:将计算得出的修正角度代入膜层厚度/>的计算公式,得出正确的膜层厚度,公式修正后为/>,计算出膜层厚度/>值,当膜层厚度/>达到需要的膜层厚度时,停止准分子激光器的工作,镀膜工作停止。
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