DD287108A5 - METHOD FOR PRODUCING RADIATION-RESISTANT GRID STRUCTURES, ESPECIALLY FOR HOLOGRAPHIC GRIDS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von strahlungsfesten Gitterstrukturen, insbesondere fuer holografische Gitter. Die Erfindung ist anwendbar fuer holografische Gitterstrukturen in optischen Systemen mit hohen Lichtleistungen und als Praegematrize. Das erfindungsgemaesze Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dasz die mit einer leitenden Schicht versehene Oberflaeche einer Gitterstruktur eines in bekannter Weise hergestellten Gitters in eine schichtweise aufgebrachte Metallschicht invertiert wird. Das Aufbringen der Metallschicht erfolgt mittels eines galvanischen Bades in mehreren Arbeitsgaengen. Durch das beschriebene Verfahren wird eine Verbesserung der Strahlungsfestigkeit der Gitterstrukturen bei einem relativ geringen Streulichtanteil, hoeheren Zerstoerungsschwellen und besseren Moeglichkeiten der Anpassung und Variabilitaet der Strukturtiefen erreicht. Fig. 1{holografische Gitter, strahlungsfest; Invertierung; Metallschicht, gut leitend; galvanisches Bad}The invention relates to a method for producing radiation-resistant grating structures, in particular for holographic gratings. The invention is applicable to holographic grating structures in optical systems with high light powers and as Praegematrize. The method according to the invention is characterized in that the surface of a lattice structure of a lattice structure produced in a known manner, which is provided with a conductive layer, is inverted into a layered metal layer. The application of the metal layer by means of a galvanic bath in several Arbeitsgaengen. The described method achieves an improvement in the radiation resistance of the lattice structures with a relatively low scattered light component, higher damage thresholds and better possibilities of adaptation and variability of the structure depths. Fig. 1 {holographic grating, radiation-resistant; inversion; Metal layer, good conducting; galvanic bath}
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Die Erfindung Ist anwendbar für Gitterstrukturen, insbesondere für holografische Gitter, die in optischen Systemen mit hohen Lichtleistungen eingesetzt werden, wie z.B. in Strahlführungssystemen für lithographische Prozesse oder laserinduzierte Kernfusion, aber auch in der Werkstoffprüfung und Materialkontrolle sowie für Effektbeleuchtung und als Prägematrize.The invention is applicable to lattice structures, in particular holographic gratings used in high power optical systems, e.g. in beam guidance systems for lithographic processes or laser-induced thermonuclear fusion, but also in material testing and material control as well as for effect lighting and as an embossing die.
Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art
Bei der Anwendung von Gitterstrukturen wird die disperse und die abbildende Wirkung dieser Bauelemente ausgenutzt. Daher werden Gitterstrukturen als disperse Elemente in Spektrometern, in Laserresonatoren zur Frequenzstabilisierung und Bandbreiteneinengung und zur abbildenden Optik eingesetzt.When using grating structures, the disperse and the imaging effect of these components is exploited. Therefore, grating structures are used as disperse elements in spectrometers, in laser resonators for frequency stabilization and bandwidth narrowing and for imaging optics.
Gitterstrukturen können mechanisch durch Ritzen, holografisch durch Einwirkung eines Interferenzstreifensystems auf eineLattice structures can mechanically by scribing, holographically by the action of an interference fringe system on a
Fotoresistschicht und durch Ätzen über Masken hergestellt werdon.Photoresist layer and made by etching over masks werdon.
Geritzte und geätzte Gitterstrukturen zerstören die Oberfläche des Gitterträgers und führen daherzu hohen Streulichtanteilen im gebeugten Licht. Holografisch hergestellte Gitterstrukturen haben Sinusprofile oder sinusähnliche Profile, die Oberfläche des Gitterträgers bleibt glatt. Der Streulichtanteil dieser Gitterstrukturen liegt zwei bis drei Größenordnungen unter dem der geritzten Gitterstrukturen.Scribe and etched grid structures destroy the surface of the lattice girder and therefore lead to high levels of stray light in the diffracted light. Holographically produced lattice structures have sinusoidal profiles or sinusoidal profiles, the surface of the lattice girder remains smooth. The scattered light component of these grating structures is two to three orders of magnitude below that of the scribed grating structures.
Ein weiterer Vorteil der holografisch hergestellten Gitterstrukturen liegt darin, daß ζ. B. durch Wahl ihrer Furchentiefen und die Lage ihrer Strukturen ihre Eigenschaften beeinflußt werden können.Another advantage of the holographically produced lattice structures is that ζ. B. by choosing their groove depths and the location of their structures their properties can be influenced.
Ein Nachteil der holografischen Gitterstrukturen besteht darin, daß schon bei mittleren Strahlungsleistungen- etwa abA disadvantage of the holographic grating structures is that even at average radiation power- from about
2 r ~ eine Zerstörung der Rcsistschicht auftritt. Deshalb wurden Versuche unternommen, durch Aufbringen von2 r ~ destruction of the Rcsistschicht occurs. Therefore, attempts have been made by applying
dielektrischen Schichten die Strahlungsfesiigkeit zu erhöhen.dielectric layers to increase the Strahlungsfesiigkeit.
(Siehe Ausführungen von L.A. Godfrey, Opt. Comm. 34(1980|108.) Die aufgezeigte Methode führt jedoch zu einer Verringerung der Beugungseffektivität. Die erreichte Strahlungsfestigkeit dieser Strukturen liegt etwas höher als bei geritzten Gitterstrukturen vergleichbarer Linienfrequenz.(See L.A. Godfrey, Opt., Comm., 34 (1980 | 108).) However, the method shown leads to a reduction in diffraction efficiency, and the resulting radiation resistance of these structures is slightly higher than that of scribed lattice structures of comparable line frequency.
Im langwelligen Spektralbereich (um ΙΟ,βμπι) sind strahlungsfeste Gitterstrukturen von YVCN-JOBIN, Firmenkatalog, beschrieben, die in Kup'jr- oder Stahlträger geritzt oder geätzt wurden. Der Streulichtanteil ist beträchtlich, v. iz& diese Me'.iiode im sichtbaren jnd insbesondere im kurzwelligen Spvvctralberoich nicht anwendbar ist.In the long-wave spectral range (around ΙΟ, βμπι) radiation-resistant grating structures of YVCN-JOBIN, company catalog, are described, which were scratched or etched in Kup'jr or steel beam. The proportion of scattered light is considerable, v. iz & this me'.iiode in the visible and in particular in the short-wave Spvvctralberoich not applicable.
in der DE-PS 2715089 ζ jm Anfertigen von Geldkarten wird eir, galvanisch hergestellter Metallabzug von Beugungsgittern kleiner Linienfrequenz (200 und 300 L/mm) aufgezeigt, der auf einen Metallstempel gelötet wird. Bei diesem Verfahren werdenin DE-PS 2715089 ζ jm making money cards eir, galvanically produced metal deduction of diffraction gratings small line frequency (200 and 300 L / mm) is shown, which is soldered to a metal stamp. In this procedure will be
keine besonderen Ansprüche an die Formtreue der invertiorten Gitterstruktur gestellt. Wesentlich ist nur die Erhaltung der Linienfrequenz. Dieses Verfahren kann zur Herstellung strahlungsfester Gitterstrukturen nicht übernommen werden, da die Formtreue der Oberfläche und der Gitterstrukturen selbst dabei nicht erhalten bleibt.no particular demands made on the dimensional accuracy of the inverted grid structure. Essential is only the maintenance of the line frequency. This method can not be adopted for the production of radiation-resistant grating structures, since the form fidelity of the surface and the lattice structures itself is not preserved.
überflächenbeschaffenheit und Beugungseffektivität sowie dem Streulichtverhalten die Strahlungsfestigkeit an Gitterst'.ukturenzu erhöhen.surface texture and diffraction efficiency as well as the scattered light behavior to increase the radiation resistance at Gitterst'.ukturenzen.
galvanisches Bad getaucht. Durch die waagerechte Lage des Gitters werden unerwünschte Strömungskonturen auf derdip galvanic bath. Due to the horizontal position of the grid unwanted flow contours on the
gespült und trockengeschleudert. Zur Verhinderung des Ablösens dieser ersten Schicht werden die Ränder am Gitterträgerversiegelt. Zum Aufbringen einer zweiten metallischen Schicht wird das Gitter mit der bereits beschichteten Seite nach oben ineinen Behälter gelegt und zusammen mit diesem erneut in das zwischenzeitlich sorgfältig gefilterte galvanische Bad getaucht.rinsed and thrown dry. To prevent the detachment of this first layer, the edges are sealed to the lattice girder. For applying a second metallic layer, the grid is placed with the already coated side up in a container and dipped together with this again in the meantime carefully filtered galvanic bath.
ebene Fläche aufweist, fest verbunden und in einem letzten Verfahrensschritt die erfindungsgemäß hergestellte Schicht vomersten Träger abgetrennt.Having flat surface, firmly connected and separated in a last step, the layer according to the invention prepared by the first carrier.
erste und zweite galvanisch aufgebrachte Schicht Kupfer oder als leitende Schicht Silber oder Gold und als erste und zweitefirst and second electroplated layer of copper or as conductive layer silver or gold and as first and second
gekrümmten Flächen befinden.curved surfaces are located.
in bekannter Weise auf einer angepaßten Unterlage anzufertigen.to make in a known manner on a suitable surface.
- ein geringerer Streulichtanteil im Vergleich zu geritzten oder geätzten Gitterstrukturen,a lower proportion of stray light compared to scribed or etched grating structures,
- höhere Zerstörungsschwellen infolge der defektfreien glatton Oberfläche gegenüber geritzten Gittern,- higher destruction thresholds due to the defect-free smooth surface compared to scribed grids,
- jessere Möglichkeiten der Anpassung und Variabilität durch die Wahl der Tiefe der Gitterstrukturen und ihres Verlaufes über den Träger,- more possibilities of adaptation and variability by choosing the depth of the lattice structures and their course over the support,
- bessere Durchstimmbarkeit der Gitterkonstanten bei Erhalt der Beugungseffektivität und Streulichtfreiheit bei Verwendung von Gittern aus elektromechanisch-wandelbarern Material.- Better tunability of the lattice constants while maintaining the diffraction efficiency and freedom from stray light when using gratings made of electromechanically-convertible material.
'Ausfuhrungsbeispiel'exemplary
einen Träger T1, beispielsweise aus Glas, aufgetragen und abschließend mit einer leitenden Schicht SL, im Beispiel Silber, versehen.a support T 1 , for example made of glass, applied and finally provided with a conductive layer SL, in the example silver.
schichtweise aufgetragene Metallschicht guter Wärmeleitfähigkeit invertiert. Dabei sind die wesentlichsten Verfahrensschrittefolgende:layered metal layer of good thermal conductivity inverted. The most important procedural steps are the following:
1. Aufbringen einer ersten Cu-Schicht S( 1. application of a first Cu layer S (
2. Versiegeln dieser Schicht2. Seal this layer
3. Aufbringen einer zweiten Cu-Schicht S]3. Application of a second Cu layer S]
4. Abtrennen der invertierten Schicht4. Separate the inverted layer
5. Nachbehandlung5. Post-treatment
In Fig. 1 ist das galvanische Kupfersulfatbad B mit dem darin befindlichen Gitter G dargestellt. Zum Aufbringen der ersten Kupferschicht Si wird das Gitter G liegend in das galvanische Bad B eingebracht. Durch die horizontale Lage werden unerwünschte Strömungsstrukturen auf der Oberfläche des Gitters G ausgeschlossen. Es wird ein gleichmäßiges Abscheiden der Kupferschicht S1 erzielt. Die Kupferkatode K liegt an der leitenden Schicht SL an und ist mit dem Minuspol der Spannungsquelle verbunden. Die Anode A liegt am Pluspol der Spannungsquelle an. Sie ist aus Reinstkupfer. Das zum Beschichten erforderliche galvanische Kupfersulfatbad B ist immer gleich und setzt sich wie folgt zusammen:In Fig. 1, the galvanic copper sulfate B is shown with the grid G therein. For applying the first copper layer Si, the grating G is placed horizontally in the galvanic bath B. Due to the horizontal position unwanted flow structures on the surface of the grid G are excluded. It is achieved a uniform deposition of the copper layer S 1 . The copper cathode K is applied to the conductive layer SL and is connected to the negative pole of the voltage source. The anode A is connected to the positive pole of the voltage source. She is made of pure copper. The required for coating galvanic copper sulfate B is always the same and is composed as follows:
CuSO1 200 g H2SO4 70gCuSO 2 200 g H 2 SO 4 70g
C6H6OH 50mlC 6 H 6 OH 50ml
H2O ad 11H 2 O ad 11
Die Badtemperatur liegt zwischen 20 und 30°CThe bath temperature is between 20 and 30 ° C
Die Abscheidung erfolgt ansteigend, und zwar The deposition is increasing, and indeed
15Sbei100mA/dm' 15Sbei300mA/dm* 60 S bei 5A/dm2 15Sbei100mA / dm '15Sbei300mA / dm * 60 S at 5A / dm 2
Es wird eine Kupferschicht St von ca. 1 pm abgeschieden. Nach diesem Vorgang wird das Gitter G mit destilliertem Wasser gespült und trockengeschleudert.A copper layer S t of about 1 pm is deposited. After this process, the grid G is rinsed with distilled water and spun dry.
Um ein Abrollen der Kupferschicht Si zu vermeiden, wird diese, wie in Fig. 2 dargestellt, am Außenrand des Trägers Ti versiegelt, im Beispiel durch Tauchen in flüssigtos Paraffin P. Es kann aber auch jedes andere, die Gitterstrukturen nicht angreifende Material verwendet werden.In order to avoid unrolling of the copper layer Si, it is sealed, as shown in FIG. 2, on the outer edge of the carrier Ti, in the example by immersion in liquid paraffin P. However, any other material which does not attack the lattice structures can also be used.
Zum Aufbringen einer zweiten Kupferschicht S2 wird das Gitter mit der Kupferseite nach oben, mit daran aufgesetzter Elektrode als Katode K in einen PVC-Behälter gelegt und mit diesem zusammen in das sorgfältig gefilterte galvanische Kupfersulfatbad B gebracht. Die Anode A befindet sich außerhalb des Behälters im Kupfersulfatbad B. Es ist darauf zu achten, daß der Behälter von ca. 1 bis 3cm des Sulfatbades B bedeckt ist.For applying a second copper layer S 2 , the grid is placed with the copper side up, with it attached electrode as the cathode K in a PVC container and brought together with this in the carefully filtered galvanic copper sulfate B. The anode A is located outside the container in the copper sulphate B. It is important to ensure that the container of about 1 to 3cm of the sulphate bath B is covered.
Die Aufnahme des Gitters G in einen Behälter hat sich als zweckmäßig zur Realisierung eines konstanten spezifischen Leitwertes der Kupfersulfatlösung über der Oberfläche der Gitterstruktur GS erwiesen. Damit wird ein gleichmäßiges Absetzen der zweiten Kupferschicht S2, verbunden mit guten Schichteigenschaften, erreicht.The inclusion of the grating G in a container has proved to be useful for realizing a constant specific conductance of the copper sulfate solution over the surface of the grating structure GS. This achieves a uniform settling of the second copper layer S 2 , combined with good layer properties.
In einer Zeit von 25min bei einer Stromdichte von 5 A/dm2 wird eine Kupferschicht S2 bis zu einer Dicke von 30μηι erziel:.In a time of 25 minutes at a current density of 5 A / dm 2 , a copper layer S 2 is achieved up to a thickness of 30μηι.
Die fertige Schicht wird abermals in destilliertem Wasser gespült und getrocknet.The finished layer is rinsed again in distilled water and dried.
Damit ist der Vorgang der Herstellung der strahlungsfesten Schicht selbst im wesentlichen abgeschlossen.Thus, the process of producing the radiation-resistant layer itself is substantially completed.
Um diese Schicht aber verwendungsgemäß einsetzen zu können, ist ein Ablösen vom Träger T( notwendig.In order to be able to use this layer as intended, detachment from the carrier T (is necessary.
Wie in Fig. 3 dargestellt, wird im Beispiel dazu an die zweite Kupferschicht S2 unlösbar ein weiterer Träger T2 mit einer ebenen Oberfläche (xto) befestigt und danach der Träger Ti, in dessen Schicht die Gitterstruktur eingebracht wurde, abgetrennt. Das unlösbare Verbinden des Trägers T2 mit der zweiten Kupferschicht S2 kann mit einem handelsüblichen Kleber Kl, wie EGK 19 oder EP 40 im vorgeschriebenen Mischungsverhältnis im Vakuum bei einem Druck von 10~3 bis 10~4 Torr vorgenommen werden.As shown in Fig. 3, in the example to the second copper layer S 2 insoluble another carrier T 2 with a flat surface ( x to) attached and then the carrier Ti, in whose layer the lattice structure was introduced, separated. The non-detachable connection of the carrier T 2 with the second copper layer S 2 can be carried out with a commercial adhesive Kl, such as EGK 19 or EP 40 in the prescribed mixing ratio in vacuum at a pressure of 10 ~ 3 to 10 ~ 4 Torr.
Das Ablösen des Trägers Tt erfolgt beispielsweise durch Kühlen mit flüssigem Stickstoff.The detachment of the carrier T t , for example, by cooling with liquid nitrogen.
Infolge der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Glas und Kupfer löst sich der Träger T1 von der Gitterstruktur GS.As a result of the different coefficients of expansion of glass and copper, the carrier T 1 separates from the grating structure GS.
In einer abschließenden Behandlung wird der überstehende Teil der zweiten Kupferschicht S2 entfernt, der Rand geschlichtet und versiegelt (z. B. EKG). Die noch anhaftende Gitterstruktur GS wird mit einem Lacklösungsmittel entfernt. Das Gitter wird mit analysenreinem Lösungsmittel gespült und trockengeschleudert.In a final treatment, the protruding part of the second copper layer S 2 is removed, the edge is sizing and sealed (eg ECG). The still adherent grid structure GS is removed with a paint solvent. The grid is rinsed with reagent-grade solvent and spun dry.
Zur Verbesserung der Beugungseffektivität wird auf die erfindungsgemäß hergestellte leitende Schicht SL nach bewährter Methode eine für den Arbeitswellenlängenbereich vorteilhafte Reflexionsschicht aufgedampft.In order to improve the diffraction efficiency, a reflection layer which is advantageous for the working wavelength range is vapor-deposited onto the conductive layer SL produced according to the invention by the proven method.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD33184389A DD287108A5 (en) | 1989-08-17 | 1989-08-17 | METHOD FOR PRODUCING RADIATION-RESISTANT GRID STRUCTURES, ESPECIALLY FOR HOLOGRAPHIC GRIDS |
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DD33184389A DD287108A5 (en) | 1989-08-17 | 1989-08-17 | METHOD FOR PRODUCING RADIATION-RESISTANT GRID STRUCTURES, ESPECIALLY FOR HOLOGRAPHIC GRIDS |
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DD287108A5 true DD287108A5 (en) | 1991-02-14 |
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DD33184389A DD287108A5 (en) | 1989-08-17 | 1989-08-17 | METHOD FOR PRODUCING RADIATION-RESISTANT GRID STRUCTURES, ESPECIALLY FOR HOLOGRAPHIC GRIDS |
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DD (1) | DD287108A5 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109504963A (en) * | 2018-12-20 | 2019-03-22 | 兰州空间技术物理研究所 | A kind of anti-radiation solid lubricant coating and preparation method thereof |
-
1989
- 1989-08-17 DD DD33184389A patent/DD287108A5/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109504963A (en) * | 2018-12-20 | 2019-03-22 | 兰州空间技术物理研究所 | A kind of anti-radiation solid lubricant coating and preparation method thereof |
CN109504963B (en) * | 2018-12-20 | 2020-08-18 | 兰州空间技术物理研究所 | Anti-radiation solid lubricating coating and preparation method thereof |
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