KR100781309B1 - 엑스선 미러복제코어 및 그 미러복제코어를 이용한 엑스선미러 복제 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엑스선 미러복제코어 및 그 미러복제코어를 이용한 엑스선 미러 복제 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초정밀가공장치를 이용하여, 미러복제코어를 가공할 때 지그를 사용함으로써, 상기 초정밀가공장치와 복제코어의 센터링이 용이하고, 더불어 회전에 의한 난류발생이 최소화되어 나노미터 수준의 표면거칠기 및 형상 오차 범위를 최소화로 미러 복제 성공률을 극대화하는 엑스선 미러복제코어 및 그 미러복제코어를 이용한 엑스선 미러 복제 방법에 관한 것이다.

이를 위해 초정밀가공장치의 스핀들에 고정시켜 엑스선 복제미러를 제작하기 위한 복제코어를 가공함에 있어서, 상기 초정밀가공장치의 스핀들(1)의 선단에 제 1 체결수단(300)에 의해 체결 고정되는 지그(100); 및 상기 지그(100)의 선단에 제 2 체결수단(400)에 의해 고정되는 고정단(210)과, 상기 고정단(210)의 선단에서 연장되는 목부(220), 및 상기 목부(220)의 선단에서 연장되는 미러부(230)로 형성되되, 상기 목부(220)의 지름보다 미러부(230)가 큰 지름으로 형성되어, 상기 목부(220)와 미러부(230)의 지름크기의 차이에 의해 경계면(240)이 형성된 복제코어(200);로 가공되는 것을 특징으로 한다.

연 엑스선 미러, 거울 복제방법, 모형(mandrel)

Description

엑스선 미러복제코어 및 그 미러복제코어를 이용한 엑스선 미러 복제 방법{Master mandrel used for fabricating X-ray mirrors and replication mehtod using the master mandrel}

도 1은 종래의 엑스선 미러의 복제 공정도.

도 2는 본 발명에 따른 복제코어와 지그의 분리 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 복제코어와 지그 및 스핀들의 결합상태를 도시한 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 복제코어를 이용한 엑스선 미러 복제 공정도.

도 5는 본 발명에 따른 가공 전 복제코어와 지그 및 스핀들의 센터링 공정도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 스핀들 100 : 지그

110 : 플랜지부 120 : 돌출부

130 : 체결공간 200 : 복제코어

210 : 고정단 220 : 목부

230 : 미러부 240 : 경계면

250 : 코팅표시부 260 : 코팅층

300 : 제 1 체결수단 400 : 제 2 체결수단

본 발명은 엑스선 미러복제코어 및 그 미러복제코어를 이용한 엑스선 미러 복제 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초정밀가공장치를 이용하여, 미러복제코어를 가공할 때 지그를 사용함으로써, 상기 초정밀가공장치와 복제코어의 센터링이 용이하고, 더불어 회전에 의한 난류발생이 최소화되어 나노미터 수준의 표면거칠기 및 형상 오차 범위를 최소화로 미러 복제 성공률을 극대화하는 엑스선 미러복제코어 및 그 미러복제코어를 이용한 엑스선 미러 복제 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 엑스선(또는 '뢴트겐선'이라고도 함)이란 파장이 10^-2㎚정도로 짧은 것까지 포함되며, 물질을 잘 투과하는 성질이 있다. 이 중 파장이 10^-1~10㎚로 비교적 길어서 물질에 쉽게 흡수되고 투과능이 작은 엑스선을 연 엑스선이라 하고, 파장이 짧고 투과능이 큰 엑스선을 경 엑스선이라고 한다.

또한 연 엑스선은 공기에도 흡수되므로 연 엑스선을 사용하는 장치는 진공상태를 필요로 한다.

아울러, 상기 엑스선을 집광, 확대하는 광학소자 중 전반사를 이용하는 엑스선 미러는 표면거칠기가 나노미터 수준으로 매끈해야 하며, 이는 미러의 표면이 거칠면 그 거친 면에서 엑스선이 산란되어 집광 및 확대가 이루어지지 못해 미러의 역할을 하지 못하는 문제점이 있다.

더불어, 전반사가 일어나는 각도가 연 엑스선 영역에서는 대략 10°미만이기 때문에 엑스선 미러는 개구수(numerical aperture)를 갖기 위해 길이가 길어져야 하고, 각도가 작기 때문에 광축으로부터의 반지름이 10~20mm정도로 작으며, 특히 비구면 형상을 가진다.

즉, 엑스선 미러는 그 크기가 10~20mm정도 작고, 대칭형의 비구면 형상으로 을 가지며, 상기 비구면 표면의 표면거칠기가 엑스선의 파장, 연 엑스선의 경우 1~10㎚의 파장을 가지므로 그 보다 작아야하는 초정밀 가공면을 가져야 엑스선의 집광 및 확대가 원활하게 이루어진다.

한편, 상기의 엑스선 미러의 제작방법은 직접식과 간접식으로 구분되고, 상기 직접식의 경우를 살펴보면, 초정밀가공장치(single-point diamond turning machine tool 또는 ultra-precision grinding machine)에 직접 미러를 고정시켜, 상기 미러의 내경을 직경 30~40mm의 비구면 형상으로 표면거칠기 0.5~5㎚ 및 100㎚의 형상 오차범위 이하로 가공하고, 또한, 반사율을 높이기 위해 상기 내경 비구면의 표면에 코팅층이 형성될 수 있다.

그러나, 통상적인 엑스선 미러의 내경이 10~20mm의 경우 비구면과 표면거칠기 및 형상오차범위로 가공 및 미러 내경의 정확한 측정이 어렵다는 문제점과, 직경이 작은 내경에 코팅층을 형성하기가 매우 어렵다는 문제점과 더불어 동일한 미 러의 재현성이 어렵다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점으로 최근에는 간접식 미러 제작방법이 사용되고, 이는 비구면 미러에 반대형상을 갖는 회전대칭형상의 외경을 가진 복제코어를 제작한 후 상기 복제미러의 외경을 본떠서 미러를 제작하는 것으로, 가공 및 측정이 용이하고, 복제에 의한 재현성이 좋다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 엑스선 미러의 복제 공정도로 이를 참조하여 설명한다.

복제코어 가공단계(S1)는 초정밀가공장치에 코어(10)의 후단을 장착 고정하고, 상기 초정밀가공장치로 코어(10)의 선단을 가공하면, 상기 코어(10)의 선단은 표면거칠기를 가지고, 미러의 비구면과 회전대칭 형상인 미러부(12)가 가공된다.

아울러, 상기 코어(10)는 도시된 바와 같이 동일한 직경을 가진 봉이 사용된다.

튜브삽입단계(S2)는 상기 코어(10)의 선단을 초정밀 가공으로 형성된 미러부(12)에 튜브(20)를 삽입하며, 상기 삽입된 튜브(20)는 도시된 바와 같이 미러부(12)를 포함하며, 후단은 미가공된 부분까지 삽입되고, 선단은 돌출된 상태가 된다.

아울러, 상기 튜브(20)는 파이넥스 유리(pyrex glass, 미국의 코닝사(社)에서 발표한 붕규산유리(硼硅酸硫璃)에 붙여진 상품명)가 주로 사용된다.

가열단계(S3)는 상기 튜브(20)가 선단에 삽입된 코어(10)를 가열장치 또는 기타 장치에 안착한 후 대략 800℃로 온도를 높이면, 상기 코어(10)에 삽입된 튜브(20)는 젤 상이 된다.

흡인단계(S4)는 고온에 의해 상기 젤 상인 튜브(20)의 선단에 진공을 만들면, 진공에 의한 흡인력으로 코어(10)에 삽입된 상기 튜브(20)의 내부가 흡착되면서 상기 코어(10)의 미러부(12)에 압착된 상태가 된다.

냉각단계(S5)는 진공에 의해 코어(10)의 미러부(12)에 튜브(20)가 밀착된 상태의 코어(10)를 상온에서 자연 냉각시키면 젤 상의 튜브(20)가 고체상태로 상변이 된다.

절단단계(S6)는 자연 냉각으로 상변이 된 상기 튜브(20)를 절단공구에 의해 불필요한 부분 즉, 코어(10)의 미러부(12)에 밀착된 부분을 제외한 후단의 미가공부분과 선단의 돌출부분을 절단한다.

추출단계(S7)는 상기의 불필요한 부분이 제거된 복제미러(20a)를 코어(10)에서 분리하면, 상기 코어(10)의 미러부(12)와 대칭형의 비구면 형상으로 표면거칠기를 가진 복제미러(20a)가 완성된다.

따라서, 상기의 방법을 이용하면 동일한 회전대칭형의 비구면과 표면거칠기를 가진 복제미러를 다수 성형하는 재현성을 가진다.

그러나, 상기의 간접식 복제방법에서 절단단계(S6)의 경우 작업자가 육안으로 코어(10)의 미가공된 부분과 미러부(12)의 경계를 직감적으로 식별하여, 절단하기 때문에 나노미터 수준의 초정밀도를 요하는 미러의 초정밀한 길이 재현이 어렵다.

특히, 상술된 직접식 및 간접식에 사용되는 미러나 코어(10)의 가공에서 초정밀가공장치의 기계적 오차에 의해 정밀한 가공이 어렵고, 이를 상세히 살펴보면 다음과 같다.

상기 직접식 미러나 간접식 코어를 초정밀가공장치의 척에 물릴 때 상기 척의 조임력에 따라 상기 미러나 코어의 조임되는 부분이 압착되거나 또는 미압착되는 불균형 조임력으로 센터링 오차가 발생된다.

특히, 상기 척은 연동척이 주로 사용되는 것으로, 이는 어느 하나의 조(jaw)를 조임하면, 기계적 구성에 의해 다른 조(jaw)들이 동시에 작동됨에 따라 상기 미러나 코어의 후단을 동시에 조임하나, 상기 다수의 조(jaw)들이 일정 간격을 가지고 기계적 구성에 의한 결합을 통해 동작하기 때문에 그로 인한 각 기계구성의 누적 오차에 의해 상기 다수 조(jaw)들에 의해 물림되는 미러나 코어의 선단과 후단의 센터링 오차가 수십 마이크로미터(㎛)이상이 된다.

또한, 상기 발생된 수십 마이크로미터(㎛)의 센터링 오차는 연동척의 기계적 특성상 보정이 불가능하고, 이로 인해 수십 마이크로미터의 오차를 감수하며 작업하게 된다.

아울러, 상기 수십 마이크로미터의 센터링 오차를 가진 미러나 코어는 가공을 위해 회전시키면, 센터링 오차에 의해 상기 미러나 코어의 자유단인 후단에서 진동이 발생되고, 특히 실질적인 가공면이 형성되는 후단의 진동으로 1~2㎚를 가진 초정밀 표면거칠기를 달성하는 데 있어 치명적인 요인이 된다.

더욱이, 형상정밀도 및 표면거칠기를 측정하기 위해 척에서 미러나 코어를 반복적으로 탈, 부착하게 되고, 이를 통해 상술된 회전축 센터링 오차가 발생됨에 따라 이를 보정하기 위한 센터링 공정이 반복 수행되는 등의 작업시간이 길고, 반 복적 작업에 의한 고가의 절삭공구의 마모로 자주 교체해야되는 등의 비효율성을 가지는 문제점이 있었다.

한편, 다수의 조(jaw)들이 스핀들에서 일정 길이 돌출된 형상으로 상기 스핀들의 고속회전으로 발생되는 기류가 다수의 조에 의해 난류로 변환되고, 상기 조들에 조임된 미러나 코어가 상기 난류의 영향으로 진동되는 치명적인 요인이 더 추가되는 문제점이 있었다.

즉, 직접식 미러나 간접식 코어를 가공하기 위해 초정밀가공장치의 스핀들에 형성된 조들에 조임될 때, 조임에 의한 압력오차와, 조들의 기계적 구성에 의한 오차, 스핀들의 회전으로 발생하는 기류가 돌출된 조들에 의해 난류로 변환됨에 따른 진동에 의한 오차 등의 여러 가지 누적 오차에 의해 좀더 정밀한 나노미터 수준의 표면거칠기를 가진 직접식 미러 또는 간접식 코어의 제작이 방해되는 문제점이 있었다.

또한, 상기의 문제점으로 다소 정밀도가 떨어지는 엑스선 미러에 의해 보다 정밀한 분해능을 가진 엑스선을 구하기 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 초정밀가공장치의 스핀들에 고정되는 지그와, 상기 지그에 고정되는 복제코어, 및 상기 스핀들과 지그 및 복제코어 각각이 체결수단에 의해 고정됨으로써, 종래의 척 고정방식의 기계적 구성에 의한 누적 오차 발생을 해소하고, 더불어 체결수단에 의한 고정방식으로 복제코어와 지그 및 스핀들간의 센터링 용이하여, 표면거칠기 및 형상오차범위를 최소화할 수 있는 복제코어의 가공 효율성을 극대화하는 엑스선 미러복제코어 및 그 미러복제코어를 이용한 엑스선 미러 복제 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 복제코어는 고정단과, 상기 고정단에 연장되는 목부, 및 상기 목부에서 연장되는 미러부로 형성되되, 상기 미러부는 목부보다 큰 직경에 의한 경계면이 형성됨에 따라 상기 복제코어를 통한 미러의 복제가 용이하고, 또한 정확한 길이를 가진 복제미러의 재현성이 우수한 엑스선 미러복제코어 및 그 미러복제코어를 이용한 엑스선 미러 복제 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 엑스선 미러 복제코어는 초정밀가공장치의 스핀들에 고정시켜 엑스선 복제미러를 제작하기 위한 복제코어를 가공함에 있어서, 초정밀가공장치의 스핀들의 선단에 제 1 체결수단에 의해 체결 고정되는 지그; 및 상기 지그의 선단에 제 2 체결수단에 의해 고정되는 고정단과, 상기 고정단의 선단에서 연장되는 목부, 및 상기 목부의 선단에서 연장되는 미러부로 형성되되, 상기 목부의 지름보다 미러부가 큰 지름으로 형성되어, 상기 목부와 미러부의 지름크기의 차이에 의해 경계면이 형성된 복제코어;로 가공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 지그는 제 1 체결수단에 의해 스핀들의 선단에 체결 고정 되는 플랜지부; 및 상기 플랜지부의 선단에 돌출 형성되고, 그 선단에 복제미러의 고정단 후단 일부가 삽입되는 일정 깊이의 고정단부가 형성된 돌출부로 형성되고; 상기 지그의 후단에는 선단에 위치하는 복제코어의 고정단을 상기 지그의 후단에서 체결 고정하도록 제 2 체결수단이 삽입되되, 상기 지그의 후단과 스핀들의 선단의 밀착력에 간섭되지않도록 상기 제 2 체결수단이 삽입되도록 체결공간이 일정 깊이 형성됨이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 복제코어의 목부와 미러부의 높이편차에 의해 형성된 경계면의 높이는 0.3 ~ 3mm 정도인 것이 바람직하고; 상기 복제코어의 표면에는 코팅층이 형성되되, 상기 코팅층의 두께는 50 ~ 200 ㎛임이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 복제코어에는 코팅층의 경계를 표시하기 위한 코팅표시부가 더 형성됨이 바람직하다.

본 발명에 따른 엑스선 미러복제코어를 이용한 엑스선 미러 복제 방법은 1 차 가공된 복제코어와 지그 및 초정밀가공장치의 스핀들의 중심 회전축을 상호 센터링으로 고정하는 제 1 센터링단계와; 상기 제 1 센터링단계를 통해 센터링이 완료된 1차 가공된 복제코어를 초정밀가공장치에 의해 2차 복제코어로 형성하는 가공단계; 상기 가공단계를 통해 형성된 2차 복제코어의 표면에 코팅층을 형성하되, 상기 코팅층은 50~200㎛의 두께를 가지는 무전해 니켈을 형성하여 복제코어를 완성하는 코팅단계; 상기 코팅단계를 통해 표면에 코팅층이 형성된 복제코어의 미러부 표면에 증착층을 형성하되, 상기 증착층은 300~1000㎛의 두께를 가지는 금박을 형성하는 증착단계; 상기 증착단계를 통해 증착층이 형성된 복제코어의 표면에 접착층 을 도포하되, 상기 접착층은 에폭시로 형성하는 도포단계; 상기 도포단계를 통해 도포층이 형성된 복제코어의 미러부에 상기 미러부와 회전대칭형상을 가지되, 일정간격을 유지하는 복제미러기반을 삽입하여, 상기 복제코어와 복제미러기반 사이 간격에 접착층이 충진된 상태를 유지하는 삽입단계; 상기 삽입단계를 통해 접착층이 복제코어와 복제미러기반 사이에 충진된 상태로 상온에서 상기 접착층이 경화되는 시간 동안 방치하는 경화단계; 상기 경화단계를 통해 복제코어와 복제미러기반 사이의 접착층이 경화되고, 상기 복제코어와 복제미러기반의 양단으로 돌출되어 경화된 접착층을 제거하는 제거단계; 및 상기 제거단계를 통해 복제코어와 복제미러기반의 양단에 돌출된 접착층을 제거한 후 상기 복제코어와 복제미러기반을 상호 분리시키면, 접착층에 의해 복제코어의 표면에 증착된 증착층이 접착층에 접착된 상태로 상기 접착층은 복제미러기반의 내경에 접착된 상태로 경화되어, 상기 복제미러기반의 내경에 증착층이 접착된 완성된 복제미러를 형성하는 분리단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 코팅단계와 증착단계 사이에는 상기 코팅단계를 통해 표면에 코팅층이 형성된 복제코어를 초정밀가공장치에 고정하되, 스핀들과 지그 및 복제코어를 센터링하는 제 2 센터링단계; 및 상기 제 2 센터링단계를 통해 초정밀가공장치에 센터링된 복제코어의 코팅된 미러부를 초정밀가공장치에 의해 초정밀가공 하는 초정밀가공단계;가 더 이루어짐이 바람직하고, 상기 초정밀단계는 연삭이 될 수 있다.

본 발명에 있어서, 제 1 또는 제 2 센터링단계는 지그와 가공된 복제코어를 제 2 체결수단을 통해 가 고정하는 지그와 복제코어 가 고정단계와; 상기 지그와 복제코어가 고정단계를 통해 가 고정된 지그와 복제코어를 스핀들에 제 1 체결수단을 통해 가 고정하고, 상기 가 고정된 지그의 외주에 게이지를 위치시켜 상기 스핀들의 회전으로 상기 지그의 진원도 오차범위로 보정하여 스핀들과 지그를 완전 체결 고정하고, 상기 지그에 위치된 게이지를 복제코어로 위치 이동한 후 스핀들을 회전시켜 상기 복제코어의 진원도를 보정하여, 상기 스핀들과 지그 및 복제코어를 센터링하는 지그와 스핀들 가 고정 및 센터링단계; 상기 지그와 스핀들 가 고정 및 센터링단계를 통해 센터링된 스핀들에서 상호 가 고정된 지그와 복제코어를 분리하고, 상기 분리된 지그와 복제코어를 가 고정에서 완전 체결 고정으로 고정하는 분리 및 지그와 복제코어 고정단계; 및 상기 분리 및 지그와 복제코어 고정단계를 통해 완전 고정된 지그와 복제코어를 스핀들에 제 1 체결수단을 통해 가 고정한 후 게이지를 상기 지그에 위치시켜 상기 스핀들과 지그를 상호 센터링하여, 제 1 체결수단을 통해 가 고정에서 완전 체결 고정하는 지그와 스핀들 고정단계;로 이루어짐이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 복제코어와 지그의 분리 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 복제코어와 지그 및 스핀들의 결합상태를 도시한 단면도로서, 이를 참조하면 지그(100)는 제 1 체결수단(300)을 통해 스핀들(1)의 선단에 고정되는 플랜지부(110)와, 상기 플랜지부(110)의 선단으로 돌출되는 돌출부(120), 및 상기 플랜지부(110) 후단에서 선단으로 일정 깊이를 가진 체결공간(130)이 형성된다.

아울러, 상기 지그(100)는 강성인 재질을 사용함이 바람직하고, 이 경우 금속제인 스테인레스 또는 철로 형성함이 바람직하다.

더불어 상기 플랜지부(110)에는 도시된 바와 같이 다수의 제 1 체결수단(300)이 삽입되는 다수의 관통공이 형성되되, 상기 관통공은 카운터보링 형상으로 형성됨이 바람직하고, 또한 상기 제 1 체결수단(300)은 육각홈붙이볼트를 사용하여, 상기 카운터보링의 관통공에 삽입되어, 플랜지부(110)의 선단에 별도의 돌출부가 형성되지 않도록 구성함이 바람직하다.

이는 스핀들(1)의 고속회전으로 발생되는 공기 흐름이 상기 돌출된 머리부에 간섭되어 난류로 변환되는 것을 방지하고, 이로 인해 가공되는 미러나 복제코어에 진동이 발생됨을 방지하기 위함이다.

또한 상기 돌출부(120)는 선단에 복제코어의 후단이 밀착 고정되는 것으로, 이 경우 상기 돌출부(120)의 선단에는 복제코어(200)의 후단이 일정 깊이 삽입되는 고정단부(122)가 형성됨이 바람직하다.

아울러, 상기 고정단부(122)에는 후술되는 제 2 체결수단이 삽입되는 관통공이 다수 형성된다.

더욱이 상기 체결공간(130)은 도시된 바와 같이 상기 돌출부(120)의 선단에 밀착되는 복제코어(200)의 후단을 체결 고정하는 제 2 체결수단이 삽입되되, 지그(100)의 후단이 스핀들(1)의 선단에 밀착 고정될 때 상기 제 2 체결수단이 간섭되지 않는 깊이를 가진다.

복제코어(200)는 상기 지그(100)의 선단에 제 2 체결수단(400)을 통해 체결고정되는 것으로, 상기 복제코어(200)는 고정단(210)과, 상기 고정단(210)의 선단에 형성된 목부(220), 및 상기 목부(220)의 선단으로 미러부(230)가 형성되고, 금속제 중 가공성 및 성형성이 우수한 알루미늄 또는 무산소동으로 형성됨이 바람직하다.

아울러, 상기 고정단(210)은 후단의 모서리에 모따기 또는 라운딩이 형성되어, 지그(100)의 돌출부(120) 고정단부(122)로 삽입이 용이하도록 한다.

더불어, 상기 고정단(210)의 후단 내측에는 제 2 체결수단(400)이 체결 고정되도록 다수의 나사공이 형성된다.

또한, 상기 고정단(210)에는 코팅표시부(250)가 형성되어, 상기 코팅표시부(250)에서부터 선단측 미러부(230)까지 코팅층(260)이 형성되는바, 상기 코팅층(260)은 연성인 알루미늄으로 형성된 복제코어(200)가 회전등에 의해 휘는 것을 방지하기 위함이다.

아울러, 상기 코팅층(260)은 50 ~ 200㎛ 두께를 가진 경도가 우수한 무전해 니켈로 무전해 도금법에 의해 코팅층을 형성함이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 상기 두께는 100㎛ 내외로 형성한다.

특히, 상기 목부(220)와 미러부(230)의 직경 차이에 의한 경계면(240)이 형성되고, 상기 경계면(240)은 목부(220)보다 미러부(230)가 다소 큰 직경으로 형성됨이 바람직하다.

상기와 같이 형성된 지그를 이용한 복제코어의 제조방법 및 상기 복제코어를 이용한 복제미러 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 복제코어를 이용한 엑스선 미러 복제 공정도이고, 도 5는 본 발명에 따른 가공전 복제코어와 지그 및 스핀들의 센터링 공정도로서, 이를 참조하면, 제 1 센터링단계(S10)는 1차 가공된 복제코어를 지그에 고정하고, 상기 1차 가공된 복제코어가 고정된 지그를 초정밀가공장치의 스핀들에 고정함에 있어, 상기 1차 가공된 복제코어와, 지그, 및 스핀들의 중심을 상호 센터링하는 단계이다.

또한, 상기 센터링단계(S10)는 지그와 복제코어 가고정 단계(S11)와, 지그와 스핀들 가고정 및 센터링단계(S12), 분리 및 지그와 복제코어 고정단계(S13), 및 지그와 스핀들 고정단계(S14)로 이루어지며, 이를 좀더 살펴보면 다음과 같다.

지그와 복제코어 가고정 단계(S11)는 지그와 복제코어를 가고정하는 단계로서, 이는 지그(100)와 복제코어를 제 2 체결수단(400)을 통해 고정하되, 완전 체결 고정하는 것이 아닌 소프트해머로 상기 복제코어를 타격하였을 때 유동이 가능한 정도의 체결력으로 가 고정된 상태이다.

또한, 상기 복제코어는 가공 전 원자재를 사용할 수 있으나, NC선반과 같은 정밀가공장치를 이용하여 1차 가공된 복제코어를 사용함이 바람직하다.

지그와 스핀들 가고정 및 센터링단계(S12)는 상기 지그와 복제코어 가고정단계(S11)를 통해 가 고정된 지그와 복제코어를 스핀들에 가 고정하고, 이를 센터링하는 단계이다.

이는 가 고정된 지그(100)와 복제코어를 스핀들(1)에 제 1 체결수단(300)을 통해 가 고정하되, 상기 가 고정방식으로 유동을 가능한 체결력으로 고정한다.

아울러, 상기 제 1 체결수단(300)에 의해 스핀들(1)과 지그(100)가 상호 가 고정된 상태에서 상기 지그(100)의 외주에 게이지를 위치한 후 상기 스핀들(1)을 회전시키면서, 상기 스핀들(1)과 지그(100)의 진원도, 대략 0.5~1㎛의 오차범위까지 맞춘다.

물론, 스프트해머를 이용하여 상기 지그(100)를 타격하여, 상기 스핀들(1)과 지그(100)의 진원도를 맞추고, 오차범위로 보정된 스핀들(1)과 지그(100)는 제 1 체결수단(300)을 가 고정에서 완전 고정으로 체결한다.

더불어, 상기 지그(100)에 위치된 게이지를 복제코어의 외주에 위치한 후 스핀들(1)을 회전시켜, 상기 스핀들(1)에 완전 체결 고정된 지그(100)와 복제코어의 진원도를 맞춘다.

이때의 상기 지그(100)와 복제코어의 진원도 오차범위는 3㎛이하이다.

따라서, 스핀들(1)과 지그(100) 및 복제코어는 진원도 오차범위로 센터링된 상태로 스핀들(1)과 지그(100)는 완전 체결 고정된 상태이고, 지그(100)와 복제코어는 가 고정된 상태이다.

분리 및 지그와 복제코어 고정단계(S13)는 상기 지그와 스핀들 가고정 및 센터링단계(S12)를 통해 센터링된 스핀들에서 지그와 복제코어를 분리하고, 상기 분리된 지그와 복제코어의 가 고정을 완전 고정되도록 상호 체결하는 단계이다.

이는 제 1 체결수단(300)을 통해 스핀들(1)과 지그(100)의 완전 체결 고정에서 상기 제 1 체결수단(300)을 체결력을 해제하여, 상기 스핀들(1)에서 지그(100)를 분리한다.

아울러, 상기 분리된 지그(100)는 가 고정된 복제코어와 센터링된 상태를 유지하므로, 상기 지그(100)와 복제코어의 가 고정을 제 2 체결수단(400)을 통해 완전 체결 고정상태로 체결한다.

지그와 스핀들 고정단계(S14)는 상기 분리 및 지그와 복제코어 고정단계(S13)를 통해 완전 고정된 지그와 복제코어를 제 1 체결수단에 의해 스핀들에 완전 체결 고정하는 단계이다.

이는 완전 체결 고정된 지그(100)와 복제코어를 제 1 체결수단(300)을 통해 스핀들(1)에 가 고정한다.

아울러, 상기 가 고정된 스핀들(1)과 지그(100)는 상술된 게이지를 이용한 진원도 오차범위로 보정하는 방법을 반복하고, 이를 통해 센터링된 스핀들(1)과 지그(100)를 제 1 체결수단(300)의 완전 체결 고정한다.

따라서, 상기 각 단계를 통해 스핀들(1)에 지그(100)와 복제코어는 제 1 및 제 2 체결수단(300)(400)의 완전 체결 고정에 의한 체결력으로 상호 진원도의 오차범위로 고정된다.

가공단계(S20)는 상기 1차 센터링단계(S10)를 거쳐 스핀들에 지그 및 1차 가공된 복제코어의 센터링 고정이 완료되면, 초정밀가공장치에 의해 상기 1차 가공된 복제코어를 가공하여 나노수준의 표면거칠기를 가진 2차 복제코어를 형성한다.

이는 센터링 고정된 스핀들(1)과 지그(100) 및 1차 가공된 복제코어를 NC선반과 같은 정밀 가공장치에 의해 1차 가공된 복제코어를 가공하여, 나노수준의 표면거칠기를 가진 2차 복제코어를 형성한다.

아울러, 상기 복제코어는 고정단(210)과 상기 고정단(210)에서 선단으로 연장되는 목부(220)와, 상기 목부(220)에서 연장되는 미러부(230)로 형성되고, 상기 고정단(210)에는 코팅표시부(250)를 형성하여, 상기 코팅표시부(250)에서부터 상기 미러부(230)의 끝단까지 형성되는 코팅층(260)의 코팅위치를 표시하게 된다.

더불어, 상기 고정단(210)은 지그(100)의 고정단부(122)에 삽입되는 직경으로 형성되고, 상기 목부(220)와 미러부(230)의 접촉된 면에는 직경의 차이에 의한 경계면(240)이 형성되고, 상기 경계면(240)은 목부(220)보다 0.3 ~ 3mm 정도의 큰 직경을 가진 미러부(230)의 직경에 의해 형성되며, 상기 목부(220)와 미러부(230)의 직경차이에 의한 경계면(240) 길이는 0.5~1mm 임이 더욱 바람직하다.

코팅단계(S30)는 상기 가공단계(S20)를 통해 형성된 2차 복제코어의 표면에 코팅층을 형성하는 단계로서, 이는 초정밀가공장치에 의해 형성된 2차 복제코어의 표면에 코팅층(260)을 형성하여, 복제코어(200)를 형성한다.

아울러, 상기 코팅층(260)은 복제코어의 코팅표시부(250)에서부터 미러부(230)의 끝단까지 형성된다.

더불어, 상기 코팅층(260)은 무전해 도금법에 의한 무전해 니켈을 50~200㎛로 형성함이 바람직하고, 상기 두께는 100㎛임이 더욱 바람직하다.

즉, 상기 복제코어(200)는 연성이면서 가공성 및 성형성이 우수한 알루미늄 또는 무산소동 재질을 사용함으로써, 초정밀가공에 의해 상대적으로 직경이 작은 목부(220)가 절삭공구에서 작용하는 휨력에 의해 휨이 작용함을 최소화하고, 양질의 표면거칠기를 얻기 위해 코팅층(260)이 형성된다.

이때, 상기 2차 가공이 완료된 복제코어는 스핀들(1)에서 지그(100)와 복제코어를 분리하고, 상기 분리된 지그(100)에서 2차 복제코어를 분리하여, 상기 2차 복제코어의 표면에 코팅층(260)을 형성한다.

제 2 센터링단계(S40)는 상기 코팅단계(S30)를 통해 표면에 코팅층이 형성된 복제코어를 지그를 이용하여 스핀들에 고정하기 위해 센터링하는 단계이다.

이는 코팅층(260)이 형성된 복제코어(200)를 초정밀가공장치에 고정하되, 상기 초정밀가공장치의 스핀들(1)과, 지그(100), 및 코팅층이 형성된 복제코어(200)의 상호 센터링은 상술된 제 1 센터링단계(S10)와 동일한 단계를 통해 센터링됨으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

초정밀가공단계(S50)는 상기 제 2 센터링단계(S40)를 통해 초정밀가공장치에 센터링된 복제코어를 초정밀 가공하는 단계이다.

이는 초정밀가공장치의 스핀들(1)에 지그(100), 및 복제코어(200)를 고정하고, 상기 초정밀가공장치에 의해 상기 복제코어(200)를 초정밀 가공한다.

아울러, 상기 복제코어(200)의 표면에는 연성인 알루미늄을 보호하는 코팅층(260)이 형성됨으로, 상기 초정밀가공장치의 절삭공구가 복제코어를 가공하기 위해 접촉시 상기 접촉에 의한 휨력이 상기 복제코어(200)에 작용하여 휘어질 수 있으나, 코팅층(260)을 형성하는 경도가 우수한 무전해 니켈에 의해 휘어짐을 방지하고, 이로 인해 초정밀 가공이 가능하다.

더불어, 코팅층(260)인 무전해 니켈은 뛰어난 절삭 또는 연삭 특성을 갖기 때문에 나노미터수준(1~2㎚)의 초정밀한 표면거칠기를 얻을 수 있고, 또한 상기 복 제코어(200)는 목부(220)와 미러부(230) 사이에 형성된 경계면(250)의 높이 편차가 0.5~1mm를 가지는 것으로, 100㎚이하의 형상오차 및 1 ~ 2㎚의 표면거칠기를 가진다.

증착단계(S60)는 상기 초정밀가공단계(S50)를 통해 나노미터 수준의 오차범위인 형상오차 및 표면거칠기가 형성된 복제코어의 미러부에 증착층을 형성하는 단계이다.

이는 초정밀 가공된 복제코어(200)의 미러부(230)에 증착층을 형성하는 것으로, 상기 증착층은 반사율이 우수한 금을 이용함이 바람직하고, 상기 금에 의한 증착층은 300 ~ 1000㎚의 두께로 형성됨이 바람직하다.

도포단계(S70)는 상기 증착단계(S60)를 통해 복제코어의 미러부에 형성된 증착층에 접착층을 도포하는 단계로서, 이는 금에 의한 증착층이 형성된 복제코어(200)의 미러부(230)에 접착층을 도포한다.

아울러, 상기 접착층은 에폭시를 이용함이 바람직하다.

삽입단계(S80)는 상기 도포단계(S70)를 통해 접착층이 도포된 복제코어의 미러부와 대칭형상으로 내경에 형성된 복제미러기반을 삽입하는 단계로서, 이는 접착층이 도포된 복제코어(200)의 미러부(230)에 상기 미러부(230)와 회전대칭형상이 내부에 형성된 복제미러기반(substrate)를 삽입하고, 상기 삽입과정은 진공상태에서 이루어짐이 바람직하다.

아울러, 상기 복제코어(200)의 미러부(230)와 복제미러기반 내경의 차이는 통상 70㎛이하임이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 35㎛이다.

경화단계(S90)는 상기 삽입단계(S80)를 통해 복제코어의 미러부에 복제미러기반이 삽입된 구성으로 이를 일정시간 동안 상온에서 방치하여 상기 복제미러기반의 내경과 증착층 사이에 도포된 접착층을 경화하는 단계이다.

이는 상기 복제코어(200)의 미러부(230)와 복제미러기반 사이에 도포된 접착층이 경화되도록 일정시간 통상적으로 상온에서 72~120시간 더욱 바람직하게는 96시간을 방치하여 자연 경화되도록 한다.

제거단계(S100)는 상기 경화단계(S90)를 통해 복제코어의 미러부와 복제미러사이의 공간에 도포된 접착층이 사이 공간을 통해 흘러나온 부분을 제거하는 단계로서, 이는 복제코어(200)의 미러부(230)와 복제미러기반의 내경 사이 공간을 통해 흘러나온 접착층을 화학약품 가령, 아세톤과 같은 휘발성이 강한 약품으로 흘러나온 부분을 제거한다.

이때, 상기 복제미러기반은 상기 복제코어(200)의 미러부(230)와 동일한 길이로 형성되고, 이 경우 상기 복제코어(200)의 미러부(230)와 목부(220)의 경계면(240)에 의해 흘러나온 접착층의 제거가 용이하며, 따라서, 정확한 길이를 가진 복제미러의 재현성이 우수하다.

분리단계(S110)는 상기 제거단계(S100)를 통해 접착층의 경화가 완료되고, 또한, 복제미러기반의 양단에 흘러나온 접착층의 제거가 완료되면, 상기 복제코어에서 복제미러기반을 상호 분리하고, 이 분리작업을 통해 상기 복제코어의 미러부에 증착된 증착층이 복제미러기반의 내경에 접착된 상태로 분리됨에 따라, 상기 증착층이 내경에 접착된 복제미러가 완성된다.

이는 증착층 및 접착층을 도포한 복제코어(200)의 미러부(230)에 삽입된 복제미러기반을 분리하여, 상기 복제미러기반의 내경에 접착층에 의해 증착층이 접착된 상태의 복제미러를 얻는 것이다.

또한, 상기 복제코어(200)는 상술된 증착단계(S60)에서 분리단계(S110)를 재 반복적으로 계속적으로 재현성이 우수한 복제미러를 얻게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 초정밀가공장치의 스핀들에 고정되는 지그와, 상기 지그에 고정되는 복제코어, 및 상기 스핀들과 지그 및 복제코어 각각이 체결수단에 의해 고정됨으로써, 종래의 척 고정방식의 기계적 구성에 의한 누적 오차 발생을 해소하고, 더불어 체결수단에 의한 고정방식으로 복제코어와 지그 및 스핀들간의 센터링 용이하여, 표면거칠기 및 형상오차범위를 최소화할 수 있는 복제코어의 가공 효율성을 극대화하는 효과가 있다.

아울러, 복제코어는 고정단과, 상기 고정단에 연장되는 목부, 및 상기 목부에서 연장되는 미러부로 형성되되, 상기 미러부는 목부보다 큰 직경에 의한 경계면이 형성됨에 따라 상기 복제코어를 통한 미러의 복제가 용이하고, 또한 정확한 길이를 가진 복제미러의 재현성이 우수하다는 효과가 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명의 엑스선 미러복제코어 및 그 미러복제코어를 이용한 엑스선 미러 복제 방법을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로 서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (9)

1. 스핀들을 포함하는 초정밀가공장치에 있어서,

   상기 스핀들(1)의 선단에 제 1 체결수단(300)에 의해 체결 고정되는 지그(100); 및

   상기 지그(100)의 선단에 제 2 체결수단(400)에 의해 고정되는 고정단(210)과, 상기 고정단(210)의 선단에서 연장되는 목부(220), 및 상기 목부(220)의 선단에서 연장되는 미러부(230)로 형성되되, 상기 목부(220)의 지름보다 미러부(230)가 큰 지름으로 형성되어, 상기 목부(220)와 미러부(230)의 지름크기의 차이에 의해 경계면(240)이 형성된 복제코어(200);로 가공되는 것을 특징으로 하는 엑스선 미러 복제코어.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 지그(100)는

   제 1 체결수단(300)에 의해 스핀들(1)의 선단에 체결 고정되는 플랜지부(110); 및

   상기 플랜지부(110)의 선단에 돌출 형성되고, 그 선단에 복제코어(200)의 고정단(210) 후단 일부가 삽입되는 일정 깊이의 고정단부(122)가 형성된 돌출부(120);로 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스선 미러 복제코어.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 지그(100)의 후단에는

   선단에 위치하는 복제코어(200)의 고정단(210)을 상기 지그(100)의 후단에서 체결 고정하도록 제 2 체결수단(400)이 삽입되되, 상기 지그(100)의 후단과 스핀들(1)의 선단의 밀착력에 간섭되지 않도록 상기 제 2 체결수단(400)이 삽입되도록 체결공간(130)이 일정 깊이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 엑스선 미러 복제코어.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 복제코어(200)의 목부(220)와 미러부(230)의 높이편차에 의해 형성된 경계면(240)의 높이는 0.3 ~ 3mm 정도인 것을 특징으로 하는 엑스선 미러 복제코어.
5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 복제코어(200)의 표면에는 코팅층(260)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 엑스선 미러 복제코어.
6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 복제코어(200)에는 코팅층의 경계를 표시하기 위한 코팅표시부(250)가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 엑스선 미러 복제코어.
7. 1 차 가공된 복제코어와 지그 및 초정밀가공장치의 스핀들의 중심 회전축을 상호 센터링으로 고정하는 제 1 센터링단계(S10)와;

   상기 제 1 센터링단계(S10)를 통해 센터링이 완료된 1차 가공된 복제코어를 초정밀가공장치에 의해 2차 복제코어로 형성하는 가공단계(S20);

   상기 가공단계(S20)를 통해 형성된 2차 복제코어의 표면에 코팅층을 형성하되, 상기 코팅층은 50~200㎛의 두께를 가지는 무전해 니켈을 형성하여 복제코어를 완성하는 코팅단계(S30);

   상기 코팅단계(S30)를 통해 표면에 코팅층이 형성된 복제코어의 미러부 표면에 증착층을 형성하되, 상기 증착층은 300~1000㎚의 두께를 가지는 금박을 형성하는 증착단계(S60);

   상기 증착단계(S60)를 통해 증착층이 형성된 복제코어의 표면에 접착층을 도포하되, 상기 접착층은 에폭시로 형성하는 도포단계(S70);

   상기 도포단계(S70)를 통해 도포층이 형성된 복제코어의 미러부에 상기 미러부와 회전대칭형상을 가지되, 일정간격을 유지하는 복제미러기반을 삽입하여, 상기 복제코어와 복제미러기반 사이 간격에 접착층이 충진된 상태를 유지하는 삽입단 계(S80);

   상기 삽입단계(S80)를 통해 접착층이 복제코어와 복제미러기반 사이에 충진된 상태로 상온에서 상기 접착층이 경화되는 시간 동안 방치하는 경화단계(S90);

   상기 경화단계(S90)를 통해 복제코어와 복제미러기반 사이의 접착층이 경화되고, 상기 복제코어와 복제미러기반의 양단으로 돌출되어 경화된 접착층을 제거하는 제거단계(S100); 및

   상기 제거단계(S100)를 통해 복제코어와 복제미러기반의 양단에 돌출된 접착층을 제거한 후 상기 복제코어와 복제미러기반을 상호 분리시키면, 접착층에 의해 복제코어의 표면에 증착된 증착층이 접착층에 접착된 상태로 상기 접착층은 복제미러기반의 내경에 접착된 상태로 경화되어, 상기 복제미러기반의 내경에 증착층이 접착된 완성된 복제미러를 형성하는 분리단계(S110);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스선 미러 복제코어를 이용한 엑스선 미러 복제 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 코팅단계(S30)와 증착단계(S60) 사이에는

   상기 코팅단계(S30)를 통해 표면에 코팅층이 형성된 복제코어를 초정밀가공장치에 고정하되, 스핀들과 지그 및 복제코어를 센터링하는 제 2 센터링단계(S40); 및

   상기 제 2 센터링단계(S40)를 통해 초정밀가공장치에 센터링된 복제코어의 코팅된 미러부를 초정밀가공장치에 의해 초정밀가공 하는 초정밀가공단계(S50);가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 엑스선 미러 복제코어를 이용한 엑스선 미러 복제 방법.
9. 제 7항 또는 제 8 항에 있어서,

   상기 제 1 또는 제 2 센터링단계(S10)(S40)는

   지그와 가공된 복제코어를 제 2 체결수단을 통해 가 고정하는 지그와 복제코어가 고정단계(S11)와;

   상기 지그와 복제코어 가 고정단계(S11)를 통해 가 고정된 지그와 복제코어를 스핀들에 제 1 체결수단을 통해 가 고정하고, 상기 가 고정된 지그의 외주에 게이지를 위치시켜 상기 스핀들의 회전으로 상기 지그의 진원도 오차범위로 보정하여 스핀들과 지그를 완전 체결 고정하고, 상기 지그에 위치된 게이지를 복제코어로 위치 이동한 후 스핀들을 회전시켜 상기 복제코어의 진원도를 보정하여, 상기 스핀들과 지그 및 복제코어를 센터링하는 지그와 스핀들 가 고정 및 센터링단계(S12);

   상기 지그와 스핀들 가 고정 및 센터링단계(S12)를 통해 센터링된 스핀들에서 상호 가 고정된 지그와 복제코어를 분리하고, 상기 분리된 지그와 복제코어를 가 고정에서 완전 체결 고정으로 고정하는 분리 및 지그와 복제코어 고정단계(S13); 및

   상기 분리 및 지그와 복제코어 고정단계(S13)를 통해 완전 고정된 지그와 복제코어를 스핀들에 제 1 체결수단을 통해 가 고정한 후 게이지를 상기 지그에 위치시켜 상기 스핀들과 지그를 상호 센터링하여, 제 1 체결수단을 통해 가 고정에서 완전 체결 고정하는 지그와 스핀들 고정단계(S14);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스선 미러 복제코어를 이용한 엑스선 미러 복제 방법.

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