Способ упрочнения копий дифракционных решеток Советский патент 1983 года по МПК G02B5/18 

Изобретение относится к технологии изготовления копий дифракционных решеток и может бытв использовано в оптико-механической промышленности при изготовлении копий-матриц лифра ционных решеток с увеличенной прочностью сцепления слоя материала, в котором сформированы штрихи решетки с пленкой из полиэфирной смолы, жест ко сцепленной, в свою очередь, с под ложкой из стекла. Известен способ упрочнения дифра ционных решеток, основанный на предварительной бомбардировке поверхности подложки ионами того металла, который впоследствии наносят на подложкуНедостатком данного способа явля ется сравнительно высокое качество дифракционных решеток из-за невысокой адгезии слоя металла к подложке Наиболее близким к предлагаемому является способ упрочнения копий диф ракционных решеток, включающий ионную бомбардировку слоя метгьплй, в котором сформированы штрихи копий решеток. При этом направление бомбар дировки ориентировано по нормали к поверхности рабочих граней штрихов, ее энергия превышает 1 кэВ Щ. Недостатком известного способа при использовании его для упрочнения копий дифракционных решеток является то, что он требует применения довол но больших доз облучения ( ион/см) . Эксперименты показывают, что при таких дозах облу чения полиэфирная смола под действие бомбардирующих ионов претерпевает необратимые физико-химические превращения, приводящие к вспучиванию, образованию вздутий, пузырьков, что в свою очередь, ухудшает оптические свойства нанесенного на смолу алюминиевого покрытия (резкое увеличение на один-два порядка величины светорассеяния) и исключает возможность использования его как в качестве решеток, так и в качестве копий-матриц для вторичного копирования. Кроме того, поверхность изготовленных таким образом копий дифракционных решеток с отражающим слоем алюминием характеризуется весьма низкой.прочностью. Это объясняется тем, что алюминий, во-первых, мягкий Мс1териап, а во-вторых, химически активен по отнсяиению к маниту, который используется в качестве разделительного слоя при копировании. Все это дополнительно затрудняет про,цесс вторичного копирования и снижает количество снимаемых копий. Цель изобретения - увеличение количества вторичных копий, снимаемых с упрочненных первичных копий решеток. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу упрочнения копий дифракционных решеток, включающему ионную бомбардировку слоя металла, в котором сформированы штрихи копий решеток, бомбардировку слоя ме талла проводят ионами массой, равной или большей массы атомов мет,алла, со средним проекционным пробегом, равным или большим 0,8 толщины слоя металла, и дозой б 10 6 Ю ион/см, после чего на слой металла наносят защитный слой из химически малоактивного материала и повторяют бомбардировку с дозой облучения б 10 - б ион/см2, Копии дифракционных решеток по предлагаемому способу изготавливаются в следующей последовательности, С дифракционной решетки-матрицы снимается копия с толщиной металлического слоя, например , равной- 0,1 - 0,15 мкм. Затем слой металла бомбардируют ионами элементов массой, равной или большей массы атомов металла, с энергией, при которой средний пробег иона .р . 0,8 d, где d - толщина слоя металла, и дозой, заключенной в интервале б - б ион/см-. Затем на слой металла наносят любым известным способом,защитный слойf например, SiO g ASjO Rh к Вновь бомбардируют теми же ионами и с той же энергией, но с дозой облучения, заключенной в интервале 6 . Ю - 6 . 1015 ион/см2. При бомбардировке слоя металла бомбардирующие ионы в процессе упругих столкновений передают большую ;Часть своей энергии атомам слоя меЧ-алла, в результате чего пос.педние в большом количестве вбиваются Б подложку. Благодаря этому слой металла прочно пришивается к полиэфирной смоле. Экспериментальным и теоретическим путем установлено, что процесс пришивания слоя металла к полиэфирной смоле происходит при бомбардировке ионами любых элементов. Однако наибольшая эффективность процесса наблюдается при бомбарлировке ионами элементов массой, равной или большей массы атомов бомбардируемого металла. Кроме того, экспериментальным и расчетным путем установлено, что наибольшая прочность сцепления слоя металла с подложкой достигается при выполнении определенного соотношения между величиной среднего проекционного пробега бомбардирующего иона Кр и толщиной слоя металла d, а именно sTp 0,8 d. Это объясняется тем, что каскал атомных столкновений, который развивается при торможении бомбардирующего иона в слое металла должен пересекать границу раздела слой металла-полиэфирная смола, а это происходит при выполнении выше,Указанного условия. Следует отметит ь, что указанное соотношение между ,Rp и d легко и одно значно выполняется путем соответству ющего энергии бомбардирующего иона. Нижняя граница интервала доз бомбардировки обусловлена тем, что при меньших дозах облучения не происходит зл метьСого увеличения прочности сцепления слоя металла, например алюминия, с полиэфирной смолой. Верх няя граница доз б ион/см обуслоБлсна тем, что при этой дозе еще не происходит изменения физикохимических свойств полиэфирной смолы Выбор QiOfi f 31зМ4, п Hh в качестве защитных слоев -обусловлен тем, что это наименее химически акг тивкые покрытия. Однако прочность сцепления слоев из этихматериалов недостаточная (пленки легко отделяют ся от сшюминия липкой лентой). Поэтому после нанесения защитной пленки операция бомбардировки повторяется. Однако, как показывают экспериментальные исследования, необходимая проч ность сцепления защитных слоев с алю минием достигается при бомбардировке догами в интервале б 10 б Ю ион/см. Нижняя граница интервала обусловлена тем, что при меньших дозах бомбардировки заметного увеличения прочности сцепления защитных слоев с алюминием не наблюдается. С другой стороны., бом, бардиррвка дозами более 6 Ю ион/с приводит к росту интенсивности рассе яного. света вследствие неравномерног распыления защитного слоя, что ведет к ухудшению качества копий дифракционной рашетки. П р и м е р. Проводят упрочнение копий д фракционных решеток, С дифракционной решетки-матрицы изготавливают копии с толщиной алюминия ео о, 1 мкм. В качестве материала служит полиэфирная смола, нанесенная на подложку из стекла. Затем слой алюминия бомбардируют на ионном ускорителе ИЛУ-3 ионами фосфора с энергией 80 кэВ. Доза облучения 3 10 ион/см, плотность тока 12 мкА .см-. Затем на поверхность алюминия наносят слой двуокиси кремния толщиной А методом вакуумного распыления Пленку двуокиси кремния бомбардируют ионами фосфора с энергией 40 кэВ.. Доза облучения 6 ион/см, плотность тока 1-2 мкА см . У изготовленных таким образом копий дифракционных решеток проверяют оптические характеристики, а также микрорельеф поверхности. Прочность сцепления слоев проверяют многократным копированием. Эти исследования показывают, что прочность сцепления слоя алюминия с полиэфирной смолой, нанесенной ни подложку из стекла, так же, как и пленки окиси кремния с алюминием возростает, что позволяет использовать эти копии в качестве : копий-матриц для вторичного много- . кратного копирования. Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с известным как увеличение механической прочности сцепления слоя металла с полиэфирной смолой, нанесенной на подложку из стек ла, так как увеличение механической прочности сцепления защитного слоя с металлом, что позволяет существенно увеличить количество вторичных копий, снимаеьих с упрочненных копийматриц, при улучшении качества их изготовления.

СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ КОПИЯ ДИ(ЯАКЦИОННЫХ РЕШЕТОК, включающий ионную бомбардировку слоя металла, в котором сформированы штрихи копий решеток, отличающийся тем, что, с целью увеличения количества вторичных копий, снимаемых с упроч-ненных первичных копий решеток, бомбардировку слоя метгшла проводят ионами массой, равной или большей массы атомов металла, со средним проекционным пробегом, равным или большим 0,8 толщины слояметалла, и дозой 6 « 10 - 6 Ю ион./см, после чего на спой металла наносят защитный слой из химически малоактивного материсша и повторяютбомбарди 4 10 ровку с дозой облучения 6 6 . 105 ион/см. С (О