Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Модификация поверхности твёрдых тел ионными пучками ..15
1.1. Ионная бомбардировка поверхности твёрдых тел 15
1.2 Особенности ионной обработки оптических поверхностей 21
1.3 Методы контроля оптических поверхностей 24
1.4 Основные методы ионной обработки оптических материалов...26
1.4.1. Ионно-плазменные методы обработки оптических материалов 27
1.4.2. Ионная обработка оптических материалов с помощью ВЧ сеточного электрода 29
1.4.3. Использование автономных ионных пучков для обработки поверхности оптических деталей 31
Глава 2. Экспериментальная техника для реализации процесса ионной обработки 34
2.1 Метод ВЧ диодного распыления 34
2.2 Метод ионной обработки с помощью ВЧ сеточного электрода 35
2.3 Автономный ионный источник ИОН-4. 38
Глава 3. Исследование модифицированной ионными пучками поверхности оптических материалов 41
3.1. Влияние ионной обработки на оптические свойства стекла К8 и кварца 41
3.2. Ионная обработка свинцовосодержащих стекол 48
3.3. Исследование влияния ионной обработки на свойства МКП 52
3.4. Исследование влияния ионной обработки на свойства катодо-люминесцентной керамики 56
Глава 4. Исследование процесса ионно-химической обработки поверхности оптических материалов 62
4.1 Ионно-химическая обработка стекла 62
4.2 Модификация поверхности оптических материалов двухкомпо-нентными ионными пучками .74
Заключение 77
Выводы 78
Литература
- Особенности ионной обработки оптических поверхностей
- Метод ионной обработки с помощью ВЧ сеточного электрода
- Исследование влияния ионной обработки на свойства МКП
- Модификация поверхности оптических материалов двухкомпо-нентными ионными пучками
Введение к работе
Актуальность темы.
Современное развитие науки и техники ставит перед
оптической промышленностью ряд принципиально новых задач,
для решения которых необходимо существенное улучшение
параметров и характеристик оптических систем и создание
принципиально новой оптической элементной базы. С точки
зрения дальнейшего повышения качества оптических приборов и
их эксплуатационных характеристик, возможности,
использования традиционных оптических элементов и технологий, практически исчерпаны. Требуется создание новых технологических процессов, среди которых все большее внимание уделяется методам ионно-плазменной технологии, предполагающим использование, для формирования заданных свойств поверхности и заданного рельефа, управляемых ионных пучков, в частности, метода ионной обработки.
Ионная обработка оптических материалов, как одно из самостоятельных направлений в технологии изготовления оптических элементов, была наиболее полно исследована и развита в «ГОИ им. С. И. Вавилова». В настоящее время ионная обработка с успехом используется при изготовлении высокоточных оптических элементов различного назначения, определились основные области ее применения, среди которых важное место занимает модификация поверхности оптических материалов.
Исследованию процессов модификации поверхности ионными пучками и их использованию, для изготовления оптических элементов, посвящена данная работа.
Актуальность работы обусловлена, прежде всего, тем, что состояние поверхности определяет свойства оптической детали от ее внешнего вида до физических и эксплуатационных характеристик самой поверхности, а также оптических покрытий, наносимых на неё.
Исследования процессов ионной и ионно-химической обработки оптических материалов показали возможность получения оптических поверхностей с улучшенными или заданными свойствами. В основе метода ионной и ионно-
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ «ИК.'ИОТЕКА С.Петербург КОРК
химической модификации лежит физико-химическое взаимодействие потока ионов, имеющих определённую массу и энергию, с поверхностью обрабатываемого материала, что приводит к ее видоизменению. Возможность управлять процессом и получать оптические поверхности с заданными свойствами является важным аспектом в технологии оптических элементов.
Цель работы:
Исследование и разработка методов модификации
поверхностей оптических материалов ионной и ионно-химической обработкой с целью улучшения их оптических и электронно-эмиссионных характеристик.
Научная новизна:
1. На базе проведённых исследований процессов взаимодействия
ионных пучков с поверхностью оптических материалов
рассмотрен процесс формирования на поверхности
обрабатываемого материала изменённого слоя, наведённого
ионной бомбардировкой, свойства которого отличны от свойств
поверхности после механической обработки и в о&ьёме.
Определена протяжённость изменённого слоя и профиль
показателя преломления с использованием для исследования
метода эллипсометрии.
2. Исследован метод ионно-химической обработки и показано,
что ионно-химическая обработка позволяет повысить скорость
распыления оптических материалов в 3 и более раз, чем при
обработке инертными ионами за счёт совместного действия двух
взаимосвязанных и взаимостимулирующих процессов
физического распыления компонентов материала и химического
взаимодействия с ними ионов и радикалов плазмы с
образованием летучих соединений.
3. Исследована возможность использования ионно-химической
обработки для модификации поверхности оптических элементов
лазеров с целью повышения их поверхностной лучевой
прочности (ПЛП). Показано, что напуск шестифтористой серы в
камеру, после обработки торцов активных элементов лазеров
ионами аргона, стабилизирует значение лучевой прочности и
эффект увеличения ПЛП сохраняется на 4 и более суток, что происходит, по-видимому, в результате действия SF6 как газового диэлектрика, адсорбированного активной ионно-полированной поверхностью.
4. Разработаны двухкомпонентные составы ионных пучков
инертных и химически активных газов для получения ионной
обработкой поверхностей, с микрорельефом по высоте не
превышающим 10А.
5. Разработан метод ионной обработки свинцовосодержащих
стёкол, обеспечивающий сохранение оптических характеристик
стекла. Показано, что ионная обработка свинцовосодержащих
стёкол в аргоне приводит к возникновению в поверхностном
слое поглощения. Необходима дополнительная ионная
обработка в кислороде, в результате чего оптические свойства
стекла восстанавливаются до исходных с сохранением
модифицированного ионной обработкой поверхностного слоя,
(по результатам исследований получено авторское
свидетельство).
Показано, что ионная обработка свинцовосодержащих стёкол приводит к повышению эмиссии электронов с поверхности, что было использовано для повышения эмиссионных характеристик микроканальных пластин (МКП).
6. Показано, что ионная обработка оптических керамик
позволяет повысить яркость свечения регистрирующих экранов,
изготовленных из катодолюминесцентной керамики и увеличить
чувствительность катодохромнои керамики к реверсивному
окрашиванию электронным лучом.
Практическая значимость работы.
Ионная и ионно-химическая модификация в настоящее время используется для снятия дефектного слоя с поверхности оптических материалов с целью улучшения их микрорельефа и повышения оптических эксплуатационных характеристик, в том числе, для повышения ПЛП оптических элементов лазеров.
Использование метода ионно-химической обработки
позволяет повысить скорость распыления оптических
материалов в 3 и более раз, по сравнению с обработкой
инертными ионами, что позволяет повысить производительность процесса их обработки.
Разработанный метод, ионно-химической модификации двух-компонентными пучками поверхности, применяется, для получения оптических поверхностей с микрорельефом, не превышающим по высоте 10 А, и используется для подготовки поверхности перед нанесением покрытий и повышения эксплуатационных характеристик оптических элементов.
Показано, что ионная обработка свинцовосодержащих стекол, из которых изготавливаются электронные умножители МКП, способствует формированию на поверхности детали эмитирующего слоя с коэффициентом вторичной электронной эмиссии (к.в.э.э.) на 20-30% выше, чем у деталей, не подвернутых ионной обработке. В результате коэффициент усиления потока электронов микроканальной пластиной повышается в 2-3 раза, а фактор шума уменьшается в 1,5-2 раза.
Разработан метод повышения яркости свечения
катодолюминесцентной керамики ионной обработкой. Так,
после ионной обработки монолитных катодолгоминесцентных
экранов, яркость свечения экрана на основе сульфида цинка
увеличилась в 1,5 раза при напряжении первичного потока
электронов порядка 15 кВ и в 9 раз при напряжении 5 кВ.
Результаты исследований, проводимых в работе, использовались
в лабораториях «ГОИ им. С.И.Вавилова» и на предприятиях
отрасли, при изготовлении оптических элементов различного
назначения, в том числе, при создании микроструктур и
получения дифракционных оптических элементов,
формообразования и т.д.
На защиту выносятся следующие основные положения: 1.Результаты исследований процессов взаимодействия пучков инертных и химически активных ионов с поверхностью различных оптических материалов и влияния ионной и ионно-химической бомбардировки на свойства обрабатываемой поверхности.
2. Результаты исследований и разработка способов модификации поверхности свинцовосодержащих стекол и микроканальных
пластин с целью улучшения их оптических и электронно-эмиссионных характеристик.
-
Разработка режимов ионной обработки оптических керамик (галогенсодалитовой, катодолюминесцентной) с целью улучшения их оптико-электронных свойств.
-
Разработка методов ионно-химической модификации поверхностей оптических элементов с целью улучшения их микрорельефа и повышения эксплуатационных параметров.
Личный вклад автора в представляемую работу состоит в следующем:
проведение экспериментальных исследований, связанных с разработкой технологических режимов ионной обработки различных оптических материалов пучками инертных и химически активных ионов.
- проведение исследований оптических и физико-химических
свойств поверхности оптических материалов (стекла, кварца,
оптических керамик) после ионной и ионно-химической
модификации.
- анализ и интерпретация полученных результатов.
Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались на отраслевых семинарах:
«Ионная обработка оптических материалов, применяемых в квантовой электронике» (Москва, 1983г.),
«Технология изготовления прецизионных оптических элементов» (Москва, 1986,1989гг., Санкт-Петербург,1996г.),
«Современные пути развития технологии обработки деталей оптики и электроники» (Киев, 1998г.),
«Прикладная оптика 2000» (Санкт-Петербург, 2000г.).
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, получено авторское свидетельство на изобретение.
Структура и объем лиссертации.
Диссертация состоит из введения, 4 глав, списка литературы. Основной материал изложен на 85 страницах, включая 15 рисунков, 9 таблиц и списка литературы из 104 наименований.
Особенности ионной обработки оптических поверхностей
Оптические детали выделяются требованиями к точности их изготовления. В общем случае контроль оптической поверхности осуществляется по трем параметрам: - чистота поверхности, т.е. отсутствие царапин, точек, налетов, - форма поверхности, т.е. ее макрогеометрия, причем, требования к форме оптической детали находятся в пределах долей мкм, - микрогеометрия, так называемое, качество оптической поверхности, т.е. структура поверхностного слоя.
Основные методы контроля формы поверхностей, получаемых ионной обработкой — интерферометрические. Анализируется интерференционная картина, возникающая в клиновом воздушном промежутке, образованном контролируемым образцом и плоским свидетелем. Как правило, измерительная схема базируется на базе УИМ-23. Чистота поверхности, т.е. наличие на ней царапин, точек и т.д., их размеры оцениваются согласно ГОСТ 11141-84. Шероховатость поверхности измеряется на интерферометре МИИ-4, МИИ-11 и напро-филографах по стандартным методикам [31]. Последний метод в настоящее время хорошо развит и широко используется в оптической технологии. Для описания реальных поверхностей, разработано большое количество параметров шероховатости, которые можно разделить на три группы: - амплитудные, как результат измерений изменения профиля в горизонтальном направлении интервальные, результат измерений изменения профиля в вертикальном направлении - смешанные параметры, характеризующие как амплитуду, так и интервал отклонений формы поверхности.
Современные профилометры, лучшими образцами которых являются «Talystep», «Talysurt» фирмы Rank Taylor Hobson (Великобритания) позволяют регламентировать поверхности с разрепгением 100 нм.
Многочисленные исследования поверхностей оптических материалов,, подвергнутых ионной бомбардировке, показали, что при взаимодействии: ионов с твердым г. телом наблюдается изменение микрорельефа поверхности [32]: Подобные изменения интересны- не только с точки зрения физики, но и имеют важное техническое зна -25-чение. Если не анализировать изменение морфологии и не анализировать причины их порождающие, то, при интерпретации данных о свойствах поверхности, могут возникнуть серьезные ошибки.
Первые исследования морфологических изменений поверхности оптических материалов под действием ионной обработки проводились путем прямых визуальных наблюдений, основанных на том, что ионное распыление часто приводит к изменениям оптического отражения и рэлеевского рассеяния. Светорассеяние можно оценить путём измерения на приборах ЮС-36, ИФ-136 и на специальном стенде, позволяющем снимать индикатрисы рассеяния [33]. Наиболее полную информацию о морфологическом состоянии поверхности может дать метод просвечивающей электронной микроскопии, главным образом, метод реплик.
В настоящее время существует очень мало методов прямого наблюдения изменения поверхности, в частности, рельефа на атомарном уровне. Это спектроскопия рассеяния медленных ионов [34], дифракция медленных электронов [23]. Так исследования методом дифракции медленных электронов мишени из германия, обработанных ионами инертных газов с энергией 1кэВ, показали полное разу-порядочение поверхности. Этими же методами установлено, что повышение температуры обрабатываемой детали в процессе ионной бомбардировки ведет к отжигу наведенных дефектов. Одним из наиболее тонких и чувствительных методов исследования поверхности является эллипсометрический метод [35,36]. Метод основан на анализе изменения поляризации света в результате его взаимодействия с поверхностью. Изменение поляризации описывается двумя параметрами и Д которые связаны основным уравнением эллипсометрии: tg W е" = о, где Q — относительный коэффициент отражения поляризованного света, который рассчитывается с учетом многих параметров (граничащие среды, шероховатость и т.д.), Фи Д- поляризационные углы, которые могут быть определены экспериментально.
Поскольку Ч и Д являются функциями оптических и геометрических параметров исследуемого слоя, определение их дает возможность оценки его толщины и показателя преломления. Необходимо под -26 черкнуть, что эллипсометрические измерения не являются прямыми, поскольку связь между измерениями и расчетными величинами зависит от конкретного вида отражающей системы. Поэтому при проведении исследования эллипсометрическим методом, в общем случае, необходимо решать три взаимосвязанные задачи: - выбрать несколько вариантов моделей отражающих систем, наиболее близких к реальному объекту исследованиями вычислить теоретическое значение Q при заданных параметрах выбранных моделей, - экспериментально определить значения поляриз&і ШйУ углов Ч и Д f о при изменении одного или нескольких условий измерения, например, при нескольких углах падения. - сравнить вычисленные и экспериментальные значения. Совпадение с заданной точностью измеренных и вычисленных значений поляризационных углов при изменении, например, угла падения светового пучка, будет свидетельствовать о правильности выбора модели этой системы. Адекватность модели и реальной поверхности можно считать доказанной только в том диапазоне изменений параметров, в котором они проверялись экспериментально. Эллипсометрия в явной :т форме дает информацию только об оптических свойствах и толщине поверхностных слоев. Однако, с помощью характеристик, полученных при эллипсометрических измерениях, можно косвенно ответить и на вопросы, касающиеся как состава, так и структуры поверхностных слоев, образующихся при обработке на поверхности оптических материалов. Наиболее совершенными, широко применяемыми в настоящее время являются эллипсометры типа ЛЭФ-2 и ЛЭФ-Зм с погрешностью определения параметров Ч иА не более 1- 2 .
Метод ионной обработки с помощью ВЧ сеточного электрода
Метод ионной обработки с помощью ВЧ сеточного электрода сочетает простоту и надёжность ВЧ распыления с возможностью обработки деталей сложной конфигурации и больших размеров. Схема распыления диэлектриков- в системе сеточного электрода приведена на рисунке
Как указывалось выше, в отличие от ВЧ распыления, в данной схеме ВЧ напряжение подаётся не на деталь, а на сеточный электрод из проводящего материала, который подключён к ВЧ генератору через ёмкость. Обрабатываемая деталь, устанавливается непосредственно за электродом. При определённом давлении рабочего газа между ВЧ электродом и заземлённым анодом возникает газовый разряд. При отрицательном напряжении на электроде ионы вытягиваются из плазмы разряда и бомбардируют электрод и диэлектрическую деталь, пролетая сквозь сетку. При положительном напряжении электрод и деталь бомбардируются электронами, которые снимают наведённый положительный заряд. Так же как и при обычном ВЧ распылении, благодаря высокой- подвижности электронов,, положительное напряжение на электроде практически близко к нулю. Важнейшим элементом данной схемы ВЧ распыления является сеточный электрод. Конструкция электрода, как показали эксперименты, определяет не только эффективность, но и возможность ионной обработки диэлектрической детали.
Эксперимент проводился на полуавтоматической установке для ионной обработки оптических деталей ЭВ-156, камера которой представляет собой вертикальный цилиндр и взаимное расположение подколпачной арматуры таково, что обрабатываемая поверхность находится над электродом, благодаря чему сводится к минимальной возможность загрязнения поверхности инородными частицами.
Система откачки состоит из форвакуумного насоса НВР-1Д и парортугаого насоса Р-50Р, что обеспечивает остаточное давление разряжения в-камере 10"3 Па. В качестве источника ВЧ напряжения использовался генератор ИО.60.012 мощностью 8 кВт, частотой 440 кГц. Выходной контур с делителем напряжения помещён непосредственно в корпусе установки, причём вся установка выполнена из немагнитных материалов. На вакуумной камере укреплены две катушки Гельмгольца, которые создают магнитное поле напряжённостью 8-Ю3 А/м. Система подачи газа состоит из герметичного газопровода с редуктором, по которому газ из баллонов под давлением 15 МПа поступает в газовый баллон установки, снабжённый моновакууметром (0-0,3 МПа). Газопровод между натекателем и вакуумной камерой перекрыт электромагнитным клапаном, что позволяет автоматически управлять подачей газа в камеру. Система управления установкой позволяет эксплуатировать её в автоматическом режиме: питание катушки Гельмгольца, напуск газа в камеру, механизм перемещения образцов, высокое напряжение от ВЧ генератора могут включаться и выключаться автоматически через заданные интервалы времени. Установка ЭВ-156 снабжена системой контроля давления в газовом баллоне и вакуумной камере, силы тока в катушках Гельмгольца, ВЧ напряжения, подаваемого не электрод и силы ионного тока. Напряжение, снимаемое с ВЧ контура, контролировалось вольтметром типа С 90 с погрешностью 5 %. Сила ионного тока фиксировалась с помощью пояса Роговского [52]. Воспроизведение режимов обработки осуществляется с точностью до 1 % при глубине съёма от долей АО десятков микрон. В процессе работы сетка подвергается то ионной, то электронной бомбардировке, в результате чего происходит её распыление и нагрев. Следовательно, материал сетки должен иметь небольшой коэффициент распыления, быть термостойким, а конструкция электр ода должна обеспечить сохранение его формы при нагреве. Наиболее удачной оказалась сетка, составленная из металлических пластин шириной 2-4 мм и толщиной 0,3-0,5 мм. В качестве материала сетки использовались никель, молибден, тантал. Пластины свободно крепились в пазах держателя; что обеспечило полное сохранение формы электрода при нагреве и его жёсткость. Кроме того, такая конструкция позволяет осуществлять хороший теплоотвод на массивный держатель сетки.
Чтобы исключить распыление нерабочих частей электрода, держатель пластин и все токонесущие элементы заключены в заземлённые экраны. Поскольку газовый разряд в описываемой системе поддерживается за счёт электронной эмиссии из сеточного электрода, оказалось, что разряд обладает большей стабильностью, чем при БЧ распылении диэлектриков. Эффективность обработки диэлектрической детали при этом зависит от расстояния между пластинами. Полуавтоматическая) установка ЭВ-156, работающая на основе ВЧ сеточного электрода, была сконструирована и изготовлена в ТОЙ для ионной обработки оптических деталей.
Исследование влияния ионной обработки на свойства МКП
Как указывалось выше, из исследуемых свинцовосодержащих стёкол изготавливают элементы приборов с вторичным усилением сигнала, в частности микроканальные пластины (МКП), которые используются для усиления слабых потоков излучения и визуализации изображения в различных областях физики.
МКП представляет собой пучки параллельно уложенных стеклянных каналов диаметром 10-20 мкм. Рабочая поверхность каналов имеет сопротивление порядка 108 Ом и коэффициент вторичной электронной эмиссии о — 3-6. Таким образом, каждый из каналов является миниатюрным электронным умножителем. МКП используются, например, в электронно-оптических преобразователях, т.е. в приборах, предназначенных для усиления яркости изображения и спектрального преобразования излучения. С помощью МКП получают высокое электронное усиление при малых габаритах и низком напряжении питания по сравнению с другими методами усиления.
Коэффициент усиления электронно-оптического преобразователя с МКП составляет 104— 10б [73]. Разрешающая способность электронно - оптических приборов с МКП, в основном, определяется диаметром каналов, в которые попадает, электронный поток. В современных МКП единичные каналы отделены Друг от друга перегородками, имеющими определённую толщину, торцевая поверхность которых является нерабочей.
В: зависимости от толщины перегородки 30-50 % общей поверхности торца МКП является нерабочей и коэффициент прозрачности МКП (т.е. коэффициент пропускания электронного потока) составляет 0,5 — 0, 7.
В работе была исследована возможность повышения коэффициента прозрачности; и усиления потока электронов путём ионной обработки МКП, изготовленных из свинцовосодержащего стекла 6Ва4. Степень увеличения диаметра канала определяется энергией бомбардирующих ионов и временем обработки. На рис.9 показана зависимость диаметра капилляра МКП от времени обработки ионами аргона с энергией 1кэВ. d мкм
Как видно из рисунка при обработке происходит линейный рост диаметра единичного канала. Обработке подвергались МКП с исходным диаметром каналов 9, 5- 10 мкм, толщиной перегородки 2, 5 мкм. Точность изготовления каналов определяет однородность усиления по полю МКП. При обработке в течение часа диаметр ка-нала расширился на 2 мкм. В продольном разрезе обработанные каналы имеют вид воронки с расширением в сторону падающего потока ионов. В результате ионной обработки за счёт очистки поверх -ности, удаления разрушенного слоя и увеличения полезной рабочей площади торца МКП, коэффициент прозрачности МКП возрастает до 0,9. Как показали исследования торца МКП на электронно-растровом микроскопе, уменьшение толщины перегородок между
4-единичными капиллярами; при указанных режимах обработки, происходит на глубину не более половины диаметра канала. Ионная обработка позволяет увеличить полезную площадь МКП на 20%, что приводит к увеличению к.в.э.3. и уменьшению фактора шума.
Выше было показано, что к.в.э.э. свинцовосодержащих стекол в результате ионной обработки возрастает на 20-30 %. Естественно, что и в МКП, изготовленных из этих стёкол, в результате ионной обработки перед термоводородным восстановлением, коэффициент усиления потока электронов также увеличивается; МКЩ обработанные ионами аргона с энергией 1 кэВ имеют коэффициент усиления первичного потока электронов в 2-3 раза выше, а фактор шума в 1,5-2 раза меньше, чем у пластин, не подвергнутых до термоводородного восстановления ионной обработке [74];
Из таблицы видно, что обработка МКП в течение такого времени, когда заметного растравливания канала не происходит (не более 20 минут) уже даёт увеличение коэффициента усиления и уменьшение фактора пгума, за счёт ионной очистки поверхности. Дальнейшее увеличение времени ионной обработки в вышеуказанном режиме не даёт увеличения к в.э.э. и уменьшение; фактора пгума, что, очевидно, связано с растравливанием поверхности каналов и рассеянием электронов от их стенок.
Модификация поверхности оптических материалов двухкомпо-нентными ионными пучками
На базе проведённых в работе исследований разработан ряд технологических процессов и методик, позволяющих существенно повысить точностные и эксплутационные характеристики оптических поверхностей ионной бомбардировкой.
Впервые проведено систематическое исследование процессов модификации поверхности оптических материалов с целью получения поверхностей с заданными свойствами с использованием ионной и ионно-химической обработки, что позволяет решить целый ряд практических задач: удаление с поверхности оптической детали нарушенного слоя, неизбежно остающегося после механической обработки (шлифовки и полировки) приводит к тому, что свойства поверхности приближаются к свойствам материала в объёме с сохранением или улучшением оптического качества поверхности. Это даёт возможность получать поверхности с высокой стойкостью к лазерному излучению, создавать бездефектные сверхгладкие оптические поверхности, подготавливать поверхность перед нанесением оптических покрытий, а так же использовать при изготовлении элементов интегральной оптики и при проведении исследований поверхности оптическими методами.
Ионная обработка приводит к улучшению эмиссионных характеристик свинцовосодержащих стёкол, используемых при изготовлении электронных умножителей и других элементов с вторично-эмиссионным усилением регистр ируг// ого сигнала, - повышению яркости свечения люминесцентных экранов, изготавливаемых из оптической керамики и повышению чувствительности оптической керамики к электронному потоку, - увеличению скорости распыления оптических материалов в 3 и более раз с использованием фторсодержащих газов.
Возможности управлять процессом ионной и ионно-химической обработки позволяет получать оптические поверхности с улучшенными характеристиками.
Полученные в работе результаты; будут способствовать широкому использованию ионной обработки в оптической технологии при создании элементов с улучшенными оптико-электронными характеристиками. По мере создания пригодных для обработки оптических материалов ионных источников,, последние будут активно использоваться в ионной технологии. Как показано в данной работе, имеющийся в оптической технологии, в настоящее время, автономный ионный источник ИОН-4, имеет преимущества перед системой сеточного электрода и его использование в оптической технологии более предпочтительно Дальнейшее изучение и развитие способов ионной и ионно-химической модификации поверхности, безусловно, откроет новые возможности их использования при изготовлении высокоточных оптических элементов различного назначения.
По результатам работы можно сделать следующие выводы:
1. На базе проведённых исследований процессов взаимодействия ионных пучков с поверхностью оптических материалов рассмотрен процесс формирования; на поверхности обрабатываемого материала изменённого слоя, наведённого ионной бомбардировкой, свойства которого отличны от свойств поверхности после механической обработки и в объёме. Определена, протяжённость изменённого слоя и профиль показателя преломления с использованием для исследования метода эллипсометрии.
2. Исследована возможность ионно-химической модификации оптических материалов. Показано, что ионно- химическая обработка позволяет повысить скорость их распыления в 3 и более раз, чем при обработке инертными ионами и повысить производительность процесса обработки оптических материалов.
3. Исследована возможность использования ионно-химической обработки для повышения ПЛП элементов квантовых генераторов. Показано, что ионная обработка в аргоне, с последующим напуском в рабочую камеру шестифтористой серы, позволяет стабилизировать значение ПЛП и эффект увеличения ПЛП сохраняется до 4-й более суток, что больше, чем при обработке в аргоне.
4. Показана возможность применения ионной и ионно-химической модификации поверхности для получения оптических поверхностей с микрорельефом, не превышающим по высоте 10А, разработана и используется методика для подготовки поверхности перед нанесением покрытий и повышения эксплутационньгх характеристик оптических элементов.
5. Разработан метод ионной обработки свинцовосодержащих стёкол, обеспечивающий сохранение оптических свойств стекла и повышение эмиссионных свойств поверхности. Показано, что характеристики МКП, изготовленных из свинцовосодержащих стёкол, после ион ной обработки улучшаются: к.в.э.э. возрастает в 2-3 раза, фактор шума снижается в 1,5 раза.
6. Разработана методика ионной обработки оптических керамик. Показано, что в результате ионной обработки повышается яркость свечения катодолюминесцентнои керамики и чувствительность к электронному потоку катодохромной керамики.
