宽束径离子束抛光KDP晶体表面粗糙度特征研究

为了研究离子束抛光KDP晶体工艺参数对表面粗糙度的影响,实现对KDP晶体的抛光,文中使用微波离子源对KDP晶体进行抛光加工,采用非接触式表面轮廓仪对抛光后晶体的表面粗糙度进行测量。基于离子束溅射模型分析离子束水平入射角对抛光结果的影响,并结合实验进行验证;通过实验研究离子束入射能量、氩气流量和抛光时间对抛光结果的影响;根据工艺参数对抛光结果的影响特性设计正交实验,探索离子束刻蚀抛光KDP晶体最优工艺。研究结果表明:抛光后的晶体表面粗糙度随着离子束水平入射角的增大而降低;对于入射离子束能量,抛光后的晶体表面粗糙度在200~400 eV范围内有下降趋势,其中在400 eV出现最小值,当入射能量进一步提高时,表面粗糙度将逐渐变大。对于氩气流量,在氩气流量为20~30 sccm范围内出现粗糙度最小值,随着氩气流量进一步增大,粗糙度变大。对于加工时间,抛光时间由22 min增大到44 min时,表面粗糙度有所降低,随着加工时间继续增大,粗糙度变大,表面朝恶化趋势发展;离子束抛光KDP晶体最佳工艺参数为:离子束压400 eV,氩气流量25 sccm、抛光时间44 min,将尺寸为50 mm×50 mm的KDP晶体表面粗糙度Sq由2.50nm降低到1.68 nm。