光学表面的纳米计量和其纳米量级粗糙度计量标准的研究.pdfVIP

光学表面的纳米计量及其纳米量级 粗糙度计量标准的研究+ 李剑白，殷爱菡，赵安庆，李小芸，李达成一 (江西省科学院．南昌，330029； -*清华太学．北京，100084) 摘要在软X一射线光学．强光光学及高强度高功辜擞光系统中光学元器件表面的做轮廓粗糙度要求在纳 米和亚纳米量级。为了对如此高精度表面进行计量，作者在文中提出使用扫描探针显微镜(SPM)方法，包括对金 属导体样品使用的扫描罐道显{：致镜(SrⅥ)和对非金属表孟使用的原子力显搬镜(AFM)。文中介绍了这类显微镜 妁：基本原理，以及测量得出的二维、三箍真实饿轮廓匪．截面轮廓里．功率谱等参数。说明在沿表面和垂直表面 芦向纳米、亚纳米测量精度对描述光学丑超光滑表面具有重要意义。文章指出，目前光学表面完全措用机械加工 表面粗糙度表示方法和计量标准．已不能适应近代光学系绕及另件加工的要求。制订纳米、亚纳米表面轮廓计量 钓标准和计量梭定方甚，规程及相应的·义器设备，是遥高精震光学系统设计NY-中的急迫课题。 美键词：纳米及亚纳米计量，光学超光滑表面．扫描搽针显徽镜： 一、苣 言 在软x一射线光学系统中．射线的渡长约为二Onm．其光学表面的“粗糙度”应当是在纳米或低 于纳米量级”：特别是掠入射的条件下．对光学元件袭面的微轮廓及粗糙度等参数要求更为严 格。在强光光学及高强功率激光光学系统中、i：攫性约束核聚变(ICF)激光驱动系统中，光学元件 表面微轮廓及粗糙度偏差过大，不仅直接影响系统聊率和能量的提高．而且有可能造成局部灼热， 懂系统元件受到破坏、因此，在光学表面纳米量级抛光加工迅速发展【2。的同时，光学表面纳米计 量也成为光学行业新的学科发程前沿课题．受j。’、们越来越多的重视旧。。到目前为止，国内外对 光学表面粗糙度并牲有专门的标准和检测规范．互帛的仍然是一般机械加工所采用的表面粗糙度 标准．珊(；B1031一】99514等：该标准中规定睚耀楗度最高级别为0012：,n1。因此，在光学另件表 碡I加工粗糙度标准中也鞔杯刘0012为止f。r．L乎县斤有光学另件表面加工抛光标注都千篇一 碟．都是tlL)I2、 如上所述．在冀．学高技术发展的今天．这辞_￡ri准的状态笔者认为应当加“改变。应当研究 制订超过0012／2m．达到终米硬Ⅱ纳米量级自：E学表面粗糙度标准和相应的检定方法。Ll适应软 、一射线光学，强光光学，激光信息处理．核聚变靶动系统．自适应光学等领域的急需，也为高技术 光学进·步发展创造祭件。 ·丰课题为l丑窜和I．如}{白牲}+々率诂资助j口，¨ 二、光学超光滑表面测试实例 为了进一步说明超光滑表面檀糙度标准制订和使用的实际意义，作者测试了一些软x射线 光学系统反射j：件，包括反射基板以及镀膜片。样品是采自科研生产的实际课题。图1是使用原 可清晰显示纳米量级微轮廓实际形貌外，其中一白峰，是峰高约5nm的一处明显的表面疵点。 1．00 ⅡH 图 l 和镀膜片的形貌图，扫描面积均为1×ltan。从图中也可看出纳米量级的表面微结构和无规则缺 3(c)是对应各个勃面轮廓图的表面微轮廓功率谱密度图。 从以上图表看出，实际应用已经走在前面。当前制订超光滑表面纳米，亚纳米计量检测标准 已是刻不容缓的急迫要求解决的新课题。 三、关于超光滑表面粗糙度标准的建议 ．．295—— SpectruH DC Hin (a) (c)