一种超光滑表面抛光装置的研制.PDFVIP

2007年第 3期 　实 　　验 　　室 　　科 　　学 　　 2007年 6月出版 仪器 、设备 、技术 一种超光滑表面抛光装置的研制 叶　梅 　叶虎年 　张思团 (华中科技大学仪器系高教所 　湖北武汉 　430074) 摘 　要 :针对 “非探针超分辨光学显微镜 ”对光学元件表面提出的超光滑要求 ,发展了一种新颖的 用于超光滑表面加工的经济装置 。该装置为仅用一个单轴驱动工作盘 ,而随动聚四氟乙 烯抛光盘的拟浴式抛光系统 。加工件的原子力显微镜 A FM 测试结果表明该装置加工出 的光学表面的粗糙度可优于 1nm Sq值 ,满足纳米分辨率光学测量系统对元件的要求及探 测单个细胞或微生物样本时对载片的表面要求 。 n 关键词 :超光滑表面 ;超精密加工 ;拟浴式抛光 ;单轴驱动 ;浮置抛光盘 c . 1. 引言 基于以上要求 ,我们研制了一种用于加工超光 受到衍射极限的限制 ,传统的光学显微镜只能 滑表面的小型经济型实验室抛光装置 。本文介绍 m 获得由辐射场携带的约为波长一半的结构信息 。 该装置超光滑抛光机制 、总体结构和实验结果等 。 o 新近发展起来的高分辨率近场光学显微镜中 ,传统 2. 超光滑表面的抛光机理与技术 光学仪器中的镜头被细小的探针代替 ,其尖端的直 c .一般原子直径小于 0. 13nm ,而超光滑表面的 径远小于光的波长 。当把这样的亚波长结构放置 微观起伏的均方根值为几个原子的尺寸 ,因此实现 在距离物体表面近场区域时 ,可以探测到丰富的亚 超光滑表面加工的关键在于实现表层材料原子量 m 波长光学信息 ,而这些精细结构信息仅仅存在于物 级的去除。由于表层原子的结合能低于内部原子 p 体表面附近的非辐射场内。由于这个非辐射场随 的 ,所以表层原子较易于去除。当抛光时 ,磨料颗 着离开表面距离呈指数式衰减 ,使得近场探测极困 粒与工件表层原子碰撞 ,进一步削弱了表层原子的 s . 难 ,要实现近场光学成像 ,须采取恒高逼近网状逐 结合能 。当发生下一次碰撞时 ,表层原子会脱落 。 点扫描技术才能获取物体的形貌像 。在扫描过程 所以抛光是由依赖磨料精细度的磨削即利用物理 w 中 ,十分关键的问题是如何保证探针和样品之间处 方法去除工件表面原子 ,和利用化学方法削弱表层 于恒定的高度 。为解决此问题 , 贝尔实验室的 E. 原子结合能去除工件表面原子共同形成加工过程 。 w B etzig等人采用切变力探针 - 样品间距调控法 ,实