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细束径离子束变去除函数加工工艺及补偿OA

Machining process and compensation for variable removal function with fine-diameter ion beams

中文摘要英文摘要

为了实现离子束对高精度光学表面的确定性加工,加强对加工过程中离子束去除函数的精确控制,建立细束径离子束的变去除函数补偿模型.实现对加工过程中细束径变去除函数问题的研究、分析、补偿和优化.根据实际加工中去除函数不稳定的问题进行理论分析,结合理论推导探究影响去除函数的直接因素和间接因素,直接因素包括热积累和能量分配问题,间接因素为驻留时间和进给速度.通过动态去除函数实验验证驻留时间对加工过程中去除速率的影响,对两组不同尺寸束径的实验证明了该规律的重复性.最后,提出了基于进给速度对去除速率的影响规律给出补偿方案及加工建议.实验结果表明:通过控制驻留时间/进给速度的方式,可以有效提高细束径在高精度光学表面的加工收敛率.在亚纳米光学加工的实验验证中,在100 mm ULE平面反射镜上达到0.332 nm RMS的加工结果,满足细束径离子束在实际应用中的稳定可靠、精度高、确定性强等要求.

Deterministic ion-beam figuring of high-precision optical surfaces requires stable and accurate-ly controllable removal functions.To improve in-process control of the ion-beam removal function and to establish a variable removal-function compensation model for fine-beam-diameter ion beams,a sys-tematic framework was developed for investigating,compensating,and optimizing removal-function variability during machining.First,the practical instability of the removal function was analyzed theoret-ically.Subsequently,the governing factors were derived and classified into direct effects(thermal accu-mulation and energy distribution)and indirect effects(dwell time and lateral velocity).Dynamic remov-al-function experiments were then performed to validate the influence of dwell time on the removal rate,and tests using two beam diameters confirmed the generality of the observed behavior.Finally,a com-pensation strategy and machining guidelines were proposed based on the effect of lateral velocity on the removal rate.The results demonstrate that regulating dwell time and lateral velocity can significantly en-hance the convergence rate in fine-beam-diameter machining of high-precision optical surfaces.In sub-nanometer machining validation,a 0.332 nm RMS figure error was achieved on a 100 mm ULE flat mir-ror,satisfying practical requirements for stability,reliability,high precision,and controllability of fine-beam-diameter ion-beam processing.

毛旭;张峰;唐瓦;胡海翔;季鹏;张学军

中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033||中国科学院大学,北京 100049||中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造全国重点实验室,吉林 长春 130033中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033||中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造全国重点实验室,吉林 长春 130033中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033||中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造全国重点实验室,吉林 长春 130033中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033||中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造全国重点实验室,吉林 长春 130033中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033||中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造全国重点实验室,吉林 长春 130033中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033||中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造全国重点实验室,吉林 长春 130033

信息技术与安全科学

光学加工离子束加工细束径变去除函数驻留时间非线性补偿

optical manufacturingion beam figuringfine beam diametervariable removal functiondwell timenonlinear compensation

《光学精密工程》 2026 (3)

353-364,12

国家自然科学基金资助项目(No.62405314)吉林市科技发展计划资助项目(No.SKL202402021)长春市科技发展计划资助项目(No.2024GZZ19)

10.37188/OPE.20263403.0353

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