Способ изготовления пропускающей измерительной фазовой диффракционной решетки

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОПУС КАЮЩЕЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ФАЗОВОЙ ДИФРАК ЦИОННОЙ РЕШЕТКИ, основанный на формировании в плоскости решетки матри цы двух идентичных систем штрихов, смещенных друг относительно друга по фазе, и на последующем копироваf « НИИ с полученной решетки ее реплики, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фазового соотношения между смещенными системами штрихов, в процессе указанного формирования осуществляют нарезание единой системы штрихов симметричного двугранного профиля, затем экранируют нарезанную систему штрихов на половину их длины и путем вакуумного испарения наносят на открытую половину одной из граней штрихов слой материала, который обладает высокой адгезией к подложке, ориентируя при этом направление испарения параллельно непокрываемой грани штрихов, после чего экранируют вторую половину системы штрихов и наносят слой такой же толщины на о.ктрытую половину другой грани штрихов. П

COtO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) G 02 В 5/1 8

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3461997/18-10 (22) 05,07.82 (46) 30.09 ° 83. Бюл, Р 36 (72) В.В.Куинджи,. С.A.Ñòðåæíåâ, Н.М.Балясников и Ю.П.Стрельников (53) 535853,31(088.8) (56) 1. Мироненко А.В. Фотоэлектри- ческие измерительные системы. N.

"Энергия", 1967, с. 27.

2. Авторское свидетельство СССР

М 165903, кл. G 01 B 11/02, 22.07.63 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОПУСКАЮЩЕЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ФАЗОВОЙ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ, основанный на формировании в плоскости решетки матрицы двух идентичных систем штрихов, смещенных друг относительно друга по фазе, и на последующем копировании с полученной решетки ее реплики, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фазового соотношения между смещенными системами штрихов, в процессе указанного формирования осуществляют нарезание единой системы штрихов симметричного двугранного профиля, затем экранируют нарезанную систему штрихов на половину их длины и путем вакуумного испарения наносят на открытую половину одной из граней штрихов слой материала, который обладает высокой адгезией к подложке, ориентируя при этом направление испарения параллельно непокрываемой грани штрихов, после чего экранируют вторую половину системы штрихов и наносят слой такой же толщины на октрытую половину другой грани штрихов.

Изобретение относится к аптиче кому приборостроению, конкретнее к технологии изготовления прозрачных решеток-индексов, которые совмсcT..IA с отражательными решетками-шкалами используются для измерения точных линей:-.ых и= ðåìåù:åíèé по муаровым полосам, в частности, ь следя>>!их системах для управления процессами изготовления спектроскопических дифракционных решеток с числом штрихов ат 100 до 2400 на один миллиметр и метрологических линеек к станкам с программным управлением.

Известен способ изготовления параллельных линейных амплитудных 15 растров, в соответствии с которым предварительна графическим путем вь>полняют изображение растра, состоящего из двух систем штрихов, смещенных по фазе, с границей раз!!ела,. перпендикулярной направлению штрихов, а затем голучают его уменьшенную пропускающую фотокопию (3j

Недостатком способа является то, что фотографическим путем можно изга OBIIzI только низко астотные ампли .тудные растры, качество которых к тому же невысокое из-за рассеивания света в слое фотоэмульсий. Фазовые измерительные дифракционные решетки

30 изготовить невозможно.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сóøíocòè способ изготовления прапускаюдей измерительной фазовой дифракцианной решетки, основанный на формировании в плоскости решетки-матрицы двух идентич=blx cHcòcì штрихов, смеценных друг относительно друга па фазе, и последующем копировании с полученной решетки ее празра-най реплики. Изго- 40 товление фазовых решеток-матриц осуществляют путем нарезания двух систем штрихов, Разовый раздел при

=-том параллелен их направлению и создается благодаря смещению одной системы штрихов относительно другой путем внесения ашибк!! деления задан>

o!-, величины 2! .

Недостатком такага способа является нарушение фазового соотношения между нарезанными системами штрихов решетки, чта обусловлено износом резца в процессе нарезания, вследствие чего грофиль штрихов одной системы отличается от профиля штрихов другой. Крома того, сказывается наля- чие прогрессивных ошибок деления.

В конечном счете влияние этих факторов существенна снижает точност..: из— мерения линейных перемещений.

Цель изобретения — повышение точ- 6О ности фазового соотношения между смещенными системами штрихов.

Поставленная цель достигается тем, чта согласно способу изготовления пропускающей измерительной фаBO- 6=, вой д=фракцианнои решетки аснс- >энному на формировании B плоскссти решетки-матрицы двух идентичных систем штрихов, сме1>!енных друг относительна друга па фазе, и последую;!ем копировании с полученной реше:к.::; ee реплики, в процессе указан!-:а>:::.:армиравания осуществляют нарезание единой систе;. штрихов симметрична -o двугранного профиля =-ате ": экраниру!о=: нарезанную систему штрихов на .=.. †овину их длины и пу= åì вакуумного испарения наносят на o= Kðèòóю Рав.-. вину одной из граней ш-рихав сла.=; материала, который обладает в акай адгезией к подложке,. ори"..:H ò-., -;::: †:ри этом направление испарения параллель. на нег!акрываемай грани штрих-:B и; сле чего экранируют вторую полови:y системы штрихов и н>iносят слой такой же толщины на открытую половину другой грани штрихов °

На чертеже показано последователь нае видоизменение структуры рсшеткиматрицы в процессе ее изготовления.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

В слое 1 металла, напри;лер. алю1ялния, который был предварительно нанесен íа стеклянную подложку 2,алмазным резцом нарезают единую сис тему штрихов симметричнага двуграннога профиля ° При этам грани 3 и 4 нарезанных штрихов составляют с поверхностью решетки угол pf, . Затеи экранируют участок 5 поверхности

1латРицы примеРна H апалавииу длин>э штрихов и путем вакуумного испарения наносят на открытую половину грани 3, саотвеTOTBóþøóþ незаэкранированному участку б поверхности, слой 7 материала, который обладает высокой,ад> езией K OJIOIO 1. Б

l ве такого материала может использоваться, например, двуокись кремния.

При этом и::правление испарения 1на

::epòcæå показано còpåëêàMI) ориентируют п раллельна иепакрываемой грани 4 штрихов. Для обеспечения заданного фазавагс смецения между формируемыми системами штрихов толшина наносимого слоя 7 должна быть равна

r1 = c1r где Š— заданная величина относительна линей:-;а о c"ëe>åíия систем штрихов друг относительно друга.

После этого экранируют вторую полoBину б. гoBåioõ>IocòiI штрихов- и наносят на открытую половину грани

4 cooтветствуюцую незаэкранираванному участку 5 ",оьерхности, слой 8, талызина ка.гараго также определяется приведенной зависимостью. При этом направление испарения (на чертеже показана стрелкам!1) о->иентируют параллелbHo:1епа1;рываемай грани 3

045201

Составитель В. Кравченко

Редактор Л.Пчелинская Техред М.Тепер Корректор, И, Эрдейи

Заказ 7549/49 Тираж 511 Подписное

ВНИИПИ 1 осударствен ного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 штрихов. В результате этих операций формируются две системы штрихов с относительным смещением, причем граница 9 фазового раздела в этом случае перпендикулярна к штрихам.

После изготовления решетки-матрицы с нее копируют прозрачную реплику.

При формировании штрихов алмазным резцом как и в прототипе имеет место

его износ. Однако, поскольку этот износ на длине каждого .штриха очень 10 мал, а граница фазового раздела между двумя системами штрихов проходит перпендикулярно их направлении, ошибки в относительном смещении систем не наблюдается. Вследствие это- )5 го повышается точность фазового соотношения между участками решетки и соответственно точность измерений °

Пример. Необходимо изготовить пропускающую измерительную фазовую дифракционную решетку-индекс со следующими параметрами: количество штрихов на 1 мм 500, рабочие порядки спектра О, + 1, угол наклона 1 граней штрихов к поверхности решетки

30, величина фазового смещения од0 ного участка решетки относительно другого 180 . Решетка используется .0 с шкалой, имеющей 250 штрихов на

1 мм, рабочие порядки спектра + Ц и угол наклона граней штрихов к поверхности решетки 14 40 . Цена муаровой полосы измерительного комплекта из прозрачной решетки-индекса и отражательной решетки-шкалы равна одномумикрометру. 35

На стеклянной подложке со слоем алюминия на специальной делительной машине алмазным резцом формируют штрихи с постоянной решетки равной

2 мкм и с углом наклона граней штри- 40 ха к поверхности заготовки равным

30 . Устанавливают решетку под yrо лом в 30 к направлению потока испаряемой двуокиси кремния. В вакуумной камере экранируют один участок рек ет ки примерно на 0,5 длины штрихов и наносят слой двуокиси кремния толщи. ной h.

Поскольку штрихи частей решетки должны быть смещены по фазе на 180

I относительное смещение F штрихов должно равняться 0,5 мкм. Подставляя данные 0 и E в вышеуказанную зависимость, получают Н = 0,25 мкм. Затем поворачивают решетку вокруг оси, параллельной штрихам, на 120 так, чтобы она составила с направлением испарения двуокиси кремния угол -30

Экранируют другой участок решетки и наносят слой двуокиси кремния толщиной равной 0,25 мкм. После чего с решетки-матрицы копйрувт прозрачную реплику на слое смолы ПГМФ и получают пропускающую фазовув дифракционную решетку.

По предлагаемому способу изготовлена пропускающая измерительная фазовая дифракционная решетка-индекс с количеством штрихов на один миллиметр равным 500 для комплекта с целой полосы 1 мкм. Комплект измерительных решеток установлен на специальной точной делительной машине и позволяет повысить точность деления и надежность работы комплекта с фотоэлектрической системой управления делением.

Таким образом, использование решеток, изготовленных на предложенно-. му способу, позволяет повысить точность измерения линейных перемещений на 5-8Ъ по сравнению с прототипом,что важно при использовании измерительных комплектов в делительных машинах для нареэания дифракционных решеток в станках с программным управлением, измерительных микроскопах и т,д.