一种等离子体氧化抛光系统及方法专利检索-等离子体氧化化学反应，工艺和试剂专利检索查询-专利查询网

一种 等离子体 氧化抛光系统及方法

阅读：442发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种等离子体氧化抛光系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种等离子体氧化抛光系统，系统包括氦气罐，氦气罐通过气管连接水瓶，接水瓶通过气管连通抛光工作室，抛光工作室包括水平设置的旋转台，旋转台上设置有抛光块，抛光块的上表面上放置样品，样品上方固定连接旋转电机，旋转台的上表面还连接电极，旋转台和电极分别通过导线连接手动匹配器，手动匹配器连接射频电源；本发明还公开了一种等离子体氧化抛光方法；本发明产品便于调整射频电源功率，且易于更换氧化气流组成，同时还具有水蒸气含量可调节、自由基的浓度可检测的特点。，下面是一种等离子体氧化抛光系统及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种等离子体氧化抛光系统，其特征在于，所述系统包括氦气罐（1），所述氦气罐（1）通过气管连接水瓶（3），所述接水瓶（3）通过气管连通抛光工作室，所述抛光工作室包括水平设置的旋转台（7），所述旋转台（7）上设置有抛光块（6），所述抛光块（6）的上表面上放置样品（8），所述样品（8）上方固定连接旋转电机（5），所述旋转台（7）的上表面还连接电极（9），所述旋转台（7）和电极（9）分别通过导线连接手动匹配器（11），所述手动匹配器（11）连接射频电源（12）。
2.根据权利要求1所述的等离子体氧化抛光系统，其特征在于，所述氦气罐（1）和水瓶（3）之间设有流量计（2）。
3.根据权利要求1所述的等离子体氧化抛光系统，其特征在于，所述接水瓶（3）与抛光工作室之间安装有露点仪（4）。
4.根据权利要求1所述的等离子体氧化抛光系统，其特征在于，所述旋转台（7）周围安装有玻璃罩（10）。
5.根据权利要求1所述的等离子体氧化抛光系统，其特征在于，所述抛光块（6）与电极（9）设置在旋转台（7）上相互对称的位置上。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的等离子体氧化抛光方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
氦气从氦气罐（1）经过流量计（2）进入水瓶（3）中，流量计（2）实时反馈、监测并调节氦气的流量大小；
氦气经过盛有超纯水的水瓶（3）形成带有水蒸气的气流，通过控制氦气的流速可以调节气流中的水蒸气含量，露点仪（4）对气流中的水蒸气含量进行实时测量；
射频电源（12）通过匹配器将能量加到电极（9）与样品（8）之间，激发其间的水蒸气和氦气产生等离子体，利用等离子体中的自由基实现样品（8）表面的氧化；
通过控制装载样品（8）的旋转台（7）进行运动，实现对样品（8）表面目标区域的等离子体氧化。
7.根据权利要求6所述的等离子体氧化抛光方法，其特征在于，所述气流中的水蒸气含量为1.7-2.6%。
8.根据权利要求6所述的等离子体氧化抛光方法，其特征在于，所述样品（8）为RB-SiC。
9.根据权利要求6所述的等离子体氧化抛光方法，其特征在于，所述旋转台（7）为二维电动平台。
10.根据权利要求6所述的等离子体氧化抛光方法，其特征在于，所述抛光块（6）为CeO2。

说明书全文

一种等离子体 氧化抛光系统及方法

技术领域

[0001] 本发明属于氧化抛光设备，尤其是一种等离子体氧化抛光系统及方法。

背景技术

[0002] 碳化硅（SiC）作为光学零件应用的研究始于上世纪70年代，由于具有机械硬度高、化学稳定性强、热稳定性好、表面质量高、比刚度大、热变形系数小、热膨胀系数小、尺寸稳定性好、光学可加工性好、抗辐照性能好等优点，在光学领域尤其是空间光学系统中得到广泛应用，其加工技术已经成为光学镜面加工领域的研究热点之一。按照制备工艺可以将常用的SiC材料分为4种：热压烧结SiC（HP-SiC）、常压烧结SiC（S-SiC）、反应烧结SiC（RB-SiC）和化学气相沉积SiC（CVD-SiC）。

[0003] 在这4种材料中，HP-SiC由于不能制成形状复杂的镜坯，其在光学系统中的应用受到限制。传统的S-SiC制备工艺复杂，材料收缩率大，所需设备成本十分昂贵，制约了其制备技术的发展。CVD-SiC材料虽然致密均匀，加工性能较好，但其制备速度非常缓慢，不能制备出形状复杂、结构轻量化的坯体，因此主要用在SiC镜体的表面改性上。利用RB-SiC可以直接制备出结构复杂、轻量化程度高的大尺寸镜坯而无需额外的轻量化加工，而且材料收缩率仅为1%-2%，是一种近净尺寸成型工艺，并且制造和加工成本较低，是适用性最强的SiC光学材料。

[0004] RB-SiC作为典型的难加工材料，首先是因为材料硬度大，导致加工去除效率低。RB-SiC的硬度次于金刚石，高于常用的抛光材料，导致其加工过程中材料去除效率低，尤其是在抛光阶段，由于不存在水解作用，其加工效率往往低于玻璃的十分之一。RB-SiC难加工还因为其构成组分多，导致加工表面质量差。RB-SiC的制备工艺是在陶瓷先驱体中反应活性的碳与熔融硅反应生成新的SiC，新的SiC原位结合先驱体中原有的SiC颗粒，多余的硅填充其间的气孔，在1500-1600℃条件下最终形成100%致密的RB-SiC坯体。由烧结制备工艺可知RB-SiC包含SiC和Si两相由于SiC相与Si相的物理和化学性质存在差异，直接加工RB-SiC难以获得满足光学应用要求的高质量表面。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种等离子体氧化抛光系统，本发明设计的系统便于调整射频电源功率，且易于更换氧化气流组成，同时还具有水蒸气含量可调节、自由基的浓度可检测的特点。

[0006] 为了解决以上技术问题，本发明提供一种等离子体氧化抛光系统，系统包括氦气罐，氦气罐通过气管连接水瓶，接水瓶通过气管连通抛光工作室，抛光工作室包括水平设置的旋转台，旋转台上设置有抛光块，抛光块的上表面上放置样品，样品上方固定连接旋转电机，旋转台的上表面还连接电极，旋转台和电极分别通过导线连接手动匹配器，手动匹配器连接射频电源。

[0007] 本发明进一步限定的技术方案是：前述氦气罐和水瓶之间设有流量计。

[0008] 前述接水瓶与抛光工作室之间安装有露点仪。

[0009] 前述旋转台周围安装有玻璃罩。

[0010] 前述抛光块与电极设置在旋转台上相互对称的位置上。

[0011] 进一步的，本发明还提供一种等离子体氧化抛光方法，包括如下具体步骤：氦气从氦气罐经过流量计进入水瓶中，流量计实时反馈、监测并调节氦气的流量大小；
氦气经过盛有超纯水的水瓶形成带有水蒸气的气流，通过控制氦气的流速可以调节气流中的水蒸气含量，露点仪对气流中的水蒸气含量进行实时测量；射频电源通过匹配器将能量加到电极与样品之间，激发其间的水蒸气和氦气产生等离子体，利用等离子体中的自由基实现样品表面的氧化，即：利用等离子体中的自由基OH*实现对RB-SiC样品表面的氧化；通过控制装载样品的旋转台进行运动，实现对样品表面目标区域的等离子体氧化。

[0012] 前述气流中的水蒸气含量为1.7-2.6%，具体含量还与实验当时的温度、湿度等环境因素有关。

[0013] 前述样品为RB-SiC。

[0014] 前述旋转台为二维电动平台。

[0015] 前述抛光块为CeO2。

[0016] 本发明的有益效果是：本发明等离子体氧化抛光系统包括射频电源、手动匹配器、露点仪、流量计、水瓶、电极、氦气罐及连接各部分的导线和气管等等离子体氧化部分外，还包括抛光块、旋转电机和旋转台等部分；抛光块与电极在旋转台的对称位置，等离子体氧化后的表面旋转到抛光区域，实现对氧化层的去除，旋转台不断将氧化区域和抛光区域交换位置，实现环状区域的氧化同步抛光。等离子体氧化RB-SiC的速度很慢，合适的抛光参数对获得高质量表面至关重要，抛光部分可调的是旋转台上样品的旋转速度和旋转电机带动的抛光块的旋转速度。抛光块选用CeO2，因为CeO2抛光SiO2有利于获得超光滑表面。利用等离子体氧化系统和等离子体氧化抛光系统，可以检验在RB-SiC加工中利用等离子体氧化辅助抛光提高去除效率和提升表面质量的有效性。本发明设计的系统便于调整射频电源功率，且易于更换氧化气流组成，同时还具有水蒸气含量可调节、自由基的浓度可检测的特点。
附图说明

[0017] 图1为本发明的结构示意图；其中，1-氦气罐，2-流量计，3-水瓶，4-露点仪，5-旋转电机，6-抛光块，7-旋转台，8-样品，9-电极，10-玻璃罩，11-手动匹配器，12-射频电源。

具体实施方式

[0018] 实施例1本实施例提供一种等离子体氧化抛光系统，如图1所示，系统包括氦气罐1，氦气罐1通过气管连接水瓶3，接水瓶3通过气管连通抛光工作室，抛光工作室包括水平设置的旋转台
7，旋转台7上设置有抛光块6，抛光块6的上表面上放置样品8，样品8上方固定连接旋转电机
5，旋转台7的上表面还连接电极9，旋转台7和电极9分别通过导线连接手动匹配器11，手动匹配器11连接射频电源12。

[0019] 前述氦气罐1和水瓶3之间设有流量计2。前述接水瓶3与抛光工作室之间安装有露点仪4。前述旋转台7周围安装有玻璃罩10。前述抛光块6与电极9设置在旋转台7上相互对称的位置上。

[0020] 本实施例还提供一种等离子体氧化抛光方法，包括如下具体步骤：氦气从氦气罐1经过流量计2进入水瓶3中，流量计2实时反馈、监测并调节氦气的流量大小；氦气经过盛有超纯水的水瓶3形成带有水蒸气的气流，通过控制氦气的流速可以调节气流中的水蒸气含量，露点仪4对气流中的水蒸气含量进行实时测量；射频电源12通过匹配器将能量加到电极9与样品8之间，激发其间的水蒸气和氦气产生等离子体，利用等离子体中的自由基OH*实现对RB-SiC样品表面的氧化；通过控制装载样品8的旋转台7进行运动，实现对样品8表面目标区域的等离子体氧化。前述气流中的水蒸气含量为1.7-2.6%，具体含量还与实验当时的温度、湿度等环境因素有关。前述样品8为RB-SiC。前述旋转台7为二维电动平台。前述抛光块6为CeO2。

[0021] 本实施例等离子体氧化抛光系统包括射频电源、手动匹配器、露点仪、流量计、水瓶、电极、氦气罐及连接各部分的导线和气管等等离子体氧化部分外，还包括抛光块、旋转电机和旋转台等部分；抛光块与电极在旋转台的对称位置，等离子体氧化后的表面旋转到抛光区域，实现对氧化层的去除，旋转台不断将氧化区域和抛光区域交换位置，实现环状区域的氧化同步抛光。等离子体氧化RB-SiC的速度很慢，合适的抛光参数对获得高质量表面至关重要，抛光部分可调的是旋转台上样品的旋转速度和旋转电机带动的抛光块的旋转速度。抛光块选用CeO2，因为CeO2抛光SiO2有利于获得超光滑表面。利用等离子体氧化系统和等离子体氧化抛光系统，可以检验在RB-SiC加工中利用等离子体氧化辅助抛光提高去除效率和提升表面质量的有效性。本实施例系统便于调整射频电源功率，且易于更换氧化气流组成，同时还具有水蒸气含量可调节、自由基的浓度可检测的特点。

[0022] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
基于两步微波等离子体氧化的碳化硅氧化方法	2020-05-12	448
使用等离子体增强氧化钝化的硅蚀刻	2020-05-13	404
Mg-Li合金的等离子体电解氧化方法	2020-05-13	203
透明导电氧化物的等离子体沉积方式	2020-05-13	193
等离子体氧化处理方法和等离子体处理装置	2020-05-11	475
等离子体氧化处理方法和等离子体处理装置	2020-05-11	232
等离子体氧化处理方法和等离子体处理装置	2020-05-11	546
等离子体氧化方法和等离子体氧化设备	2020-05-11	354
一种等离子体电解氧化电源	2020-05-11	387
电离过氧化氢综合等离子体灭菌设备	2020-05-11	179

一种等离子体氧化抛光系统及方法

一种等离子体氧化抛光系统及方法

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：