[发明专利]熔石英光学曲面的大面积纳米微结构调控制备方法

权利要求书

1.一种熔石英光学曲面的大面积纳米微结构调控制备方法，其特征在于步骤包括：

1)将待加工的熔石英光学曲面光学零件固定在离子束加工机床的夹具上，且所述夹具通过可驱动熔石英光学曲面光学零件沿着C轴做回转运动的电机和离子束加工机床相连；

2)设置离子束加工参数，所述离子束加工参数包括离子入射角θ、离子能量E_ion、束流密度J_ion以及加工时间t；

3)根据待加工的熔石英光学曲面光学零件上任意点P的工件坐标系和离子入射角θ计算出进行离子束加工点P时对应的机床运动坐标，从而确定对熔石英光学曲面光学零件进行离子束加工的运动轨迹；

4)采用离子源根据所述离子能量E_ion、束流密度J_ion生成离子束，通过离子束加工机床驱动离子源沿着所述运动轨迹运动、驱动熔石英光学曲面光学零件沿着C轴做回转运动，使所述离子束以固定的离子入射角θ入射至熔石英光学曲面光学零件的曲面，且每一个加工点的入射时间为t，最终在熔石英光学曲面光学零件的曲面上形成规则的纳米微结构。

2.根据权利要求1所述的熔石英光学曲面的大面积纳米微结构调控制备方法，其特征在于，所述步骤2)设置离子束加工参数时，通过设置离子入射角θ来调控纳米微结构的波纹形状朝向，详细步骤包括：在设定的离子入射角阈值区间内确定离子溅射材料对应的离子入射临界角θ_c；根据纳米微结构的波纹形状目标朝向选择离子入射角θ的取值，如果纳米微结构的波纹形状目标朝向和离子入射方向垂直，则在离子入射角阈值区间的下边界和离子入射临界角θ_c之间的取值范围中设置离子入射角θ；如果纳米微结构的波纹形目标朝向和离子入射方向平行，则在离子入射临界角θ_c和离子入射角阈值区间的上边界之间的取值范围中设置离子入射角θ。

3.根据权利要求2所述的熔石英光学曲面的大面积纳米微结构调控制备方法，其特征在于，所述离子入射角阈值区间为40°～85°。

4.根据权利要求3所述的熔石英光学曲面的大面积纳米微结构调控制备方法，其特征在于，所述步骤2)设置离子束加工参数时，基于式(1)所示函数关系式设置离子能量E_ion来调控纳米微结构的波纹周期；

λ≈2π2rΔ23μ/(-(Jionρ/n)AEionCx/y-Jiondcos2θf(E)/n)---(1)]]>

式(1)中，λ表示纳米微结构的波纹周期，E_ion表示离子能量，J_ion表示束流密度，Y₀(θ)表示离子束倾斜入射理想平面的溅射产额，A表示离子能量E_ion和离子束倾斜入射理想平面的溅射产额Y₀(θ)之间的比例系数，θ表示离子入射角，ρ表示离子平均入射深度，C_x/y表示离子溅射能量沉积系数，n表示材料单位体积内的原子数量，γ表示离子溅射诱导的表面粘性流动效应的表面自由能，△表示粘性流动层的厚度，μ表示粘性流动系数，d表示离子溅射诱导的弹性碰撞平滑效应的粒子回弹平均距离，f(E)表示离子碰撞产生的平均回弹粒子数。