离子束抛光设备研制

离子束抛光技术是一种先进的镜面精制造技术。其精度高，速度快，对镜面无损伤。20世纪90年代，几个发达国家先后掌握了离子束抛光技术，使光学制造水平，尤其是大口径光学镜面的制造水平达到一个新的高度。.在国家自然科学基金面上项目"天文光学镜面的离子束抛光技术研究"的执行过程中，我们利用一台旧镀膜机改装成离子束抛光试验装置，做了大量实验，解决了遇到的各种问题，已基本上掌握了这种先进的镜面制造方法。.试验结果表明，通过一次离子束抛光处理，可使镜面精度达到PV值1/14 波长，RMS值1/70波长。分析认为，通过提高离子源的工作稳定性、保证机械扫描的定位精度，还可以进一步提高精度，达到国际先进水平。.希望能在现有的基础上，设计制造一台各方面性能卓越的、能制造直径达1.2米镜面的离子束抛光设备，使镜面修正精度达到RMS值优于1/80波长，PV值1/ 16波长

在前期基金会面上项目研究工作的基础上，成功地研制了一台大型离子束抛光设备，可对最大直径达1.5米的镜面进行精确修正。根据任务书的要求，对一块直径为520mm的微晶玻璃镜面进行修正，精度达到PV=1/16.5波长、RMS=1/101波长，圆满完成资助项目计划书预定的指标。.作为该设备工作平台的真空室口径达2.6米，内部安装有五维运动系统，带动离子源对镜面进行扫描。控制软件使离子束能对各种面形的镜面（平面、球面、非球面、离轴非球面）保持全程的法向跟随。. 真空系统的真空获得和保持情况良好，能比较容易地抽到10-5Pa量级，压升率一般不超过0.1Pa。. 设备综合了真空技术、真空室内的电机驱动和五维运动、数学模型建立、五维运动的控制软件编制等。. 在研制过程中，用数控方法对离子源的电源进行了改造，使其工作稳定性大幅提高，保证了抛光精度。 提出用一种无拘束的矩阵运算解矩阵的方法，简单直观快捷。. 设计上让工件盘可以转动，实现极坐标运行。提出一种用极坐标系统按直角坐标数据运行的方法，获得发明专利。用这种方法可以在这台设备上加工直径超过2.0米的镜面。. 在这台设备上可以开展我们提出的镀膜修正镜面的试验，有望开创一种新的类似于离子束抛光技术的镜面修正技术。. 实验表明，该设备完全可以作为实用设备用于高精度要求的镜面加工，尤其是大口径镜面的加工。