微纳加工技术实验指导书

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1、微纳加工技术实验指导书董连和　　　孙艳军　　长春理工大学光电工程学院二○○八年十月25　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　目　　　录实验一　刻划刀具制作与研磨………………………………………1实验二　分划板刻制与检验…………………………………………4实验三　圆光栅紫外光刻……………………………………………8实验四　光学度盘检验………………………………………………11实验五　圆光栅照相复制……………………………………………13实验六　衍射光栅刻划………………………………………………16实验七　光学标准尺刻划……………………………………………18实验八　八台阶二元光学元件微细光刻…………

2、…………………2025　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　25　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　实验一　刻划刀具制作与研磨一．实验目的刻划刀具材料,形状和研磨的质量是决定刻划刀性能的基本因素。通过实际操作，了解刻划刀具的种类、材料、几何参数及用途，掌握专用工装的设计及刀具研磨的技巧。二.实验原理以靠模作为依托，刀坯一端与磨具相对运动产生机械磨削，实现所需要的形状和结构尺寸。三．实验工具及材料：15J读数显微镜（100X）一台XTT实体显微镜（60X）一台粗磨油石　（180目）　　一块精磨油石（W20）　　　　　一块抛光油石（

3、　　一个多面靠模　　　　　一个润滑及研磨剂四．刻划刀研磨的技术要求１．四方刀其中a=b=0.02mm，刀坯长度30mm，直径φ2.5mm，材料T12A图1　四方刀　　25　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２．矩形刀其中a=0.02mm、b=3a，刀坯长度30mm，直径φ2.5mm，材料T12A　　　　　图2　矩形刀３．梯形刀其中a=0.02mm、b=4a，刀坯长度30mm,直径φ2.5mm，材料W9Cr4V1　　　　　　图3梯形刀４．圆锥刀其中a=0.02mm，刀坯长度30mm，直径φ2.5mm，材料W9Cr4V1　　　　　图4　圆锥刀五．研磨步骤：任选上述四种刻划刀其中之一按以

4、下步骤进行研磨。１．研平刀坯端面将刀坯由上而下装如端面靠模内，用螺丝固紧，然后分别经粗磨、精磨将端面研平。25　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２．粗磨成型将已研平端面的刀坯装入选定的靠模内，调节刀坯伸出长度，使刀坯与靠模构成合适角度，然后用螺丝固紧。此靠模装好以后至刻划刀研磨结束期间不可松动，以免影响刀头几何形状。选好粗磨油石，加入润滑剂以靠模作为依托，将刀坯一端初步研磨成所需要的角度和形状。研磨的尺寸要留有精磨和抛光的剩余量，即实际要求尺寸+0.015mm左右。３．精磨将粗磨合格的刀坯放在精磨油石上，加入由机油与三氧化二铬调制成的研磨剂进行精磨，研制达到刻刀刃宽实际尺寸加抛光

5、余量0.005毫米。４．研磨端面将精磨后的刀由上而下装入端面靠模，在玛瑙石上加润滑剂将端面研平，端面的表面粗糙度要达到Ra0.08。５．侧面抛光抛光是在玛瑙石或抛光油石上进行。在抛光过程中，应经常在显微镜下检测刻刀刃宽实际尺寸并观察表面光滑程度，直至达到刀头的结构尺寸和表面粗糙度均符合要求为止。六．依托靠模研磨的手法四方刀、矩形刀、梯形刀以靠模为依托，用拇指和中指夹住靠模两侧边，用食指来控制研磨压力的大小。四方刀与矩形刀先磨相对两个侧面，然后再磨另外两个相对侧面；梯形刀先磨两个侧面，后磨大面与小面。并在研磨进程中，要随时在实体或读数显微镜下检测研磨效果。图5　刀具研磨运行轨迹七．试验报告要求1

6、．根据刀坯长度及靠模尺寸，计算出刀头的几何参数2．描述研磨过程，给出a或b值25　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　实验二　分划板刻制与检验一．实验目的进一步了解小型光学刻线机的机械结构及原理，掌握各种类型光学分划板的刻制工艺、以及质量和参数的检测。二.实验原理在X-Y直角坐标小型刻划机上，利用X与Y两方向精密位移丝杆产生刻划刀的几何坐标，通过刻划刀对刻划底层的部分刮除，显露出分划板毛坯表面，然后经过真空镀制金属膜及相应工序工艺处理而得到分划。三．使用仪器、工具及材料　　　　小型刻线机　　　　　　　　一台　　　　读数显微镜　　　　　　　　一台　　　　实体显微镜　　　　　　　　一台　

7、　　　折反式显微镜　　　　一台　　　　阿贝比长仪　　　　　　　　一台板式电热箱一台四．工艺步骤１．玻璃毛坯清洗用脱脂纱布或脱脂棉蘸醇—醚混合液轻擦玻璃毛坯表面（纱布不可重复使用，以免混入杂质而划伤毛坯表面），将擦洁后的毛坯放入夹具内，即可进行下一步骤。２．涂底层毛坯加热后用手涂法在毛坯表面涂上一层厚度均匀且无明显疵病的刻划蜡层，蜡层膜厚应根据刻线宽度而定。例如分划板要求线宽为0.02mm，则底层厚