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微米級鏡面噴涂工藝：Fusoseiki MK-3 在精密光學(xué)涂層中的應(yīng)用研究

發(fā)布時間： 2026-01-06　　點擊次數(shù)： 46次

　　節(jié)拍。

　　低重力供液：0–140 mL min?¹ 無脈動線性調(diào)節(jié)，配合齒輪泵閉環(huán)反饋，厚度重復(fù)性 ±1 nm(以 550 nm 波長反射率監(jiān)控)。

　　三、工藝路線與實驗設(shè)計

　　步驟 1：基板清洗

　　– 順序超聲(RBST105→去離子水→丙酮→乙醇)，60 °C 熱風(fēng) 30 min；

　　– UV/O? 處理 10 min，表面接觸角 < 5°，確保后續(xù)液滴鋪展。

　　步驟 2：噴涂參數(shù)矩陣

　　采用 Box-Behnken 設(shè)計，變量：槍距 A(150–250 mm)、霧化壓 B(0.15–0.25 MPa)、走槍速度 C(50–150 mm s?¹)、供液量 D(20–60 mL min?¹)。響應(yīng)值：膜厚均勻性 U = (t_max – t_min)/t_avg、粗糙度 Rq、激光損傷閾值。

　　步驟 3：在線監(jiān)測

　　– 激光位移傳感器(KEYENCE LJ-V7300)掃描，實時輸出 2D 厚度云圖；

　　– 光譜橢偏(J. A. Woollam M-2000)閉環(huán)反饋，終止條件：|n·d – target| < 0.2 nm。

　　四、結(jié)果與討論

　　厚度均勻性

　　參數(shù)：A = 200 mm，B = 0.20 MPa，C = 100 mm s?¹，D = 30 mL min?¹，單道濕膜 0.8 µm，烘干后 95 nm。在 Ø 150 mm 區(qū)域測得 U = 1.7 %，優(yōu)于旋涂對比樣 4.5 %。

　　表面粗糙度

　　AFM 10 µm × 10 µm 掃描顯示 Rq = 0.28 nm，接近基板本征值 0.25 nm；無桔皮、無 Mie 散射點。

　　光學(xué)性能

　　– 193 nm 增透膜：單面反射率由 7.2 % 降至 0.15 %(VUV 分光光度計)；

　　– 355 nm 高反膜：損傷閾值 18 J cm?²(8 ns，1-on-1)，較 e-beam 蒸鍍提升 22 %。

　　工藝放大

　　在 Ø 400 mm、R 2 m 的輕量化 SiC 鏡坯上完成 27 層 HfO?/SiO? 高反膜，面形變化 ΔPV < 30 nm(ZYGO DynaFiz 干涉儀)，滿足太空激光通信 λ/20 要求。

　　五、結(jié)論與展望

　　Fusoseiki MK-3 通過“微米級霧化 + 低動能沉積”組合，成功將噴涂工藝推進(jìn)到光學(xué)級精度，為復(fù)雜曲面、大口徑及熱敏感基底提供了低應(yīng)力、高效率的涂層方案。未來工作將聚焦：

　　與超臨界 CO? 干燥集成，消除毛細(xì)力導(dǎo)致的龜裂；

　　開發(fā) 1 μm 以下超細(xì)霧滴噴嘴，實現(xiàn)單納米層厚控制；

　　結(jié)合 AI 視覺閉環(huán)，實現(xiàn)“邊噴邊拋”一體化智能制造。

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