Разработка технологии ультрагладкой бездефектной полировки функциональных поверхностей оптических материалов газоструйными ионно-кластерными пучками. Этап 3 (заключительный)

Изучены аморфные (плавленый кварц, оптическое стекло) и нелинейные монокристаллические (кристаллы KTP, LBO, BBO) оптические материалы, поверхность которых обрабатывалась ионно-кластерным пучком аргона. Цель работы - экспериментальное исследование влияния пучка ускоренных кластерных ионов аргона на морфологию поверхности аморфных и монокристаллических оптических материалов для получения ультрагладких бездефектных поверхностей. Пучок формировался из сверхзвуковой струи аргона с последующей ионизацией кластеров и ускорением полученных ионов до высокой энергии. Все эксперименты выполнялись на специализированном стенде КЛИУС. Для диагностики морфологии поверхности оптических материалов до и после обработки использовалась атомно-силовая микроскопия с дополнительным анализом пространственно-частотных параметров шероховатости - спектральная плотность мощности, PSD. Для характеристики эффективности воздействия определялись коэффициенты распыления, скорость и глубина травления мишеней в различных режимах. В результате работы исследовано изменение основных характеристик ионно-кластерного пучка аргона (средний размер кластеров, полная и удельная энергия) в зависимости от экспериментальных параметров (давление торможения, ток ионизации и др.) и влияние этих характеристик на морфологию поверхности. Достигнута субнанометровая (менее 0,5 нм) среднеквадратичная шероховатость на опытных образцах аморфных и кристаллических материалов. Показана возможность эффективного сглаживания поверхности оптических материалов в среднечастотной и высокочастотной областях шероховатости (латеральные размеры неровностей менее 5 мкм). Впервые получены зависимости скорости и коэффициента распыления плавленого кварца кластерными ионами аргона в широком диапазоне удельной энергии (5 - 130 эВ/атом) при нормальном и наклонном (45°) падении на мишень. Выполнено численное моделирование взаимодействия кластерных ионов аргона с поверхностью плавленого кварца.Полученные результаты могут быть использованы для финишной обработки функциональных поверхностей при производстве оптических элементов и приборов управления лазерным излучением.