[摘 要]本文主要对大口径光学元件薄膜厚度的均匀性问题进行了研究。研究2.2m的高真空像是镀膜机实际的厚度分布情况，和对非球面的光学元件都采去了什么样的修正板来调节厚度的均匀性。实验获得了比较不错的结果，大口径薄膜的均匀性调节结果不错，口径大约在700mm，在凹凸面的情况下，均匀性能维持在0.8以下，若是平面，可以维持在百分之一以下；1200mm的口径在凹面能维持在百分之一以下，平面1300mm口径的同样如此。
　　[关键词]均匀性；薄膜；修正板；大口径光学元件
　　中图分类号：TB43 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）38-0108-01
　　引言：镀膜成品的好坏与否和薄膜厚度的均匀程度有非常大的关系，如果均匀性达不到标准，也会对镀膜面的波面造成一定程度的影响。所以在设计镀膜机的基板支撑事一定要想到这一点。薄膜厚度均匀性的调节，可以用DM45D的镀膜机内膜厚度来进行调节。离子束溅射技术在制造的薄膜光学性能非常好，坏处是面积比较小，并且分布不均匀[1]。这个问题可以通过天骄修正版来进行调节。需要注意的是，这只适用于200mm口径左右的光学元件，剩下的就达不到，技术有待改进。
　　一、膜厚理论的分析
　　首先要根据膜厚均匀性的理论在进行计算。当一平面蒸发源发射出去一个质量为m的材料时，那么和发射面成垂直关系的α角的立体角——dΩ，其内沉积的膜料就是dM，经过计算，理论上结果应该是m=，公式应为：
　　dM= （1）
　　上面的公式中，n是镀膜材料的蒸汽参数，假如这个参数是在距膜料r处的基板面积的dS上，那么dS和膜料的蒸汽方向应该呈角，那么（1）公式该表示成：
　　dM= （2）
　　如果磨蹭的密度是，那么厚度t就应该是：
　　t= （3）
　　从公式（3）中就能看出膜厚和膜料蒸汽的参数n和角以及蒸发源r有关系。
　　以上的这些分析都是在原子、分子与基板的系数是1的假设基础上计算出来的。但在实际的操作中，这些假设都会发生相应的变化，如果基板的温度不均匀，那么这些数据都会发生改变。这对于一台多功能的镀膜机来说，内部复杂的附件一旦组装完成，蒸发系统和离子辅助系统就都会固定下来，所以还得添加修正版，采取递进的方式来修正薄膜的厚度，一次来调节薄膜的沉积系统。
　　二、均匀性实验及其结果
　　（1）调节旋转行星夹具的均匀性
　　对于这种调节方法早已有过相关的文献报道，理论上到达最好的均匀性调节，可以达到0.6%，如果采用了行星夹具的装卡方式，那么800mm口径以内的膜厚可以优于0.5%的均匀性。但是当镀元件的重量过重时，只能采用平放行星夹具的方式来对膜厚进行修正。
　　①.镀膜面为球面的光学元件
　　镀膜机的结构参数能让凹面光学元件的蒸汽入射角为0°时，获得比较好的均匀性，完全能够达到商用的要求，所以当这种镀膜面是凹面的元件时，夹具的均匀性基本上已经不用再调节。（如图1所示）
　　②.镀膜面为平面的光学元件均匀调节
　　当镀膜面的平面光学元件在采用行星夹具调节均匀性的情况下还不能满足要求的情况下，就要根据测量的结果添加修正版来进行调节了。修正版的布局图如图2所示。在进行两次调节后，第一次采用修正版的结果来看，口径在540mm以内的话，均匀性可以达到0.2%，若超过这个标准，那么均匀性就会变差。第二次是改变修正版的形状来调节口径在540mm以上的膜厚，得到比较好的效果[2]。
　　三、结果分析与讨论
　　本文以上提出的方法只是為设计和修正膜厚的均匀性做参考资料。膜料的蒸发源和溅射源不是只有一点，有时候甚至不是平面的，并且膜料的蒸汽参数n也会变化，所以在实际操作中，基板的支撑架设计都要在蒸发源或者溅射源和支撑之间装上修正版，均匀性要求的越高，对膜料的修正板要求也会相应的变高。修正版在设计的时候，要根据膜厚分布在理论上做出修正板的形状，根绝这个形状的实验结果做最后的调整[3]。总结上面所说，修正板可以对口径在700mm以内的平面以及凹面在行星夹具的镀膜面做均匀性的调整，即使是700mm以上的大口径镀膜元件，也能利用同种方法来调节膜厚的均匀性，同样能取得比较好的效果。
　　结语
　　通过以上研究可以看出，修正板调节膜厚可以显著的改善膜料的蒸汽分布。磨蹭后于和距离的平放是反比关系，膜厚和沉积角的余弦是正比关系，当两者结合的时候，膜层的边缘会比中心处的还要薄。如果要想让大口径的元件获得更好的均匀性，那就需要多做几次工艺试验，用递进的方法进行理论分析，这样能够得到良好好均匀性。
　　参考文献
　　[1] 刘兴悦，戴佳鑫.薄膜均匀性的研究分析[J].科技创新导报，2010，（9）：2-3.
　　[2] 艾万君，熊胜明.3.6m大口径镀膜机膜厚均匀性分析[J].光电工程，2011，38（11）：73-78.
　　[3] 周小为.大口径衍射光学元件的离子束刻蚀及相关问题的研究[D].中国科学技术大学，2010.