浮法拋光超光滑表面加工技術
摘要
浮法拋光技術首先出現于日本，是加工超光滑表面的先進技術之一。本文介紹用浮法拋光加工超光滑表面的機械結構和加工 過程，與傳統的瀝青拋光方法進行比較，分析材料去除機理。最后簡單介紹我國研究浮法拋光技術的進展。
正文
一、浮法拋光技術的產生與現狀
光學零件的加工基本包括切割成型、研磨、拋光三道工序；最終的光學表面質量由拋光決定，因此拋光是最重要的工序。通常高質量光滑表面的拋光是以瀝青或纖維等彈性材料作磨盤，配以拋光液或研磨膏來達到技術要求。
近年來，光學及微電子學極大地推動了光學加工技術的發展。大規模或超大規模集成電路對所用基片(通常為硅、鍺等材料)的表面精度提出了很高的要求；短波段光學的發展尤其是強激光技術的出現，對光學元件表面粗糙度的要求極為苛刻。表面粗糙度低于1nm rms的超光滑表面加工技術已成為光學及微電子學基礎技術領域的重要課題。靠傳統的經驗依賴性的光學加工方法是不能滿足日益發展的光學、電子學要求的。國內外已有許多科學家在探索加工高精度超光滑表面的各種技術。一般原子直徑小于0.3nm，而超光滑表面微觀起伏的均方根值為幾個原子的尺寸，因此實現超光滑表面加工的關鍵在于實現表面材料原子量級的去除。
1997年，日本大坂大學的難波義治教授發明了浮法拋光(Float Polishing)加工超光滑表面技術。通過使用這項技術，可使剛玉單晶的平面面形達到λ/20，表面粗糙度低于1nm Rz。1987年的研究報告表明，使用浮法技術進行多種材料的拋光實驗，對φ180mm的工作，可以達到表面粗糙度優于o.2nm rms，平面度優于λ/20=0.03μm。
目前在日本，浮法拋光技術應用很廣泛，尤其是用于錄音機、錄像機或計算機的磁頭生產；每年有2500萬個磁頭就是采用這項技術制造的。近年來，德國也在研究類似拋光技術。德國Ulm大學的歐威(O. Weis)研究表明，對白寶石材料的φ7mm的工件進行拋光，30分鐘后達到表面粗糙度小于0.05nm的結果。
將浮法拋光樣品與普通拋光樣品比較可以發現浮法拋光有許多優點。普通瀝青式拋光使用硬度大于工件的磨料，也可以獲得所謂超光滑表面的粗糙度指標，但對磨盤的平面度的修正很有講究，這影響到被拋光工件的面形。普通拋光后的工件，其邊緣幾何尺寸總不太好，經常有塌邊或翹邊現象；并且在高倍顯微鏡下可以看到表面有塑性畸變層。
應用浮法拋光法技術獲得的超光滑表面，不僅具有較好的表面粗糙度和邊緣幾何形狀，而且拋光晶體面有理想完好的晶格，亞表面沒有破壞層，并且由拋光引起的表面殘余應力極小。