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2019年  第1卷  第3期

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综述
波长相干散射显微镜高次谐波下EUV掩模检测技术
Yutaka Nagata, Tetsuo Harada, Takeo Watanabe, Hiroo Kinoshita, Katsumi Midorikawa
2019, 1(3). doi: 10.1088/2631-7990/ab3b4e
摘要:

极紫外(EUV)光刻掩模技术正在不断改进,以用于7nm或更小尺寸芯片的大批量制造。EUV扫描仪可替代最关键层,并提供与氟化氩(ArF)光刻技术互补的光刻能力。然而,无缺陷掩模的制造和检测仍然是EUV光刻技术所面临的关键问题之一。本文综述了基于高次谐波(HHG)的13.5nm相干散射显微镜(CMS)在EUV光刻技术掩模检测中应用的研究进展。利用高次谐波相干散射显微镜(HHG-CSM)系统,我们观察到周期性图形掩模中程序化图形缺陷。在EUV掩模的衍射图中,检测到88nm光栅中存在2nm宽的线缺陷以及在112nm孔栅中有小于100nm的吸收缺陷。通过进一步改进系统,我们成功重建了88nm周期性光栅图形和具有定量相位对比的交叉图案。这些结果表明,单独的HHG-CSM系统具有巨大的潜力。

近场声悬浮及其在轴承中的应用:述评
Minghui Shi, Kai Feng, Junhui Hu, Jiang Zhu, Hailong Cui
2019, 1(3). doi: 10.1088/2631-7990/ab3e54
摘要:

随着对高速、高精密制造设备需求的增加,非接触式轴承在工业中的重要性日益提高。近场声悬浮技术(NFAL)是近年来发展起来的一种非接触悬浮技术,由于其不需要额外气体供应、结构紧凑、能适应环境等优点,引起了人们的广泛关注。本文详细介绍了NFAL的工作原理,并与现有的几种非接触技术进行了比较,阐明了NFAL的可行性和在实际工业应用中的潜力。介绍了描述NFAL的两种基本理论,包括气膜润滑理论和声辐射压理论。然后,对基于NFAL的挤压膜气体轴承(SFAB)的设计和发展现状进行了总结。最后,讨论了挤压膜气体轴承的发展趋势和广泛应用存在的挑战。

微切削刀具设计与制造进展
John O’Hara, 房丰洲
2019, 1(3). doi: 10.1088/2631-7990/ab3e7f
摘要:

微切削是一种精密的柔性制造技术。针对微结构或者复杂的3D结构零件,微切削能够获得高加工精度和高表面质量。该技术在如碳化钨这样的难切削材料的加工能力上具有很好的优越性和潜力。刀具切削刃的几何参数设计是决定加工工件形位精度的关键要素。目前大多数商用微切削刀具基本上是传统微切削刀具的缩小版。由于尺寸效应及关联现象的存在,现有刀具不能展现其最优性能 。为了保证刀具设计和制造方法能够成功地应用于工业生产,必须对微切削力学和基本原理进行深入分析和试验研究。本文回顾了近年来在微刀具设计、材料和制造方法的研究进展,讨论了刀具的性能、新方法和新技术。重点分析了刀具在加工难加工材料时的磨损抑制问题,包括中冷和表面纹理排布技术,并提出集成设计和制造工艺链等有助于工业微刀具设计与制造的有效。

研究论文
基于CO2激光快速抛光的熔石英元件光滑无损表面形成机制
赵林杰, 程健, 陈明君, 袁晓东, 廖威, 刘启, 杨浩, 王海军
2019, 1(3). doi: 10.1088/2631-7990/ab3033
摘要:

传统机械加工方法引入的表面缺陷在高功率激光辐照下易产生不可逆的激光损伤,从而降低熔石英光学元件在高功率激光装置中的高使役性能。和传统的机械加工方法相比,激光抛光可形成光滑无损表面,因此激光抛光在光学元件的加工中得到了越来越广泛的应用。本研究致力于揭示多光斑耦合、高能量密度激光抛光下光滑无损表面的形成机制。通过数值仿真模拟揭示了激光抛光的表面形成机制,并在实验中进行了验证。仿真计算的激光抛光深度以及抛光后形成的表面形貌和实验结果吻合较好。为了进一步优化激光抛光后的表面质量,对激光抛光参数(如光斑重叠率、脉冲宽度和抛光次数)进行了优化。结果表明,CO2激光抛光的面加工效率可达到8.68mm2/s,并且抛光后的表面粗糙度优于25nm。此外,激光抛光有效去除了熔石英元件磨削过程中引入的微裂纹等缺陷,形成无损表面,并且激光抛光的纵向去除率可达3.88μm/s,其去除率远大于传统机械抛光加工方法。CO2激光快速抛光可快速实现光滑无损表面加工,对提升高功率固体激光装置用熔石英元件的加工表面质量具有重要意义。

三维粒子跟踪测速法测定金属激光粉末床熔化过程中的时间分辨粒子轨迹
Eric Eschner, Tobias Staudt, Michael Schmidt
2019, 1(3). doi: 10.1088/2631-7990/ab3de9
摘要:

激光粉末床融合技术(L-PBF)在研发、小批量生产、成型制造以及工业生产中应用广泛,可在零件设计中自由加工多种材料。然而,无缺陷高密度零件的生产仍然需要大量的参数研究和工艺知识,其原因是其过程中所涉及复杂的过程动力学,即源自相互作用区域内的蒸发效应。由于该区域内的蒸发效应是相互作用区附近产生飞溅和粉末运动的主要驱动力,因此其对更好地理解工艺过程至关重要。

为了量化表征测试粒子运动特性,我们提出了一种依靠立体超高速相机装置和优化的图像处理的自动三维粒子跟踪测速(3D PTV)检测方法。该方法能够在一个可接受的时间范围内对大数据粒子轨迹进行三维测量,通过粒子轨迹合成图像和已知真实轨迹的对比,验证了该方法的可行性。