專利名稱：一種高溫光柵的制作及轉(zhuǎn)移方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫光柵的制作方法，屬于光測(cè)力學(xué)、工程材料、構(gòu)件變形和位移測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
云紋干涉方法是上個(gè)世紀(jì)80年代初發(fā)展起來的一種現(xiàn)代光學(xué)測(cè)量方法，由于具有波長(zhǎng)量級(jí)位移精度、非接觸、全場(chǎng)實(shí)時(shí)觀測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、斷裂力學(xué)、微電子封裝等領(lǐng)域，是一種基于試件表面云紋條紋圖像分析獲得被測(cè)表面變形場(chǎng)的測(cè)量方法。而作為變形載體光柵的制作一直以來得到研究者的廣泛關(guān)注，尤其涉及到高溫變形測(cè)量中高溫光柵的制作。中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了“一種高溫全息光柵及其制造方法”(中國(guó)專利號(hào)93106837.1)、“一種雙頻率高溫光柵的制作方法”(中國(guó)專利號(hào)200610113298.2)和一種高溫云紋光柵的制作方法(中國(guó)專利號(hào)200910135728.4)等。上述各種方法存在光路復(fù)雜、難調(diào)節(jié)，高溫光柵制作成本過高和刻蝕難以控制等不足，因此需要發(fā)展一種高溫光柵的制作及轉(zhuǎn)移方法，該方法可以實(shí)現(xiàn)高溫柵的制作以及方便地轉(zhuǎn)移到試樣表面上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高溫光柵的制作及轉(zhuǎn)移方法，使其制作簡(jiǎn)單、成本低、可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種高溫光柵的制作及轉(zhuǎn)移方法，其特征在于該方法包括如下步驟:I)在硬基體上均勻涂覆一層正膠光刻膠，將硬基體放入全息制柵光路中進(jìn)行曝光，然后進(jìn)行顯影形成全息光柵；2)通過電鑄技術(shù)直接在硬基體全息光柵上電鑄，脫膜制得電鑄全息光柵模板；3)取另一硬基體，在該硬基體上涂覆納米熱壓印光刻膠，然后放入熱壓印平臺(tái)上，再將電鑄全息光柵模板放在涂有納米熱壓印光刻膠的硬基體上，設(shè)定壓印溫度范圍110°C 130°C，壓力范圍35MPa 45MPa，然后進(jìn)行熱壓印，在硬基體表面得到全息光柵；4)將表面含有全息光柵的硬基體放入真空蒸鍍機(jī)內(nèi)進(jìn)行蒸鍍，在光柵表面形成高溫光柵金屬膜；5)試樣表面用砂紙進(jìn)行粗拋，將高溫粘結(jié)劑涂在試樣表面，然后將高溫光柵金屬膜粘接在試樣表面，放入高溫爐內(nèi)高溫固化，升溫速率2V /分 3°C /分，升溫到170°C恒溫時(shí)間為3 4小時(shí)，然后自然冷卻；所述的高溫粘結(jié)劑采用聚硅氮烷和碳化硼粉的混合物；6)將硬基體從試件上剝離，高溫光柵金屬膜直接轉(zhuǎn)移到試樣表面。本發(fā)明所述的聚硅氮烷和碳化硼粉的混合物的優(yōu)選質(zhì)量比為1:2。所述的納米熱壓印光刻膠優(yōu)選采用SU-8光刻膠。所述的硬基體優(yōu)選為玻璃或硅片。所述的高溫光柵金屬膜為鉻膜。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果:以前所研究的光柵制作方法中一般都是在試件上直接制作光柵，對(duì)試樣表面要求高，且需要曝光、顯影或者刻蝕等復(fù)雜工藝。本發(fā)明是將電鑄全息光柵作為模板，通過熱壓印將光柵壓印到硬基體上，然后蒸鍍高溫膜，最后通過高溫轉(zhuǎn)移直接將高溫光柵轉(zhuǎn)移到試樣表面。此高溫光柵可大批制作，制作成本低，操作簡(jiǎn)單、成功率高，適用于不同形狀試樣高達(dá)700°C高溫光柵的制作。


圖1為本發(fā)明的操作工藝流程圖。圖2為高溫粘結(jié)劑固化工藝流程圖。圖3為高溫(500°C)云紋條紋圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說明。圖1為本發(fā)明的操作工藝流程圖，具體實(shí)施步驟如下:本發(fā)明提供的一種高溫光柵的制作及轉(zhuǎn)移方法，該方法具體包括如下步驟:I)在硬基體上均勻涂覆一層正膠光刻膠，將硬基體放入全息制柵光路中進(jìn)行曝光，然后進(jìn)行顯影形成全息光柵；硬基體可以采用玻璃或硅片等；2)通過電鑄技術(shù)直接在硬基體全息光柵上電鑄，脫膜制得電鑄全息光柵模板；3)取另一硬基體，在該硬基體上涂覆納米熱壓印光刻膠，然后放入熱壓印平臺(tái)上，再將電鑄全息光柵模板放在涂有納米熱壓印光刻膠的硬基體上，設(shè)定壓印溫度范圍110°C 130°C，壓力范圍35MPa 45MPa，然后進(jìn)行熱壓印，在硬基體表面得到全息光柵；納米熱壓印光刻膠可采用SU-8光刻膠或其它熱塑性光刻膠；4)將表面含有全息光柵的硬基體放入真空蒸鍍機(jī)內(nèi)進(jìn)行蒸鍍，在光柵表面形成高溫光柵金屬膜或其它抗氧化性金屬膜；5)試樣表面用砂紙進(jìn)行粗拋，將高溫粘結(jié)劑涂在試樣表面，該高溫粘結(jié)劑可采用聚硅氮烷和碳化硼粉混合物，聚硅氮烷和碳化硼粉的質(zhì)量比優(yōu)選采用1:2，也可采用其它的高溫粘結(jié)劑；然后將高溫光柵金屬膜粘接在試樣表面，放入高溫爐內(nèi)進(jìn)行高溫固化，控制升溫速率2°C /分_3°C /分，升溫到170°C恒溫時(shí)間為3-4小時(shí)，然后自然冷卻；6)將硬基體從試件上剝離，高溫光柵金屬膜即可直接轉(zhuǎn)移到試樣表面。實(shí)施例:試件材料為高溫鎳基合金，選擇一塊65mmX 65mm的玻璃，利用甩膠機(jī)在玻璃基底表面均勻涂覆一層正膠光刻膠，甩膠速度為4000轉(zhuǎn)/分。將玻璃基底放在全息制柵光路中的干涉面固定架上，設(shè)定曝光時(shí)間為50s左右，曝光完畢后放入濃度為5%的正膠顯影液中進(jìn)行顯影，顯影液型號(hào)為KMP PD238-1I，顯影時(shí)間為6s左右。通過電鑄技術(shù)直接在玻璃基體全息光柵上電鑄，脫膜制得電鑄全息光柵模板；然后利用熱壓印機(jī)將電鑄全息光柵模板上的光柵形貌直接壓印到表面涂有SU-8光刻膠的玻璃基底上，壓印溫度和壓力分別為120°C和40MPa，將壓印好的表面含有全息光柵的玻璃基底放入真空鍍膜機(jī)內(nèi)蒸鍍一層厚度約為1000埃的鉻膜。利用拋光機(jī)對(duì)試樣進(jìn)行粗拋，砂紙為200#。將質(zhì)量比為1:2的聚娃氮燒和碳化硼粉的混合物涂在試樣表面，利用加載裝置將含有全息光柵的玻璃基底表面與其粘結(jié)，利用圖2所示的高溫固化曲線進(jìn)行高溫固化，固化完畢去除玻璃基底，高溫光柵金屬膜留在試樣表面上，用丙酮將殘留光刻膠去除，高溫試件柵制作完畢。圖3為高溫(500°C)云紋條紋圖。
權(quán)利要求
1.一種高溫光柵的制作及轉(zhuǎn)移方法，其特征在于該方法包括如下步驟: 1)在硬基體上均勻涂覆一層正膠光刻膠，將硬基體放入全息制柵光路中進(jìn)行曝光，然后進(jìn)行顯影形成全息光柵； 2)通過電鑄技術(shù)直接在硬基體全息光柵上電鑄，脫膜制得電鑄全息光柵模板； 3)取另一硬基體，在該硬基體上涂覆納米熱壓印光刻膠，然后放入熱壓印平臺(tái)上，再將電鑄全息光柵模板放在涂有納米熱壓印光刻膠的硬基體上，設(shè)定壓印溫度范圍110°C 130°C，壓力范圍35MPa 45MPa，然后進(jìn)行熱壓印，在硬基體表面得到全息光柵； 4)將表面含有全息光柵的硬基體放入真空蒸鍍機(jī)內(nèi)進(jìn)行蒸鍍，在光柵表面形成高溫光柵金屬膜； 5)試樣表面用砂紙進(jìn)行粗拋，將高溫粘結(jié)劑涂在試樣表面，然后將高溫光柵金屬膜粘接在試樣表面，放入高溫爐內(nèi)高溫固化，升溫速率2V /分 3°C /分，升溫到170°C恒溫時(shí)間為3 4小時(shí)，然后自然冷卻；所述的高溫粘結(jié)劑采用聚硅氮烷和碳化硼粉的混合物； 6)將硬基體從試件上剝離，高溫光柵金屬膜直接轉(zhuǎn)移到試樣表面。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種高溫光柵的制作及轉(zhuǎn)移方法，其特征在于:所述的聚硅氮烷和碳化硼粉的混合物的質(zhì)量比為1:2。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種高溫光柵的制作及轉(zhuǎn)移方法，其特征在于:所述的納米熱壓印光刻膠為SU-8光刻膠。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種高溫光柵的制作及轉(zhuǎn)移方法，其特征在于:所述的硬基體為玻璃或硅片。
5.按照權(quán)利要求1 4任一權(quán)利要求所述的一種高溫光柵的制作及轉(zhuǎn)移方法，其特征在于:所述的高溫光柵金屬膜為鉻膜。
全文摘要
一種高溫光柵的制作及轉(zhuǎn)移方法，屬于光測(cè)力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)是通過全息光柵制作、電鑄、壓印、鍍膜和轉(zhuǎn)移的方法在試樣表面制作高溫光柵，只需制作全息光柵模板，即可在試樣表面制作出高溫光柵，無需對(duì)試件表面進(jìn)行精細(xì)拋光處理，因此操作簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)；有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中直接在試樣表面制作高溫光柵所帶來的光路復(fù)雜、難調(diào)節(jié)、高溫光柵制作成本高和刻蝕難以控制等不足和缺陷。
文檔編號(hào)G03F7/20GK103149614SQ20131007071
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者謝惠民, 王懷喜, 戴相錄 申請(qǐng)人:清華大學(xué)