DE2037864A1 - Device for processing materials by means of ion beams - Google Patents

Description

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DIPL-ING. ERICH SCHUBERT
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59 Siegm, Postfach 325
Eiserner Straße 227 Deuhd» Bank AG.. 59 Siegm, P.O. Box 325
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Filialan Siegen u. Obetfcwxan (EMd.) Filialan Siegen and Obetfcwxan (EMd.)

70 081 Kü/A 29- 7. 1970 70 081 Kü / A 29- 7. 1970

UNITED KINGDOM ATOMIC ENERGY AUTHORITYUNITED KINGDOM ATOMIC ENERGY AUTHORITY

11, Charles II Street, London S.W. 1, England11, Charles II Street, London S.W. 1, England

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung Nr. 39260/69 vom 5. 8. 1969 beansprucht Priority is claimed for this application from British patent application No. 39260/69 dated August 5, 1969

Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstoffen mittels IonenstrahlenDevice for processing materials by means of ion beams

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Bearbeiten von Materialien bzw. Werkstoffen unber Verwendung eines Strahls von Ionen, der von einer entsprechenden Lieferquelle, beispielsweise einer Glimmentladungs-Ionenquelle oder -kanone bzw. -pistole, abgeleitet oder ausgeschickt wird. In der nachfolgenden Beschreibung ist unter dem Ausdruck "Bearbeiten" das Polieren, Fräsen oder Ätzen von Oberflächen des Werkstoffs zu verstehen. Beispiele für Materialien bzw. Werkstoffe, die bearbeitet werden können, sind Glas, Keramik, isolierende Werkstoffe, feuerfeste Materialien oder Metalle.The invention relates to devices for processing materials without using a beam of ions which is derived or sent from a corresponding supply source, for example a glow discharge ion source or cannon or pistol. In the following description, the term “machining” is to be understood as meaning the polishing, milling or etching of surfaces of the material. Examples of materials or materials that can be processed are glass, ceramics, insulating materials, refractory materials or metals.

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Eine Ausführungsform von Glimmentladungs-Ionenquelle ist in der zugehörigen britischen Patentanmeldung 48 144/66 beschrieben. Die in der vorgenannten Patentanmeldung beschriebene Ionenquelle bzw. Ionenkanone besteht im wesentlichen aus einer Anode mit einer Oberfläche, die in Richtung auf das Target bzw. das Zielobjekt oder den Auf.fänger, welches oder welcher mit Ionen beschossen wird, gerichtet ist, aus einer Maschenkathode, die zwischen der Anode und dem Target angeordnet ist, aus einer Einrichtung zum Zuführen entsprechender Potentiale nach der Anode und Kathode, um eine Glimmentladung zu erzeugen, sowie aus einer Elektrode zum Stabilisieren der Glimmentladung.One embodiment of glow discharge ion source is in related British patent application 48 144/66. The one described in the aforementioned patent application The ion source or ion gun consists essentially of an anode with a surface that faces the target or the target object or the receiver, which is bombarded with ions, is directed from a mesh cathode, which is arranged between the anode and the target, from a device for supplying corresponding potentials to the anode and a cathode for generating a glow discharge and an electrode for stabilizing the glow discharge.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Objektes geschaffen, welche eine Einrichtung, die einen Strahl von Ionen auf das Objekt richtet, ferner eine Maskierungseinrichtung, um den Ionenstrahl zu unterbrechen, sowie eine weitere Einrichtung, um das Objekt relativ zur Maskierungseinrichtung zu bewegen, aufweist.According to the invention, a device for processing an object is created which has a device that emits a beam of ions on the object, furthermore a masking device, in order to interrupt the ion beam, as well as a further device in order to move the object relative to the masking device move, has.

Einem weiteren Merkmal der Erfindung zufolge kann die Vorrichtung zum Bearbeiten eines Objektes sich zusammensetzen aus einer Glimmentladungsvorricbtung mit einem Gehäuse, aus einer Einrichtung, welche ein Gas in diesem Gehäuse auf einem vorbestimmten Druck hält, aus einer Elektrodenanordnung, die eine Anode und eine Kathode einschließt, welche innerhalb des Gehäuses zur Erzeugung eines Ionenstrahls angeordnet sind, aus einer Einrichtung zum Lokalisieren des Objektes im Gehäuse, sowie aus einer Maskierungseinrichtung, die zwischen der Elektrodenanordnung und dem Objekt angeordnet ist, um den Ionenstrahl zu unterbrechen.According to a further feature of the invention, the device for processing an object can be composed of a glow discharge device with a housing, from a Means, which holds a gas in this housing at a predetermined pressure, from an electrode arrangement, the one Includes anode and a cathode disposed within the housing for generating an ion beam a device for localizing the object in the housing, and a masking device, which is arranged between the electrode arrangement and the object, around the ion beam to interrupt.

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Die Maskierungseinrichtung kann mit Bezug auf den Ionenstrahl ortsfest angeordnet oder alternativ auch so beweglich soin, daß sie unterschiedliche Teilstücke des Ionenstrahls unterbricht. Die Maskierungseinrichtung kann ein einzelner Bauteil oder zwei oder mehr Bauteile sein, die in Kombination dazu dienm, den Ionenstrahl zu unterbrechen. Im letzteren Falle knnn ein ausgewählter oder mehrere ausgewählte von diesen Bauteilen beweglich sein. Die Maskierungseinrichtung kann in Form einer oder mehrerer Platten vorliegen, von denen jede eine Aussparung aufweint, durch welche der Ionenstrahl hindurchgelangt« Pas Objekt kann im Gehäuse beweglich sein, beispielsweise dadurch, daß es gedreht wird.The masking device can be arranged in a stationary manner with respect to the ion beam or, alternatively, it can also be movable in this way soin that they have different sections of the ion beam interrupts. The masking device can be a single component or two or more components in combination used to interrupt the ion beam. In the latter case, one or more selected ones of these can be selected Components to be movable. The masking means may be in the form of one or more plates, each of which is one Weeping recess through which the ion beam passes " The object can be movable in the housing, for example by rotating it.

Fine Elektrode kann in der Nähe des Objektes vorgesehen werden, um von der Kathode, der Maskierungseinrichtung oder dem su bearbeitenden Material rückgestreute bzw. weggesprühte Atome zu sammeln. Diese Elektrode kann die Form eines Gitters haben, welches relativ zum Ionenstrahl bewegt wird. Das Gitter weist vorzugsweise eine Vielzahl von im wesentlichen parallelen Lappen, Streifen oder Platten /slats/ auf, von denen jeder oder jede mit Atom-Sammelflächen versehen sind, die sich in einer Richtung parallel zum Ionenstrahl erstrecken. Jeder dieser Streifen kann ein Teilstück enthalten, welches zur Richtung des Ionenstrahls winklig angeordnet ist und als eine Abschirmung gegen den Ionenstrahl dient, welcher auf die Atom-Sammelflachen auftrifft und dadurch das gesammelte Materiel verdrängt. Jeder Streifen bzw. jede Platte kann die Form eines "T" haben, wobei das im wesentlichen horizontale Teilstück das vertikale Teilstück vor einer direkten Ionenbeschießung abschirmt, oder das obere Teilstück desselben kann so abgebogen sein, daß es das Atom-Sammelteilstück des Streifens abschirmt.An electrode can be provided in the vicinity of the object in order to collect atoms scattered or sprayed away from the cathode, the masking device or the material being processed. This electrode can have the shape of a grid which is moved relative to the ion beam. The grid preferably comprises a plurality of substantially parallel lobes, strips or plates / slats / each or each of which are provided with atomic collecting surfaces which extend in a direction parallel to the ion beam. Each of these strips can contain a portion which is angled to the direction of the ion beam and serves as a screen against the ion beam which strikes the atomic collecting surfaces and thereby displaces the collected material. Each strip or plate can be in the shape of a "T" with the substantially horizontal section shielding the vertical section from direct ion bombardment, or the top section thereof can be bent to shield the atom-collecting section of the strip.

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Die Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung beschrieben, und zwar zeigtThe invention will now be based on it, for example reproducing drawing described, namely shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, während dieFig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a device according to the invention, while the

Fign. 2 bis 6 verschieden geformte Masken zur Verwendung nei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wiedergeben.Figs. Show 2 to 6 differently shaped masks for use in the device according to the invention.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist die Vorrichtung ein würfelförmiges metallisches Gehäuse 1 auf, welches durch Seitenwände und abnehmbare ödere und untere Platten 3 und 4 gebildet wird. Die oberen und unteren Platten 3 und 4 sind mit Q-Ring-DichtungenAs can be seen from Fig. 1, the device has a cube-shaped metallic housing 1, which is formed by side walls and removable barren and lower plates 3 and 4. The top and bottom plates 3 and 4 have Q-ring seals

5 an den Zwischenflächen zwischen den Flanschen 6 der Seitenwände 2 versehen, und die jeweilige Platte 3 oder 4 ist mit dem Flansch5 on the intermediate surfaces between the flanges 6 of the side walls 2, and the respective plate 3 or 4 is with the flange

6 durch Schrauben 7 verschraubt. Die eine oder mehrere der Wände 2 ist mit einer Zugangsöffnung 8 und einer Abdeckplatte 9 versehen. O-Ringdichtungen 10 sind zwischen der Wand 2 und der Platte 9 vorgesehen.6 screwed by screws 7. One or more of the walls 2 is provided with an access opening 8 and a cover plate 9. O-ring seals 10 are between the wall 2 and the Plate 9 is provided.

Eine Ionenquelle bzw. Ionenkanone 11 wird in der oberen Platte 3 durch eine Isolatorbuchse 12 gehalten. Die Ionenquelle weist eine Anode 13 und eine Kathode 14 auf. Die Kathode 14 hat die Form eines Hohlzylinders, von dem zumindest das eine Ende 15 perforiert ist oder aus einem Drahtgeflecht bzw«, -maschenwerk konstruiert ist. Das Endteilstück 15 der Kathode 14 braucht nicht aus perforiertem Metall oder aus Drahtmaschen hergestellt zu sein, sondern kann in Form von zwei Sätzen von im wesentlichen parallelen Platten oder Streifen bestehen, wobei jeder Satz von Platten oder Streifen in einem Winkel zum anderen so angeordnet ist, daß eine Gitterstruktur gebildet wird. Die Anode 13 hat die Form einer Scheibe 16 mit einem vorspringenden peripheren Wandteilstück 17, welches sich in Richtung auf das Ende 15 der Kathode 14 erstreckt. Adern 18 und 19 sind vorgesehen, um jeweils die Anode und Kathode mit einer Lieferquelle für Hochspannungs-Gleichstromversorgung zu verbinden»An ion source or ion gun 11 is held in the top plate 3 by an insulator sleeve 12. The ion source has an anode 13 and a cathode 14. The cathode 14 has the shape of a hollow cylinder, of which at least one end 15 is perforated or made of a wire mesh or «, meshwork is constructed. The end portion 15 of the cathode 14 need not be made of perforated metal or wire mesh but may be in the form of two sets of substantially parallel plates or strips, each set of Plates or strips are arranged at an angle to the other so that a lattice structure is formed. The anode 13 has the shape of a disc 16 with a projecting peripheral wall portion 17 which extends towards the end 15 of the Cathode 14 extends. Wires 18 and 19 are provided to respectively supply the anode and cathode with a source of high voltage direct current connect to"

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Der Gegenstand bzw. das Objekt 20, welches durch Sprühen "bearbeitet werden soll, beispielsweise eine Glaslinse, ist in einem Werkstückhalter 21 angeordnet, der einen Stempel 22 aufweist. Der Halter 21 wird durch den Stempel in einer Buchse 23 gehalten, welcher eine axiale und Drehbewegung des Halters 21 erlaubt, während eine gasdichte Abdichtung zwischen diesen aufrechterhalten wird. !The object or the object 20, which by spraying "to be processed, for example a glass lens, is arranged in a workpiece holder 21 which has a punch 22. ***" The holder 21 is held in a bushing 23 by the punch, which an axial and rotary movement of the holder 21 allowed while a gas-tight seal is maintained between them. !

Eine Maske 24 ist zwischen dem Objekt 20 und der Ionenquelle 11 vorgesehen. Diese Maske wird durch einen Stab 25 gehalten, der seinerseits in einer Buchse 26 in der Platte 9 sitzt. Die Draufsicht der Maske ist so eingerichtet, daß beim Betrieb _— der Vorrichtung, in einer später noch zu beschreibenden Weise, ™ ein Teil des Ionenstrahls unterbrochen wird. Die Form der Maske' 24 ist so berechnet, daß sie die Form der Oberfläche des Objektes bestimmt, und ist so ausgewählt, daß irgendein gegebener Punkt auf der Oberfläche des Objektes einer vorbestimmten Menge von lonenbeschießung unterworfen wird. Die berechnete Form der Maske kann abgeändert werden, um llngleichformigkeiten der Intensität des Ionenstrahls auszugleichen und/oder im Falle einer anfänglich gekrümmten Oberfläche den Einfallswinkel des Ionenstrahls auf die Oberfläche zu berücksichtigen,A mask 24 is provided between the object 20 and the ion source 11. This mask is held by a rod 25, which in turn sits in a socket 26 in the plate 9. The top view of the mask is set up in such a way that when _{the device is in operation,} part of the ion beam is interrupted in a manner to be described later. The shape of the mask '24 is calculated to determine the shape of the surface of the object and is selected so that any given point on the surface of the object is subjected to a predetermined amount of ion bombardment. The calculated shape of the mask can be modified in order to compensate for irregularities in the intensity of the ion beam and / or, in the case of an initially curved surface, to take into account the angle of incidence of the ion beam on the surface.

• Eine weitere Korrektur der Form der Maske kann erforderlich sein, was von den tatsächlichen Betriebsbedingungen abhän- M gig ist. Einige Ionen, die nahe an der Kante der Maske vorbeigehen, werden durch Gaskollisionen in den durch die Maske abgeschirmten Bereich gestreut. Die Auswirkung würde gleich einer Imperfektion der Maskenform und/oder einem Mangel an Beständigkeit ihrer Stellung sein. Dies könnte mittels einer kleinen zusätzlichen Maske von empirisch bestimmter Form oder durch Verändern der Form der Maske 24 korrigiert werden. Außerdem könnte dieser Effekt dazu ausgenutzt werden, absichtlich eine gewisse• A further correction of the shape of the mask may be required which depend on the actual operating conditions M gig. Some ions that pass close to the edge of the mask are scattered by gas collisions into the area shielded by the mask. The effect would be an imperfection of the mask shape and / or a lack of constancy of its position. This could be corrected by means of a small additional mask of empirically determined shape or by changing the shape of the mask 24. In addition, this effect could be used to some extent on purpose

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Reduzierung der bei der Anordnung der Maske erforderlichen Präzision einzuführen. Sie konnte daher sehr nützlich dem Problem des Zentrierens der Maske auf der Drehachse der Muse beitragen. Auf diese Weise könnten Fehler in der Genauigkeit der Figurierung im Mittelpunkt der Linse auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden.Reduction of the precision required in the arrangement of the mask to introduce. You could therefore be very useful to the problem centering the mask on the axis of rotation of the muse. In this way, errors in the accuracy of the figuring in the center of the lens could be minimized will.

Der Abtrag bzw. die Eintiefung für das su formende oder zu figurierende Material kann experimentell gemessen werden, und der Grad der BestrahlungsausSetzung, der notwendig ist, um die ge-wünachte Form zu erzielen, kann auf folgende Weise erhalten werden. Eine rotierende Linse bekannter Form und aus bekanntem Werkstoff wird einem ununterbrochenen Ionenstrahl unterworfen, und die Erosion, wird beobachtet. Eine korrigierende Maske wird dann in eine Form geschnitten, die auf den Beobachtungen der Erosion beruht, und die*es ermöglicht, eine einheitliche Verteilung des Strahls auf der Oberfläche des Objektes zu erzielen, um dadurch eine einheitliche Erosion bzw. Austragung der Oberfläche zu erzeugen«, Eine zsweite Maske (formende Maske) wird dann auf eine berechnete Form geschnitten, wobei diese die gewünschte Oberflächenfora oder -figurierung erzeugt. The removal or the recess for the su forming or Material to be figured can be measured experimentally, and the degree of exposure to radiation that is necessary to achieve to achieve the desired shape can be obtained in the following way will. A rotating lens of known shape and made of known material becomes an uninterrupted ion beam subjected, and erosion, is observed. A corrective Mask is then cut into a shape based on observations of the erosion that allows * a uniform distribution of the beam on the surface of the object to achieve a uniform erosion or discharge of the surface «, a second mask (shaping mask) is then cut to a calculated shape, which creates the desired surface shape or configuration.

Falls erwünscht, kann eine Verbundmaske hergestellt werden, die auf den kombinierten Formen der korrigierenden und der formenden Maske beruht, oder es können alternativ die beiden Masken in Kombination verwendet werden, um dem Ionenstrahl au unterbrechen und die gewünschte Form zn erzeugen. Eine oder mehrere korrigierende Masken können an irgendeiner zweckmäßigen Stelle zwischen der Ionenquelle und dem Objekt 20 angeordnet werden. Zwei geeignete Stellungen sind in Fig„ 1 durch die gestrichelten Linien 24a und 24b angedeutet.If desired, a composite mask may be made responsive to the combined forms of the correcting and forming mask is based, or it can use the two masks alternatively be used in combination to the ion beam au interrupt and produce zn the desired shape. One or more corrective masks can be placed in any convenient location between the ion source and the object 20. Two suitable positions are indicated in FIG. 1 by the dashed lines 24a and 24b.

Die Verwendung einer korrigierenden Maske kann vorteilhaft dann ausgenutzt werden, wenn eine konvexe form in eine konkave Form, oder umgekehrt, umgewandelt wird.The use of a corrective mask can be used to advantage when a convex shape in a concave shape, or vice versa.

In den Fign. 2 bis 6 sind die etwaigen Querschnittsformen einiger Formungsmasken dargestellt, die sich für die Steuerung der Verteilung der Erosion des Objektes eignen. Die gestrichelte Linie zeigt schematisch die Umrißlinie des Objektes 20, und die Teile deuten die Drehrichtung des Objektes 20 an. Die Fign. 2 bis 5 zeigen Masken zur Erzeugung jeweiliger Oberflächenformen einer Schmidt-Linse, einer Konkav-Linse einer Konvex-Linse (ähnlich der in Fig. Λ dargestellten) und einer Verbund-Linse. Fig. 6 veranschaulicht eine Formungsmaske, die sich zur Erzielung einer einheitlichen Verteilung der Erosion eignet.In FIGS. 2 to 6 show the possible cross-sectional shapes of some shaping masks which are suitable for controlling the distribution of the erosion of the object. The dashed line schematically shows the outline of the object 20, and the parts indicate the direction of rotation of the object 20. The FIGS. 2 to 5 show masks for generating respective surface shapes of a Schmidt lens, a concave lens, a convex lens (similar to that shown in FIG. 6 ) and a compound lens. Figure 6 illustrates a shaping mask suitable for achieving a uniform distribution of erosion.

Ein Gitter 27, welches eine Vielzahl von längsparallelen Platten oder Streifen 28 aufweist, ist zwischen der Ionenquelle 11 und dem Objekt 20 angeordnet. Das Gitter kann zwischen der Maske 24 und dem Objekt 20, wie dargestellt, angeordnet werden, oder es kann alternativ zwischen der Ionenquelle 11 und der Maske 24- angeordnet werden. Das Gitter wird von einem Stab 29 gehalten, der in einer Buchse 50, die in einer Platte 9 sitzt, verschiebbar ist und in den Eichtungen der Pfeile A und B hin und her bewegt wird, um Schlieren oder Streifen der Platten 28 auf der Oberfläche des Objektes 20 zu vermeiden. Jede Platte 28 weist ein Teilstück 50 auf, welches sich parallel zum resultierenden Ionenstrahl erstreckt, sowie ein Teilstück 51, welches zum Ionenstrahl winklig angeordnet ist, um eine Abschirmung gegen Ionenbeschießung der Teilstücke 50 jeder Platte 23 zu bilden. Ein Spalt ist zwischen benachbarten Platten 28 vorgesehen, durch welchen ein Teil des Ionenstrahles hindurch*«;-langt, ohne die Platten 28 zu berühren. Das Teilstück 51 eier Platten 28 kann durch irgendeine herkömmliche Weise gebildet werden, z.B. kann das obere Teilstück jeweils gebogen werden, um kleine zeitliche Verlängerungen zu bilden, oder es kann eineri oder mehrere Bauteile aufweisen, die am oberen Ende befestigt sind, um die Abschirmungsteilstücke zu bilden. A grid 27, which has a multiplicity of longitudinally parallel plates or strips 28, is arranged between the ion source 11 and the object 20. The grid can be arranged between the mask 24 and the object 20, as shown, or alternatively it can be arranged between the ion source 11 and the mask 24-. The grid is held by a rod 29 which is slidable in a socket 50 which is seated in a plate 9 and is moved back and forth in the directions of arrows A and B in order to create streaks or stripes of the plates 28 on the surface of the Object 20 to avoid. Each plate 28 has a section 50 which extends parallel to the resulting ion beam, as well as a section 51 which is arranged at an angle to the ion beam in order to form a shield against ion bombardment of the sections 50 of each plate 23. A gap is provided between adjacent plates 28 through which part of the ion beam passes without touching the plates 28. The section 51 of panels 28 can be formed in any conventional manner, e.g., the top section can be bent at a time to provide small temporal extensions, or it can have one or more components attached to the top to cover the shield sections form.

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Das Gehäuse 1 ist mit einem Gaseihlaß-Verbindungsstück 32 versehen, welches an einer Wand 2 des Gehäuses 1 mittels Schrauben 33 angeschraubt oder durch irgendeine andere geeignete Einrichtung befestigt werden kann. O-Ringdichtungen 34· sind zwischen, dem Verbindungsstück 32 und der Wand 2 vorgesehen. Das Gehäuse ist außerdem mit einer Auslaßöffnung 35 versehen, die ein dem Einlaß-Verbindungsstück 32 ähnliches Verbindungsstück (nicht dargestellt) aufweist.The housing 1 is provided with a gas inlet connector 32 provided, which on a wall 2 of the housing 1 by means of screws 33 screwed or fastened by any other suitable means. O-ring seals 34 are between, the connector 32 and the wall 2 are provided. The housing is also provided with an outlet opening 35 which a connector (not shown) similar to the inlet connector 32.

Beim Betrieb der Vorrichtung wird das zu bearbeitende Objekt innerhalb des Gehäuses angeordnet, und das Gehäuse wird teilweise mittels einer Pumpe (nicht dargestellt) evakuiert, welche an die Auslaßöffnung angeschlossen wird. Ein inertes Gas, z.B. Argon oder Luft, wird in das innere mit einer kontrollierten Geschwindigkeit eingelassen,wobei die Strömungsgeschwindigkeit des hineingelangenden Gases und der Sog der mit der Auslaßöffnung verbundenen Pumpe eingeregelt wird, um das Gas im Gehäuse auf einem vorbestimmten Druck zu halten. Für Argon oder Luft liegt der Druck in der Größenordnung von 10"' - 1 Torr und ist abhängig von der an der Anode 13 und Kathode 14· angelegten Spannung sowie von der abmessungsmäßigen und geometrischen Anordnung der Anode und Kathode.When operating the device, the object to be processed is placed inside the housing, and the housing is partially evacuated by means of a pump (not shown) which is connected to the outlet opening. An inert gas, e.g. argon or air, is admitted into the interior at a controlled rate, whereby the flow rate of the incoming gas and the suction of the pump connected to the outlet opening is regulated to keep the gas in the housing to keep it at a predetermined pressure. For argon or air, the pressure is on the order of 10 "-1 Torr and depends on the voltage applied to the anode 13 and cathode 14 and on the dimensional and geometrical arrangement the anode and cathode.

Die Anode und Kathode sind mit einer Lieferquelle für hochgespannten Gleichstrom, z.B. einer 7» 5 kV 40 mA-Versorgung angeschlossen, und die Wände des Gehäuses 1 werden auf dem gleichen negativen Potential wie die Kathode gehalten oder können etwas mehr positiv als die Kathode, z.B. +300V, wie dargestellt, vorgespannt sein, so daß eine stabilisierte Glimmentladung eingeleitet wird. Positive Ionen des Gases werden von der Anode 13 weg beschleunigt und gelangen durch die Aussparungen in der Kathode 14 und beschießen das Objekt 20. Das Objekt 20 ist beweglich, beispielsweise durch Drehen des Halters 21, um eine im wesentlichen rundsymmetrisch geformte Oberfläche auf dem Objekt 20 zu bilden. Es sei darauf hingewiesen^ daß das Objekt auch in anderen Riciitungen bewegt werden kann, um eine gewünschteThe anode and cathode are supplied with a source of high voltage Direct current, e.g. connected to a 7 »5 kV 40 mA supply, and the walls of the housing 1 are kept at the same negative potential as the cathode or can be somewhat be biased more positive than the cathode, e.g. + 300V as shown, so that a stabilized glow discharge is initiated will. Positive ions of the gas are accelerated away from the anode 13 and pass through the recesses in the Cathode 14 and bombard the object 20. The object 20 is movable, for example by rotating the holder 21 to a to form a substantially circularly symmetrical surface on the object 20. It should be noted that the object can also be moved in other directions to a desired one

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profilierte Oberfläche zu erzeugen. Einige der Ionen werden durch die Maske 24 unterbrochen und erreichen das Objekt 20 nicht. Irgendwelche zusätzlichen Masken, die zwischen dem Objekt 20 und der Ionenquelle 11 vorgesehen sind, dienen ebenfalls dazu, den Ionenstrahl zu unterbrechen. Das Gitter 27 wird mit gleichförmiger Geschwindigkeit in Schwingung versetzt bzw. hin und her bewegt, und zwar mit einer Amplitude von einigen Gitterteilungen, und wird auf dem gleichen Potential wie dem des Gehäuses gehalten, um die von dem Objekt 20, der Maske 24 und der Kathode 14 weggesprühten Atome zu sammeln.to produce a profiled surface. Some of the ions are interrupted by the mask 24 and do not reach the object 20. Any additional masks provided between the object 20 and the ion source 11 also serve to interrupt the ion beam. The grating 27 is vibrated or reciprocated at a uniform speed with an amplitude of several grating pitches, and is kept at the same potential as that of the housing in order to avoid that of the object 20, the mask 24 and the Cathode 14 to collect atoms sprayed away.

Es versteht sich, daß das Gehäuse nicht mit Metallwänden gebaut zu werden braucht, sondern auch beispielsweise hitzebeständige Glaswände aufweisen kann, wobei in diesem Falle ent- ^j sprechende elektrische Verbindungen verwendet werden, um die jeweiligen Potentiale an die Anode, Kathode, Maske und das Gitter anzulegen. Im letzteren Falle können zusätzliche Elektroden vorgesehen werden, um die Glimmentladung zu stabilisieren. Außerdem braucht das Gehäuse nicht kubisch zu sein, sondern kann irgendeine gewünschte Form haben, beispielsweise kann es auch, rechtzylindrisch sein. It goes without saying that the housing does not need to be built with metal walls, but can also have, for example, heat-resistant glass walls, in which case appropriate electrical connections are used to transfer the respective potentials to the anode, cathode, mask and the To create a grid. In the latter case, additional electrodes can be provided to stabilize the glow discharge. In addition , the housing need not be cubic, but can have any desired shape, for example it can also be right cylindrical.

Die Maske, das Gitter und die Anode 13 und Kathode 14, welche die Ionenquelle bilden, müssen nicht im Gehäuse in der beschriebenen Weise gehalten werden, sondern es kann auch jedes beliebige geeignete Verfahren verwendet werden, um sie in der Kammer zu lokalisieren. Das Gitter kann mittels eines Solenoides ™ bzw. Elektromagneten oder durch einen Motor über ein entsprechendes Getriebe in Schwingung vernetzt werden.The mask, the grid and the anode 13 and cathode 14, which form the ion source do not have to be kept in the housing in the manner described, but it can also be any any suitable method can be used to locate them in the chamber. The grid can by means of a Solenoid ™ or electromagnets or are networked in vibration by a motor via a corresponding gear.

Die Bewegung des Objektes 20 ist nicht auf Dreh- und Axialbewegung begrenzt. Wenn erwünscht, kann der Werkstückhalter 21 auch eingespart werden und durch einen Werktisch, beispielsweise einen Pantographen bzw. Gleitbügel oder Störchenschnabel oder ein Goliometer ersetzt werden, die geeignetThe movement of the object 20 is not limited to rotary and axial movement. If desired, the workpiece holder 21 can also be saved and by a workbench, for example a pantograph or sliding bracket or stork's beak or a goliometer can be replaced with the appropriate one

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sind, daß Objekt in jeder beliebigen Richtung und jeder beliebigen Ebene zu bewegen.are that object in any direction and any Move level.

Die Maske 24 kann unabhängig davon bewegbar sein, ob das Objekt 20 bewegt wird oder nicht, so kann beispielsweise, anstatt das Objekt gedreht wird, die Maske um die Mittellinie des in Fig. 1 gezeigten Objektes gedreht werden. Alternativ kann das Objekt gedreht werden und die Maske in einer radialen Richtung zum Objekt bewegt werden= Die Maske kann die Form einer Scheibe mit einer oder mehreren öffnungen haben, durch welche der Ionenstrahl hindurchgelangt, so daß durch selektive Bewegung der Maske selektive Bereiche des Objektes dem Ionenstrahl ausgesetzt werden.The mask 24 can be movable regardless of whether the Object 20 is moved or not, for example, instead of rotating the object, the mask may be about the center line of the object shown in Fig. 1 are rotated. Alternatively, the object can be rotated and the mask in a radial direction Direction to be moved towards the object = The mask can have the shape of a disk with one or more openings through which the ion beam passes through, so that selective areas of the object are exposed to the ion beam by selective movement of the mask get abandoned.

Der auf das Objekt gerichtete Ionenstrahl kann von irgendeiner geeigneten Lieferquelle, beispielsweise einer Glimmentladungsvorrichtuhg desjenigen Typs abgeleitet werden, der in der zugehörigen britischen Patentanmeldung 48 144/66 beschrieben ist. Die Ionenquelle kann innerhalb, oder kann nicht, innerhalb eines Gehäuses angeordnet werden, welches von dem des Objektes 20 getrennt ist. Ist die Ionenquelle in einem separaten Gehäuse untergebracht, so kann das separate Gehäuse unterschiedlich zu dem Gehäuse ausgepumpt werden, in welchem das zu bearbeitende Objekt untergebracht ist«, Außerden kann der Ionenstrahl in einem Winkel zu dem zu bearbeitenden Objekt geneigt sein. Es versteht sich auch, daß die Ionenquelle nicht unbedingt eine Glimmentladungsvorrichtung sein muß., Eine Altemativ-Vorrichtung kann, eine Sprüh-Ionenquelle desjenigen Tjps sein, der allgemein in der britischen Patentschrift 916 709 beschrieben ist.The ion beam directed at the object can be derived from any suitable supply source, for example a glow discharge device of the type described in related British patent application 48 144/66. The ion source may or may not be disposed within a housing that is separate from that of the object 20. If the ion source is housed in a separate housing, the separate housing can be pumped out differently from the housing in which the object to be processed is housed. In addition, the ion beam can be inclined at an angle to the object to be processed. It will also be understood that the ion source need not necessarily be a glow discharge device. An alternative device may be a spray ion source of the type generally described in British Patent 916,709.

Wenn auch bei dan beschriebenen und in Figo 1-dargestellten Ausführungsbeispiel der Ionenstrahl vertikal nach unten gerichtet ist, so iat doch selbstverständlich, daß die Yorriclatung auch umgekehrt (zu der dargestellte») verwendet werdenEven if the ion beam is directed vertically downward in the embodiment example described and shown in FIG

kann oder der Strahl auch in irgendeiner anderen Richtung, beispielsweise horizontd, , gerichtet werden kann. Bei einer Vorrichtung, die so angeordnet ist, daß ein horizontaler Ionenstrahl gerichtet wird, wird das vom Gitter gesammelte abgesprühte Material daran gehindert, vom Gitter auf die Oberfläche des Objektes zu fallen.can or the beam in any other direction, for example horizontd,, can be directed. In the case of a device which is arranged so that a horizontal ion beam is directed, the sprayed off is collected by the grid Material prevented from falling from the grid onto the surface of the object.

Die oben beschriebene Vorrichtung ist insbesondere für das Formen, Umformen bzw. Neu formen und Polieren von Glaslinsen geeignet, kann aber auch dazu verwendet werden, jedes beliebige. Objekt aus jedem beliebigen Material zu formen oder zu profilieren. The device described above is particularly suitable for Shaping, reshaping or reshaping and polishing of glass lenses are suitable, but can also be used for any. Shaping or profiling objects from any material.

Die Erfindung ist nicht auf die vorbeseliriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Patentanspruch 1 uarissenen Ausführungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale, die im einzelnen — oder in Kombination — in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind.The invention is not limited to the exemplary embodiments described above limited, but also relates to modifications of the in the accompanying claim 1 uarissenen embodiment and relates above all to all features of the invention that are used individually - or in combination - in the entire description and drawings are disclosed.

PatentansprücheClaims

109808/U16109808 / U16

Claims (1)

70 081 Kü/A 29. 7. 1970 70 081 Kü / A July 29, 1970 Pat ent ansprüchePatent claims forrichtung zum Bearbeiten eines Objektes oder Gogenstende« mit einer Einrichtung, welche einen Strahl von Ionen auf das Objekt richtet, dadurch gekennzeichnet, daß Maskierungemittel (24-) vorgesehen sind, um den Ionenstrahl zu unterbrechen, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche das Objekt (20) relativ zu den Maskierungsmitteln (24) bewegt.for the processing of an object or Gogenstende « with a device that emits a beam of ions aimed at the object, characterized in that masking means (24-) are provided to interrupt the ion beam, and that a device is provided which moves the object (20) relative to the masking means (24). 2· Vorrichtung sum Bearbeiten eines Objektes oder Gegenstandes, bestehend aus einer Glimmentladungs-Vorrichtung mit einem Gehäuse, einer Einrichtung, welche ein Gas innerhalb des Gehäuses auf einem vorbestimmten Druck hält, aus einer Elektrodenanordnung einschließlich einer Anode und einer Kathode, welche innerhalb des Gehäuses zur Erzeugung eines Ionenstrahles angeordnet ist, sowie einer Einrichtung zum Lokalisieren des Objektes im Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskierungsmittel (24) zwischen der Elektrodenanordnung und dem Objekt angeordnet sind, um den Ionenstrahl zu unterbrechen.2 device for processing an object or object, consisting of a glow discharge device with a housing, a device which generates a gas within the Holds housing at a predetermined pressure, consisting of an electrode assembly including an anode and a cathode, which is arranged within the housing for generating an ion beam, as well as a device for localizing the Object in the housing, characterized in that the masking means (24) between the electrode arrangement and the object are arranged to interrupt the ion beam. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskierungseinrichtung mit Bezug auf den Ionenstrahl ortsfest gehalten ist und das Objekt (20) bewegt wird.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the masking device with reference to the Ion beam is held stationary and the object (20) is moved. 109808/U16109808 / U16 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Maskierungseinrichtung (24) ein einziger Bauteil ist. 4. Device according to one of claims 1 to 3 »thereby characterized in that the masking device (24) is a single component. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Maskierungseinrichtung (24) aus zwei oder mehr Bauteilen besteht, die in Kombination bzw« im Zusammenwirken den Ionenstrahl unterbrechen.5. Device according to one of claims 1 to 3> characterized in that the masking device (24) consists of two or more components which work in combination or in cooperation interrupt the ion beam. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere ausgewählte Bauteile relativ zum Objekt ortsfest angeordnet ist bzw. sind und daß der oder die anderen Bauteile beweglich sind.6. Apparatus according to claim 5 »characterized in that that one or more selected components is or are arranged stationary relative to the object and that the other Components are movable. 7 ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der oder zumindest einer der Bauteile eine Platte mit einer Öffnung ist, durch welche der Strahl hindurchgelangt. 7 ο device according to one of claims 4 to 6, characterized characterized in that the or at least one of the components is a plate with an opening through which the beam passes. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (20) ortsfest relativ zum Ionenstrahl angeordnet ist und daß die Maskierungseinrichtung (24) relativ zum Objekt (20) bewegbar ist.8. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that that the object (20) is arranged stationary relative to the ion beam and that the masking device (24) relative to the Object (20) is movable. • 9· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode in der Nähe des Objektes vorgesehen ist, um Sprühatome zu sammeln.• 9 · Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that an electrode in the vicinity of the object is provided to collect spray atoms. . 10. Vorrichtung nach Anspruch 9'» dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (27) in der Nähe des Objektes die Form ein^s Gitters aufweist.. 10. The device according to claim 9 '»characterized in that that the electrode (27) in the vicinity of the object has the shape of a grid. 109808/U13109808 / U13 ·- 14 -- 14 - 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß des Gitter eine Vielzahl von im wesentlichen parallelen Platten (28) aufweist, von denen jede Atomsammeiflächen (30) aufweist, die sich in einer Richtung im wesentlichen parallel zum Ionenstrahl erstrecken.11. The device according to claim 10, characterized in that that the grid has a plurality of substantially parallel plates (28), each of which has atom-collecting surfaces (30) which extend in a direction substantially parallel to the ion beam. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede Platte (28) mit einem Teilstück (31) versehen ist, welches relativ zur Richtung des Ionenstrahls winklig angeordnet ist.12. The device according to claim 11, characterized in that each plate (28) is provided with a section (31), which is angled relative to the direction of the ion beam. 13. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände des Gehäuses metallisch sind und eine Elektrode bilden.13. The device according to claim 2, characterized in that that the walls of the housing are metallic and form an electrode. 1098Ü8/U1G1098Ü8 / U1G LeerleiteEmpty line