水とエキシマレーザーを用いた合成石英ガラスの研磨

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14655028
• 研究機関: 東海大学
• 研究代表者: 村原 正隆 東海大学, 電子情報学部, 教授 (40166301)
• キーワード: エキシマレーザー / フッ素樹脂 / 水 / 石英ガラス / フッ酸 / 研磨 / 数値制御 / エッチング

研究概要

被加工物より硬い微粒粉などの研磨剤は一切使わず、水と紫外線レーザーの光化学的性質およびパルス性を用い、テフロンと水との光化学反応で生成した弗化水素水により、光学部品の被加工面をエッチングすると同時に、光学部品と接触してスライドしているテフロンにより研磨を行い、研磨の最適条件を特定した。本方法をPCP(Photo Chemical Polishing)加工と命名した。本年度特に特筆すべき点は、中古フライス盤を購入し、これを改造して研磨装置を試作した結果、従来の面接触研磨法を打破し、新たに点接触研磨法を打ち出したことが最大の成果である。
1)研磨剤としてのフッ酸生成
2mm間隔の金電極を蒸着した石英板とフッ素樹脂板との間隙に水を挟み、そこにArFエキシマレーザー光をパルス照射して、光化学反応によって生成されたフッ酸濃度をホイストンブリッジを用いて高精度測定を行った。その結果フッ素樹脂としてFEPを用いれば、レーザーエネルギー密度20〜50mJ/cm^2で効率よくフッ酸が生成し、レーザー光1パルスで0.1オングストロング深さのエッチングがなされることがわかった。この成果は2002年12月オーランドで開催された2nd Polymer Compositesに於いて招待講演を行った。
2)研磨装置の試作
中古縦型フライス盤を購入し、ドリル部分を改良し、ドリル軸受けからレーザー光線を入射し、ドリルチャックに取り付けたフッ素樹脂板を水を介して被研磨材料に密着させながら、フッ素樹脂板を回転させると同時に、被研磨板をX-Y走査する研磨装置を試作した。X-Y走査はコンピュータ制御によるため、制御プログラムを製作中である。このX-Y走査にフッ素樹脂板の回転軸(Z軸)を同時制御することによって、平面や球面は勿論のこと非球面も研磨できることが可能であると考える。このため平成15年度の科研費(基盤研究(B))に『水とエキシマレーザーを用いた非球面ミラーの研磨』と題して申請し、今後も本研究を実用化に向けて行っていく所存である。

研究成果

• [文献書誌] M.Murahara: "Excimer Laser-induced Photochemical Polishing of SiC Mirror"Laser-Induced Damage in Optical Materials/ Proc.SPIE. 4679. 69-74 (2002)
• [文献書誌] H.Omuro, K.Hamada, T.Nakajima, E.Sinpuku, M.Nakagawa, H.Fukuda, M.Murahara: "UV Laser Induced Amino Group Substitution on PET Ligament to Promote Inhibition of Collagen"Mat.Res.Soc.Symp.. 711. 85-90 (2002)
• [文献書誌] H.Tokunaga, Y.Ogawa, M.Murahara: "PHOTOCHEMICAL NUCLEATION OF COPPER ON POLYIMIDE SURFACE WITH 10NS LASER IRRADIATION-GROWTH OF COPPER METAL ON COPPER NUCLEI AND DEPOSITION OF SIO_2 FILM ON COPPER METAL-"Mat.Res.Soc.Symp.. 700. 185-190 (2002)
• [文献書誌] 村原正隆: "エキシマレーザーによるプラスチックの表面機能化と合成石英ガラスのPCP加工"光技術コンタクト. 40(468). 668-671 (2002)
• [文献書誌] 村原正隆: "エキシマレーザーによるフッ素樹脂の光化学的接着"接着と技術. 22(3). 53-57 (2002)