光栅为什么浅刻蚀

目前市面上有的光栅按种类分为：刻划光栅、全息光栅、等离子刻蚀光栅

下面我们主要按照种类来一一介绍它们的优缺点：

1、 刻划光栅：用钻石刻刀在涂薄金属表面机械刻划而成。这类光栅一般刻线数不会太高，普遍为20g/mm到1800g/mm之间，光谱范围覆盖广，当光谱范围超过1500nm时，基本只能采用刻划光栅。由于刻划光栅制作工艺的原因，生产一片原刻光栅（母光栅）成本较高，因此衍生出复制光栅，复制光栅是通过母光栅复制而成的，性能上会稍差于原刻光栅。刻槽形状主要有以下几种：







刻划光栅的优点是衍射效率高，特别是在其闪耀角的波长上，衍射效率甚至能达到80%-90%。缺点是存在鬼线和高杂散光，主要产生的原因是因为在光栅制作中，刻划的时候存在周期性失误或者是刻划失误。

刻划光栅基本都是平面光栅



2、 全息光栅：由激光干涉条纹光刻而成。这类光栅刻划线能做的非常高，普遍为150g/mm到3600g/mm之间，当然也有很多特殊运用需要6000g/mm甚至更高，但是却不能做得很低刻线，因此全息光栅光谱范围比较适用于紫外可见近红外范围，大于1200nm基本不适用。

全息光栅的优点是刻线数能做得很高，适用于高分辨率要求的运用，同时它没有鬼线，杂散光也非常低，非常适合拉曼、荧光等运用。缺点是衍射效率低。

全息光栅有平面光栅，也有凹面光栅



3、 等离子刻蚀光栅：第三代光栅，是在全息光栅的基础上，通过等离子刻蚀出闪耀角而成。因此其具有刻划光栅的高衍射效率，也具有全息光栅无鬼线，低杂散光的优点，但是由于它是在全息光栅的基础上刻蚀得到的，所以这种光栅的刻数线也做不了太低，因此它适合的光谱范围，也是紫外可见近红外范围。

那么我们清楚了每类光栅的优缺点之后，到底如何选择一款适合自己的光栅呢？

A、最先需要考虑的就是光谱范围，根据光谱范围大致选择需要哪类光栅，比如你关注的光谱范围有大于1500nm的，那么毫无疑问，你只能选择刻划光栅。

B、其次是根据您关注的波长，选择闪耀波长，刻划光栅和等离子刻蚀光栅都有闪耀波长。

C、然后是根据光谱仪焦长，考虑分辨率，即光栅的刻数线。刻数线越高，分辨率越高。

D、最后考虑的是光栅效率，即衍射到给定级次的单色光与入射单色光的比值。光栅效率愈高，信号损失愈小，为提高此效率，除提高光栅制作工艺外，还采用特殊镀膜，提高反射效率，比如镀金等。

氟基不可以刻蚀蓝宝石。刻蚀蓝宝石只可以氢氟酸处理，蓝宝石表面做了CMP，难免会有一些污染，这些污染有可能在后续的退火过程形成很大的缺陷影响表面质量。氢氟酸可以有效去掉这些污染，不过氢氟酸浓度不用太高，处理时间不用太长。蓝宝石是刚玉宝石中除红宝石之外，其它颜色刚玉宝石的通称。蓝宝石硬度达到9，是除钻石之外最重要的宝石种类，是世界上最珍贵的五大贵重宝石之一。

山东金刚石晶体形态以平面八面体、阶梯状八面体、八面体与曲面菱形十二面体聚形和曲面菱形十二面体四类形态为主，还有少量的立方体、曲面六八面体、曲面六四面体、八面体与曲面六八面体聚形及立方体类聚形等，金刚石各类晶形见图版Ⅱ。但不同矿区金刚石晶体形态所占的比例略有不同。总体来讲，自南往北的常马庄、西峪和坡里的3个金伯利岩带中的金刚石，其曲面菱形十二面体晶形所占比例由多变少，而八面体晶形所占比例由少变多。常马庄矿带的各金伯利岩体，除红旗14号外，均以曲面菱形十二面体为主（5364%），其次为阶梯状八面体（3552%）、八面体与曲面菱形十二面体聚形（837%）和平面八面体（227%），其他形态很少（020%）。晶形主要为单晶（占7921%～8921%），其次为双晶和连生体。西峪矿带金刚石的晶形组合与常马庄矿带略有不同，主要为阶梯状八面体 （6345%），其次为曲面菱形十二面体（2829%），其他的晶体形态基本上与常马庄岩带相似，且含量都很少。晶体也主要以单晶的形式存在，连生体较多（3059%）。坡里矿带中阶梯状八面体金刚石的含量最高（70%），次为曲面菱形十二面体（21%），八面体与曲面菱形十二面体聚形及其他都较少，分别为7%和2%（山东省地矿局第七地质大队，1990；黄蕴慧等，1992；罗声宣等，1999；王萍等，1999）。

山东701钻石矿是我国目前唯一还在正式生产的钻石矿。2009年5月至8月，“山东蒙阴钻石矿现场统计数据”分类记录结果显示：442颗蒙阴宝石级金刚石晶形以菱形十二面体为主，约占3068%，其次为八面体，约占229 5%，六面体达到659%，存在比较特殊的拉长变形晶，比例达432%，双晶和聚形晶分别占约273%和341%，三角薄片227%，破损者约占250%，无法统计晶形的其他类型占2387%。1883颗工业级金刚石也以菱形十二面体为主，约占1692%，其次为八面体，约占1202%，六面体达到305%，比较特殊的拉长变形晶比例达到571%，双晶和聚形晶分别占约147%和729%，破损者约占1431%，其他无法统计晶形的占3434%。

从以上统计数据可以看出，蒙阴金刚石晶体形态的组合基本上是相同的，以平面八面体、阶梯状八面体、八面体与曲面菱形十二面体聚形和曲面菱形十二面体四类形态为主，还有少量的立方体、曲面四六面体、曲面六八面体、曲面六四面体、八面体与菱形十二面体聚形、八面体与曲面六八面体聚形及立方体类聚形，但各类形态金刚石含量比例在不同的岩脉（筒）有所不同，其中歪晶为蒙阴701矿所产钻石的特征性晶形（图43）。

项目组另外自蒙阴钻石矿（主要是胜利1号，大小岩管）收集的408颗宝石级金刚石样品晶形统计数据显示，金刚石晶形以八面体和菱形十二面体为主，各占267%；其次为聚形（83%），如八面体与十二面体的聚形、八面体、十二面体与立方体聚形等；另外还有一定数量的连生晶体、双晶等；约21%破损者无法统计晶形（表43；图44～图46）。

表43 山东蒙阴钻石矿金刚石晶形统计（2683颗）　Table 43 Statistics of diamond crystal forms of Mengyin, Shandong (2683 diamonds)

图43 歪晶

Figure 43 Distorted Crystal

图44 八面体

Figure 44 Octahedron

图45 八面体与十二面体聚形

Figure 45 Combination form of octahedron and dodecahedron

图46 菱形十二面体

Figure 46 Rhombic dodecahedron

通过对图43的歪晶进一步研究分析，可见其表面大小不等的腐蚀斑点密集分布，一组或两组塑性变形滑移线清晰可见，同时在该晶体的一端隐约可见倒三角凹坑（图47，图48），通过分析表明此类长条状歪晶实为严重变形的八面体晶体。

图47 歪晶上的倒三角凹坑

Figure 47 Reversed triangular pits on distorted diamond

图48 歪晶表面可见两组滑移线及腐蚀斑点

Figure 48 Two groups of slip lines and etch pits on the surface of distorted diamond

与资料相比，本项目研究的2683颗钻石（701矿现场统计2275颗，收集样品实验室统计408颗）中，不可辨认晶形（碎块与其他）者所占的比例相当大（占405%）；在可辨认晶形的1597颗钻石中，仍以菱形十二面体（348%）和八面体（270%）为主，其次为聚形、歪晶、六面体、三角形块等。值得一提的是，本项目研究的钻石晶形中歪晶和六面体含量相当高，分别占47%和32%，这在前人资料中未提及，可能与统计方法和归类有关。三角块、双晶、连生等含量有所增多。