Um die deterministische Bearbeitung hochpräziser optischer Oberflächen mit Ionenstrahlen zu realisieren und die genaue Kontrolle der Abtragsfunktion des Ionenstrahls während des Bearbeitungsprozesses zu verstärken, wurde ein Kompensationsmodell für eine variable Abtragsfunktion eines Ionenstrahls mit kleinem Strahldurchmesser aufgebaut. Die Erforschung, Analyse, Kompensation und Optimierung des Problems der variablen Abtragsfunktion mit kleinem Strahldurchmesser während des Bearbeitungsprozesses wurden umgesetzt. Basierend auf der theoretischen Analyse des Problems der Instabilität der Abtragsfunktion in der tatsächlichen Bearbeitung und in Verbindung mit theoretischen Ableitungen wurden direkte und indirekte Einflussfaktoren der Abtragsfunktion untersucht. Direkte Faktoren umfassen Wärmeakkumulation und Energieverteilung, indirekte Faktoren sind die Verweilzeit und Vorschubgeschwindigkeit. Die Auswirkung der Verweilzeit auf die Abtragsrate während des Bearbeitungsprozesses wurde durch Experimente mit dynamischer Abtragsfunktion bestätigt; Experimente mit zwei Gruppen unterschiedlicher Strahldurchmesser belegten die Wiederholbarkeit dieses Gesetzes. Abschließend wurde ein Kompensationsschema und Verarbeitungsempfehlungen basierend auf dem Einfluss der Vorschubgeschwindigkeit auf die Abtragsrate vorgeschlagen. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass durch Steuerung der Verweilzeit/Vorschubgeschwindigkeit die Konvergenzrate der Bearbeitung mit kleinem Strahldurchmesser auf hochpräzisen optischen Oberflächen effektiv verbessert werden kann. Bei der experimentellen Validierung der subnanometrischen optischen Bearbeitung wurde auf einem 100 mm ULE-Flachspiegel ein Bearbeitungsergebnis von 0,332 nm RMS erreicht, welches die Anforderungen an Stabilität, Zuverlässigkeit, hohe Genauigkeit und Determiniertheit des Ionenstrahls mit kleinem Durchmesser in der praktischen Anwendung erfüllt.

Optische Bearbeitung; Ionenstrahlbearbeitung; kleiner Strahldurchmesser; variable Abtragsfunktion; Verweilzeit; nichtlineare Kompensation