[发明专利]一种基于铂分离层的多层膜反射镜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于精密光学元件制作领域，尤其是涉及一种基于铂分离层的多层膜反射镜及其制造方法。

背景技术

硬X射线天文观测是开展宇宙起源、黑洞形成、星系演化等研究的重要手段。近二十年，美国、欧洲、日本等国都在大力发展硬X射线望远镜技术。X射线的光学特性决定了这种望远镜只能采用掠入射反射式光路，为了增大掠入射系统的集光面积，望远镜采用多层嵌套式结构。因此，需要每个嵌套层的光学元件都具备薄(约200微米)、轻的特点；同时，为了提高X射线的反射率，光学元件表面粗糙度需小于0.5nm。目前，这种超薄超光滑的光学元件还无法通过光学抛光的方式获得，而是采用环氧树脂复制方法进行制备。环氧树脂复制方法的主要原理是：在超光滑的圆柱形玻璃基板上镀制薄膜，然后在薄膜表面喷涂液态环氧树脂，再将已经预成形的薄铝片粘压到环氧树脂上，高温使环氧树脂固化，最后使薄膜与玻璃母板分离，即制备出以薄铝片为基底、以薄膜为工作面、以环氧树脂为中间缓冲层的超薄超光滑反射镜。环氧树脂有效地缓冲了铝片表面不规则性对薄膜结构的影响，因此薄膜完全复制了超光滑玻璃母板的表面形貌。在复制制备过程中，薄膜与玻璃间的粘合力极为关键。如果粘合力过大，将使薄膜无法从玻璃母板上分离下来，或由于分离困难而导致薄膜表面受损。薄膜与玻璃间的粘合力主要取决于两点，一是膜层的材料，二是玻璃表面的光洁度。在X射线薄膜常用的材料中，只有Pt与Au等少数几种材料具有弱粘附力，因此目前环氧树脂复制所用的薄膜主要有两种：一种是Au单层金属膜，利用其全反射原理实现硬X射线的反射，主要工作于十千电子伏特以下的能段；另一种是Pt/C多层膜(Pt层与C层交替镀制)，与玻璃表面相接触的是Pt层，这种多层膜可以增大工作掠入射角度，并将硬X射线的工作能段拓展到几十千甚至百千电子伏特。显然，由于只有Pt和Au等少数材料与玻璃间具有弱粘附力，因此复制法制备反射镜的薄膜种类被限定，X射线多层膜领域常用的材料组合如W/B₄C、W/Si、Cr/C等都不能用于反射镜的复制，制约了超薄超光滑光学元件的性能提升。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种解决了传统复制方法中由于分离困难而带来的薄膜材料限制、提高了超薄超光滑光学元件的性能的基于铂分离层的多层膜反射镜及其制造方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于铂分离层的多层膜反射镜，其特征在于，该反射镜由铂分离层、X射线多层膜、环氧树脂层及铝片基底构成。

所述的铂分离层的厚度为3-10纳米。

所述的X射线多层膜镀制在铂分离层上。

所述的环氧树脂层喷涂在X射线多层膜上，厚度为10-30微米。

所述的铝片基底粘压在环氧树脂层，厚度为100-500微米。

一种基于铂分离层的多层膜反射镜的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)在光滑的玻璃母板上镀制厚度为3-10纳米的铂分离层；

2)在铂分离层上镀制X射线多层膜；

3)在X射线多层膜的表面均匀喷涂液态环氧树脂；

4)将铝片基底粘压在液态环氧树脂上；

5)控制温度为60℃，使环氧树脂固化得到环氧树脂层，将铝片基底、环氧树脂层、X射线多层膜以及Pt分离层作为整体与玻璃母板分离得到多层膜反射镜。

步骤2)中所述的镀制X射线多层膜采用磁控溅射方法。

步骤4)中所述的铝片基底粘压在液态环氧树脂上的外部环境为真空环境。

与现有技术相比，本发明通过在超光滑玻璃母板和多层膜间加入3-10纳米厚的Pt分离层，降低复制工艺中玻璃母板与多层膜间的粘合力，制备出以几纳米厚Pt层为表面层的超薄超光滑X射线多层膜反射镜，解决了传统复制方法中由于分离困难而带来的薄膜材料限制，使硬X射线多层膜常用的材料组合如W/B4C、W/Si、Cr/C等都可用于X射线多层膜反射镜的复制，提高了超薄超光滑光学元件的性能。由于Pt层与玻璃间的粘合力远小于Pt层与多层膜间的粘合力，因此铝片、固化的环氧树脂、多层膜和Pt层作为整体与玻璃母板分离，从而制备出以薄铝片为基底、环氧树脂为缓冲层、X射线多层膜为工作层、Pt分离层为表面的超薄超光滑反射镜。由于环氧树脂的缓冲作用，薄铝片表面的不规则性将不会影响到薄膜结构，薄膜表面完全复制了玻璃母板的表面形貌。厚度3-10纳米的Pt分离层对硬X射线的吸收几乎可以忽略，因此对硬X射线多层膜的光学性能影响很小。