[发明专利]一种超反射镜及其设计方法和制备方法

说明书

本发明涉及一种超反射镜及其涉及方法和制备方法，其中基于模块法，将所述超反射镜设置为基底和沉积在所述基底上的多个周期薄膜，并在沿远离所述基底的方向上，按能量逐渐减小的方式交替沉积碳层和铂层以形成多个的所述周期薄膜，从而能够降低所述超反射镜对X射线能量的吸收，有利于提高所述超反射镜在多个掠入射角下的反射率，且有利于提高所述超反射镜的角度容忍性，且所述超反射镜的最外层为铂层，性能稳定因而具有较好的空间适应性；本发明通过磁控溅射方法制备得到所述超反射镜，制备方式简单，成本低，精度高且成膜质量好。

技术领域

本发明涉及光学反射镜技术领域，特别是涉及一种超反射镜及其设计方法和制备方法。

背景技术

在X射线波段，材料的折射率接近于1，吸收很小。X射线能够穿透所有的材料，在正入射条件下，反射率仅有10^-4。在X射线反射聚焦成像光学系统中，一般采用掠入射结构，利用材料的全反射来实现较高的反射率。但随着X射线能量增加，全反射角也变得越来越小。这使得光学系统的长度达到几十米甚至到几百米，这大大增大了研制成本，也增大了光机装调难度和降低了有效集光面积。

在X射线波段，常用的材料对有：W/Si，Ir/SiC。W/Si和Ir/SiC制成的超反射镜通常被用于卫星上，由Ir/SiC制成的超反射镜的最大掠入射角是1.752°，最外层材料是SiC。然而，这种由Ir/SiC制成的超反射镜的稳定性较差，尤其不耐原子氧的侵蚀，导致其空间适应性差。而且，采用W/Si和Ir/SiC制成的超反射镜在5-10keV处反射率偏低，无法满足X射线反射聚焦成像光学系统的成像要求。

发明内容

本发明的一目的是，提供一种超反射镜及其设计方法和制备方法，所述超反射镜的最外层为铂层，性能稳定因而具有良好的空间适应性，而且在掠入射角分别为1.0°、1.4°、1.7°时均具有较高的反射率。

本发明在一方面提供了一种超反射镜的设计方法，包括步骤：

基于模块法，将所述超反射镜设置为多个周期薄膜；

将所述周期薄膜设置为多个周期，各所述周期由碳层和铂层沉积形成；

在沿远离基底的方向上，按能量逐渐减小的方式在所述基底上交替沉积碳层和铂层以沉积形成多个的所述周期薄膜，并将所述超反射镜最外层设置为铂层，其中在沿远离所述基底的方向上，多个所述周期薄膜的周期数呈减小的趋势，多个所述周期薄膜的厚度呈减小的趋势，多个所述周期薄膜的周期厚度呈增大的趋势，所述周期厚度为各所述周期的厚度。

在本发明的一实施例中，通过控制调整所述周期的碳层和铂层的厚度比例以及周期厚度的方式，控制在所述基底上沉积形成的所述周期薄膜能够反射的能量大小。

在本发明的一实施例中，所述周期薄膜的周期数为：1～18，所述周期数为所述周期薄膜包括的所述周期的数量。

在本发明的一实施例中，所述周期薄膜的周期厚度为：各所述周期中的铂层的厚度比例为：0.35～0.57。

本发明在另一方面还提供了一种基于所述超反射镜的设计方法制备得到的超反射镜，所述超反射镜具有基底和沉积在基片上多个周期薄膜，各所述周期薄膜由碳层和铂层交替沉积形成，所述超反射镜的最外层为铂层。

在本发明的一实施例中，在沿远离所述基底的方向上，多个所述周期薄膜呈能量减小的趋势，多个所述周期薄膜的周期数呈减小的趋势，多个所述周期薄膜的厚度呈减小的趋势，多个所述周期薄膜的周期厚度呈增大的趋势，所述周期厚度为所述周期薄膜包括的各周期的厚度。

本发明在另一方面还提供了一种超反射镜的制备方法，包括以下步骤：

S1、清洗基底；

S2、采用X射线衍射仪测试周期薄膜周期厚度，进而标定出镀膜速率；以及