用于在掠入射光学单元上施加碳基反射性外涂层的方法技术

用于在掠入射光学单元上施加碳基反射性外涂层的方法，所述掠入射光学单元包括基底以及选自金、铂、铱、钯、铑、钌、铬和镍的高密度材料或低密度材料例如碳或B4C的涂层；该方法包括用含有至少一种聚合物前体材料的溶液或气相处理光学单元以通过在涂层上吸收聚合物材料来产生外涂层的步骤。料来产生外涂层的步骤。料来产生外涂层的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】Ray,701119(15July 2008)。
[0015]以这种方式，可以在低能量下获得更大的反射率，同时保持宽的通带。关于这一点，参考图1，图1表示针对单层铂、单层碳和具有10nm厚的外涂层的铂层计算的反射率。
[0016]基于碳或B4C的外涂层的解决方案已经被提出用于几个空间任务，例如Athena(ESA)、Lynx(NASA)和eXTP(CAS)。
[0017]在基于碳(或硼，或其衍生物)的低密度材料中施加外涂层是通过借由电子束或焦耳效应(物理气相沉积)或借由溅射在高真空中沉积来进行的。
[0018]上述高真空应用方法非常昂贵并且不适用于所有类型的镜。
[0019]已知工艺具有应用限制的第一种情况是由单片外壳形成的反射镜，例如通过复制生产的具有金涂层的镍，这是生产直径为5cm至70cm的天文反射镜的标准方法之一。使用该方法制作Beppo
‑
SAX、XMM
‑
Newton、Swift、eRosita、Einstein Probe任务的镜。该方法提供了以下步骤：
[0020]·
制作具有镍/磷合金镀层的超抛光铝芯棒，构成镜的负型；
[0021]·
在芯棒上沉积大约100nm厚的金涂层；
[0022]·
在镀金芯棒上电铸镍壁。
[0023]·
将具有金涂层的镍壳与芯棒分离(由于与芯棒的低粘附性，金层不仅充当反射层，而且充当分离剂)。
[0024]用于在已知的金层上施加碳基外涂层的已知技术与该生产工艺相结合的使用是非常成问题的，既有在金层之前将碳层放置在芯棒上的假设，也有在壳与芯棒分离之后将碳层放置在金层上的假设。
[0025]事实上，碳基层不能在金之前沉积在芯轴上，因为它会污染蒸发室，并且在任何情况下都会粘附到芯轴上，从而防止了复制。
[0026]在壳与芯棒分离之后在金层上沉积碳基层将需要使用例如通过溅射来自壳内部的线性沉积源；该方法仅对于相对大的壳体(直径大于20cm)是可行的，并且在任何情况下都非常昂贵。
[0027]单片反射镜也可以用其它方法和材料制造，既可以通过复制技术，也可以通过外壳表面的调节和直接超清洁来制造，但是它们在高密度反射层(金、碳、铱或钨)上的碳基材料中施加外涂层方面同样具有类似的问题。
[0028]用于制造大尺寸和小尺寸的反射镜的另一种已知方法是通过反射镜模块的组件，每个反射镜模块由硅晶片或其它材料(例如，玻璃薄片)的叠层构成，该硅晶片或其它材料设置有平行肋，以便产生一系列“孔”。由用于ATHENA(ESA)任务的冷复制产生的所谓的硅孔光学器件(SPO)也包括在用于X射线的这类光学器件中。
[0029]如果反射镜是Wolter
‑
I型的，即由抛物面部分和双曲线部分串联组成，则模块由两个晶片堆叠构成，分别是抛物面(SPO
‑
P)和双曲线(SPO
‑
H)，彼此精确地固结。
[0030]在这种情况下，低密度层的应用也是有问题的。
[0031]通常由铱制成的晶片的高密度反射涂层在组装之前通过溅射施加在各个晶片上。碳层的施加与组装方法不相容，因为碳会污染处理室；已经测试了碳的替代材料，例如硼、碳化硼(B4C)或碳化硅，由于结构电阻(外涂层分层的趋势)、应用困难和/或光学性能不令人满意的原因，具有不令人满意的结果。

技术实现思路

[0032]本专利技术的目的是提供用于在掠入射光学元件上施加反射性碳基外涂层的方法，该方法解决了与上述已知工艺相关的问题。
[0033]上述目的通过用于在掠入射光学单元上施加反射性碳基外涂层的方法来实现，所述光学单元包括基底和选自金、铂和铱、钨、铬和镍的高密度涂层，所述方法包括以下步骤：将所述光学单元浸没在至少包含有机前体材料的溶液或气相中，以引起所述前体材料在高密度材料的涂层上的沉积。
[0034]以此方式，可以沉积甚至非常薄的碳基材料层，通常具有大约1nm至2nm的厚度。通过重复该方法，可以获得所需厚度的层，例如6nm至10nm。
[0035]如果需要，该方法可以包括将外涂层暴露于紫外(UV)射线源或其它辐射(激光或X射线)或高温以从聚合物链中去除氧和(如果需要)氢的步骤。
[0036]附图的简要说明
[0037]为了更好地理解本专利技术，以下仅通过非限制性实例并参考附图来描述两个优选实施方案，其中：
[0038]图1示出了作为入射射线能量的函数比较的不同涂层材料的反射率；
[0039]图2至图6示意性地示出了用于制造单片外壳镜的本专利技术方法的连续步骤；
[0040]图7至9示意性地示出了用于制造分段光学模块(SPO)的本专利技术的方法的连续步骤。
[0041]用于实施本专利技术的最佳模式
[0042]参照图2，附图标记1整体上表示用于天文X射线镜的单片外壳光学单元。
[0043]单元1包括例如镍的单片外壳2和金的内涂层3。单元1可以通过芯棒上的复制过程以已知的方式制造，如说明书的引言部分所述。
[0044]根据本专利技术的一个实施方案(图3)，将单元1浸没入溶液4中或暴露于包含有机前体材料的气相，所述有机前体材料包含一种或多种含硫有机化合物，优选选自烷基硫醇[HS(CH2)
n
X]、烷基二硫化物[X(CH2)
m
S
‑
S(CH2)
n
X]和烷基硫化物[X(CH2)
m
S(CH2)
n
X]。其中X表示例如由
‑
CH3、
‑
OH或
‑
COOH构成的端基。
[0045]根据本专利技术的另一实施方案，所述前体材料包含一种或多种有机硅烷化合物，所述有机硅烷化合物选自氯硅烷[X(CH2)
n
SiCl4]和烷氧基硅烷[X(CH2)
n
Si(OR
’
)]，其中X表示例如由
‑
CH3、
‑
OH、
‑
COOH、
‑
NH2、
‑
HC＝CH2、
‑
CH＝CHCOO
‑
、
‑
CH2OCH2、
‑
SH、
‑
CH＝O或其组合。
[0046]或者，可以相继使用不同的前体材料，例如一种或多种含有硫的有机化合物与一种或多种有机硅烷化合物的组合，如上文所示。
[0047]将前体溶解在非水溶剂如醇或无水饱和烃和不饱和烃中，所述非水溶剂包括但不限于己烷、庚烷、十六烷、甲苯、氯苯、醚、二硫化碳和氯仿。
[0048]可以通过连续的浸没来制造较厚的外涂层5，其厚度通常为6nm至10nm。
[0049]根据外涂层处理的一个实例，将预涂有X nm薄金层的晶片浸没入200ml的1mM硫醇十一烷酸的无水乙醇溶液中24小时。然后，取出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于在掠入射光学单元(1；10)上施加碳基反射性外涂层的方法，所述光学单元(1；10)包括基底(2)和第一材料的涂层(3)，所述方法包括用含有至少一种有机前体材料的溶液(4)或气相处理所述光学单元(1；10)，以引起在所述涂层(3)上吸收所述前体材料的步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一种前体材料包含烷基链以及官能团
‑
CH3、
‑
OH、
‑
COOH、
‑
NH2、
‑
HC＝CH2、
‑
CH＝CHCOO
‑
、
‑
CH2OCH2、
‑
SH和
‑
CH＝O中的至少一种。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述前体材料是选自烷基硫醇、烷基二硫化物和烷基硫化物的材料。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述前体材料包含氧。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔瓦尼，
申请(专利权)人：米兰理工大学米提亚拉里奥股份责任有限公司，
类型：发明
国别省市：