本发明专利技术涉及一种Mg/Zr极紫外多层膜反射镜及其制作方法，在超光滑的硅片或玻璃基底上镀制打底层，再交替镀制Mg、Zr膜层形成Mg/Zr周期多层膜，然后在周期多层膜上镀制B4C作为保护层。与现有技术相比，本发明专利技术采用熔点高、相态稳定的金属Zr作为多层膜的吸收层，制作出的Mg/Zr极紫外多层膜反射镜克服了Mg/SiC等传统的Mg基多层膜热稳定性差的缺点。同时，在极紫外波段Zr的光学常数合适，Mg/Zr多层膜反射镜保持了Mg基多层膜反射镜优异的光学性能。因此，兼顾了光学性能和热稳定性的Mg/Zr多层膜反射镜，适用于同步辐射光源、空间观测等工作环境温度高的极紫外波段应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于精密光学元件制作领域，尤其是涉及ー种Mg/Zr极紫外多层膜反射镜及其制作方法。
技术介绍
极紫外天文观测是研究太阳活动、日地环境、长期天气预报的重要手段，通过极紫外天文望远镜对Fe XV(28. 4nm)和He II (30. 4nm)等重要的太阳谱线进行成像,能实时监控太阳的动态及其对地球的影响。另ー方面，极紫外波段存在许多的元素特征谱线，在同步辐射等人造光源中进行元素特征谱线的鉴定是化学分析的重要手段。而在极紫外波段，各种材料均存在吸收且折射率接近I，折射式光学系统不适用，采用多层膜反射镜作为基本元件的近正入射反射系统是最常见的有效的系统。由于Mg的L吸收边在25nm，Mg是25_40nm 波段广泛应用的间隔层材料，现有的Mg/SiC，Mg/Y203和Mg/Co等Mg基多层膜反射镜，实测的近正入射反射率达40%以上，展示出了优异的光学性能。在同步辐射光源和空间太阳观测等应用中，多层膜反射镜长时间在强光的照射下工作，由于光照射而引起反射镜温度上升达几百摄氏度，在这些工作环境中，要求多层膜反射镜能在高温的环境中稳定地工作。然而，Mg化学性质活泼，熔点低(650°C )，使得提升Mg基多层膜反射镜的热稳定性极其困难。目前已有的Mg/SiC，Mg/Y203和Mg/Co多层膜反射镜仅能在200°C以下保持稳定，在200°C以上多层膜结构急剧变差，光学性能随之急剧下降。研究表明，在Mg/SiC多层膜中，Mg膜层和SiC膜层的界面在高温条件下化学反应活跃，生成MgSi2,使界面质量下降，导致Mg/SiC多层膜反射镜的光学性能变差。在Mg/Co多层膜中，Mg膜层和Co膜层的界面在300摄氏度左右粗糙度剧增，界面质量下降最终导致光学性能下降。现有的Mg基多层膜反射镜只适当于工作环境温度较低的应用中，其热稳定性极大地限制了它在同步辐射光源、用于太阳成像的极紫外天文望远镜等重要领域中的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服现有的Mg基多层膜热稳定性差的缺陷而提出的ー种采用金属Zr作为吸收层的Mg/Zr极紫外多层膜反射镜及其制作方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现ー种Mg/Zr极紫外多层膜反射镜，其特征在干，该反射镜包括基底，在基底上依次层叠有打底层、Mg/Zr周期多层膜及保护层，其中Mg/Zr周期多层膜由Mg膜和Zr膜周期性交替镀制构成。所述的基底的材料为单晶硅片或玻璃。所述的打底层镀制在基底上，打底层的材料为金属Zr，厚度为2_3nm。所述的Mg/Zr周期多层膜镀制在打底层上，所镀制的第一层是Mg膜，最后ー层是Zr膜，周期数为30-40，Mg/Zr周期多层膜的总厚度为450_640nm，Mg层厚度与总厚度之比为 O. 6-0. 8。所述的保护层镀制在Mg/Zr周期多层膜上，材料为B4C,厚度为3_5nm。ー种Mg/Zr极紫外多层膜反射镜的制作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤I)在超光滑的单晶硅片或玻璃基底上镀制厚度为2-3nm的Zr膜层作为打底层；2)在打底层上镀制周期数为30-40的Mg/Zr周期多层膜，总厚度为460-640nm，镀制的第一层为Mg膜层,最后ー层为Zr膜层；3)在Mg/Zr周期多层膜上镀制3. 5_5nm厚的B4C膜层作为保护层即可得到Mg/Zr极紫外多层膜反射镜。所述的打底层、Mg/Zr周期多层膜和保护层均采用磁控溅射方法进行镀制，模式为恒功率派射，工作气压为I毫托。 所述的打底层，Mg/Zr周期多层膜和保护层所采用的Mg靶、Zr靶和B4C靶的纯度均为99. 5%0步骤I)中镀制打底层前本底真空优于8E_5Pa。与现有技术相比，本专利技术Mg/Zr极紫外多层膜反射镜引入了熔点高(1852°C)，化学性质和物理性质在高温条件下依然保持稳定的金属Zr作为多层膜的吸收层，解决了 Mg基多层膜中Mg层随着温度的上升而与吸收层发生扩散加剧、融合以及化学反应而造成多层膜质量下降最终导致光学性能变差的问题。传统的Mg基多层膜以金属/非金属组合为主，活泼的Mg层随着温度上升过程中易于非金属层发生化学反应，改变多层膜结构，例如Mg/SiC多层膜在高温时生成MgSi2,同时急剧了 Mg层和SiC层的扩散，破坏了多层膜结构，导致光学性能急剧下降。新兴的Mg/Co多层膜，尽管在阻止界面扩散方面有了很大的改进，但Co在温度上升过程中会发生晶向的转变，使多层膜结构发生明显变化，导致光学性能下降。因此，现有的Mg基多层膜，包括Mg/SiC和Mg/Co等，由于界面结构、膜层结构在高温条件下不能保持稳定，表现出了较差的热稳定性，只能在工作在温度较低的环境中，极大地限制了光学性能优良的Mg基多层膜在同步辐射光源、极紫外天文观测等重要领域中的应用。而Mg/Zr多层膜通过采用金属Zr作为吸收层材料，很好地解决了长期困扰Mg基多层膜的应用的热稳定性问题，Mg/Zr多层膜反射镜在300摄氏度左右依然保持着和常温下几乎一致的结构和光学性能，而在550摄氏度以下，虽然其光学性能略有下降，但依然能正常工作。此外，Zr的光学常数在极紫外波段合适，Mg/Zr多层膜反射镜和其他Mg基多层膜反射镜一祥，拥有较好的光学性能。因此，Mg/Zr极紫外多层膜反射镜兼顾了光学性能和热稳定性的两方面优点，适用于同步辐射光源和极紫外天文观测等重要的应用中。附图说明图I为Mg/Zr极紫外多层膜反射镜的结构示意图；图2为Mg/Zr极紫外多层膜反射镜的工作示意图。图中I为基底、2为Zr打底层、3为Mg/Zr周期多层膜中的Mg膜、4为Mg/Zr周期多层膜中的Zr膜、5为Mg/Zr周期多层膜，6为B4C保护层，7为入射光，8为反射光。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例ー种Mg/Zr极紫外多层膜反射镜，其结构如图I所示，该反射镜包括基底I，在基底上依次层叠有打底层2、Mg/Zr周期多层膜5及保护层6，其中Mg/Zr周期多层膜由Mg膜和Zr膜周期性交替镀设构成。基底I的材料为单晶硅片或玻璃，本实施例采用晶向为(100)的单晶硅片，打底层2镀制在基底I上，打底层2的材料为金属Zr，厚度为2-3nm。本实施例中为2nm。Mg/Zr周期多层膜5镀制在打底层2上，所镀制的第一层是Mg膜3，最后ー层是Zr膜4，周期数为30-40，本实施例中的周期数为40，Mg/Zr周期多层膜5的总厚度为450-640nm，Mg层厚度与周期厚度之比为O. 6-0. 8，本实施例中为O. 8。保护层6镀制在Mg/Zr周期多层膜5上，材料为B4C,厚度为3-5nm，本实施例为4nm。首先选用超光滑的单晶硅片(晶向为(100))或玻璃作为反射镜的基底1，基底粗糙度为O. 3-0. 5nm。然后在基底上镀制厚度为2nm的Zr膜层作为打底层2。再在打底层2上交替镀制Mg膜层3和Zr膜层4以形成Mg/Zr周期多层膜5，周期数为40，Mg的厚度与周期厚度之比为O. 8，周期多层膜5中所镀制的第一层为Mg层，最后ー层为Zr层。最后在 周期多层膜上镀制厚度为4nm的B4C层作为保护层6，即可得到性能优异的Mg/Zr极紫外多层膜反射镜。膜层的镀制均采用直流磁控溅射法，模式为恒功率式，工作气压为I毫托，膜层镀制前本底真空优于8E-5帕斯卡，镀制打底层、周期多层本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Mg/Zr极紫外多层膜反射镜，其特征在于，该反射镜包括基底(1)，在基底(1)上依次层叠有打底层(2)、Mg/Zr周期多层膜(5)及保护层(6)，其中Mg/Zr周期多层膜(5)由Mg膜(3)和Zr膜(4)周期性交替镀制构成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱京涛，周斯卡，李浩川，王占山，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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