空间碳化硅反射镜组件改性层低温制备方法
【专利摘要】本发明公开了空间碳化硅反射镜组件改性层低温制备方法，包括以下步骤：清洗SiC基片：采用超声清洗10?15分钟后干燥；溅射制备改性层：将清洗好的SiC基片放入PVD覆膜设备镀膜室的基片架上，对镀膜室进行抽真空并开启烘烤装置，烘烤温度为80℃?100℃，当真空度达到5×10?4P时开启充气系统充入反应气体甲烷，然后对基片进行反溅射清洗，反溅射清洗结束后在基片偏压为?50v??200v，溅射功率为2000?3000W的条件下进行溅射5?6小时，即得到改性膜层。本发明采用甲烷做反应气体，在温度80?100℃下进行反应磁控溅射镀制备改性膜层，溅射速率高，缩短SiC基底改性层的加工周期，降低能源消耗。
【专利说明】
空间碳化硅反射镜组件改性层低温制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及本发明涉及光学元件加工镀膜技术领域，尤其涉及一种空间碳化硅反射镜组件改性层低温制备方法。【背景技术】
[0002]碳化硅材料具有刚性高、热稳定性好、热膨胀系数小、热导率大、耐磨损性耐化学腐蚀性高、机械性能各项同性和无毒等优点，是目前公认的应用于空间光学系统的最佳反射镜材料，非常适合于空间光学仪器的设计和制造。由于碳化硅材料的特殊结构，磨制碳化硅反射镜非常具有挑战性:接近于金刚石的硬度带来了磨制效率低下的问题;稳定的化学特性无法“柔化”表面以提高抛光过程中的表面粗糙度和表面去除效率;表面的晶粒结构使得研磨、抛光过程中很容易形成晶粒整体剥落，形成表面麻点，而剥落的较大晶粒可能会反过来划伤表面，这些特点使碳化硅材料很难达到高质量的表面粗糙度。因此，碳化硅反射镜通常需要进行基底表面改性以提高表面粗糙度。所谓碳化硅表面改性就是在碳化硅基底表面镀制一层与基底结合牢固、且抛光性能良好的具有相当厚度的致密膜层，以覆盖基底表面缺陷，然后再对致密改性层进行光学精密抛光，以达到获得较高质量的光学表面的目的。
[0003]碳化硅基底表面改性方法主要有化学气相沉积和物理气相沉积，上述两种方法均需要对碳化硅基底进行加热，达到一定温度后进行沉积，然而某些碳化硅反射镜组件在抛光前背面胶合有支撑结构，不能进行加热。
【发明内容】
[0004]为了克服以上不足，本发明提供一种空间碳化硅反射镜组件改性层低温制备方法，采用甲烷做反应气体，在温度80-100°C下进行反应磁控溅射镀制备改性膜层，溅射速率高，缩短SiC基底改性层的加工周期，降低能源消耗。
[0005]本发明提供的技术方案为:一种空间碳化硅反射镜组件改性层低温制备方法包括以下步骤:1)清洗SiC基片:采用超声清洗5-10分钟后用吹风机吹风干燥；2)溅射制备改性层:将清洗好的SiC基片放入PVD覆膜设备镀膜室的基片架上，对镀膜室进行抽真空并开启烘烤装置，烘烤温度为80°C-100°C，当真空度达到5 X 10-4P时开启充气系统充入反应气体甲烷，然后对基片进行反溅射清洗，反溅射清洗结束后在基片偏压为-50V—200v，溅射功率为2000-3000W的条件下进行溅射5-6小时，即得到改性膜层。
[0006]优选的是，在所述的空间碳化硅反射镜组件改性层低温制备方法中，所述步骤2) 中反应气体甲烷的充入流量为100-200sccm。
[0007]优选的是，在所述的空间碳化硅反射镜组件改性层低温制备方法中，所述步骤1) 中超声清洗采用的溶剂为乙醚和酒精的混合物。
[0008]优选的是，在所述的空间碳化硅反射镜组件改性层低温制备方法中，所述乙醚和酒精的体积比为1:1。
[0009]优选的是，在所述的空间碳化硅反射镜组件改性层低温制备方法中，所述步骤2) 中反溅射的功率为1000-1500W。
[0010]优选的是，在所述的空间碳化硅反射镜组件改性层低温制备方法中，所述步骤2) 中溅射的速率为40-60nm/min〇
[0011]本发明的有益效果是本发明采用甲烷做反应气体，在温度80-100°C下进行反应磁控溅射镀制备改性膜层，溅射速率高，缩短SiC基底改性层的加工周期，降低能源消耗。【具体实施方式】
[0012]下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0013]—种空间碳化硅反射镜组件改性层低温制备方法包括以下步骤:1)清洗SiC基片:采用体积比为1:1的乙醚和酒精的混合物超声清洗10-15分钟后用吹风机吹风干燥；2)溅射制备改性层:将清洗好的SiC基片放入PVD覆膜设备镀膜室的基片架上，对镀膜室进行抽真空并开启烘烤装置，烘烤温度为80°C-100°C，当真空度达到5 X 10-4P时开启充气系统充入反应气体甲烷，反应气体甲烷充入流量为100-200sCCm，然后对基片进行反溅射清洗，反溅射清洗的功率为1000-1500W，反溅射清洗结束后在基片偏压为-50V—200V，溅射功率为2000-3000W条件下，进行溅射5-6小时，即得到改性膜层，溅射速率为40-60nm/min。 制得的改性层薄膜致密，与基板附着牢固，经抛光后粗糙度由改性前的lOnm降低为lnm〇
[0014]镀制本发明提供的改性层后的碳化硅反射镜经抛光粗糙度可以降低至lnm以下； 改性层牢固，可以经受20mm宽度的3M胶带的反复迅速提拉;改性层具有良好的耐高低温冲击能力，镀制改性层后的碳化硅反射镜组件顺序放置于沸水与液氮中，反复多次，改性层完好无损。
[0015]本发明利用磁控溅射镀膜设备，在离化区通入反应气体甲烷，进行低温反应磁控溅射镀制碳化硅改性薄膜。磁控溅射由于引入了正交电磁场，使离化率提高到5% — 6%，于是溅射速率比三极溅射提高10倍左右。可以大大缩短SiC基底改性层的加工周期，降低能源消耗。
[0016]尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1.空间碳化硅反射镜组件改性层低温制备方法，其特征在于，包括以下步骤:1)清洗Sic基片:采用超声清洗10-15分钟后用吹风机吹风干燥；2)溅射制备改性层:将清洗好的SiC基片放入PVD覆膜设备镀膜室的基片架上，对镀膜 室进行抽真空并开启烘烤装置，烘烤温度为80°C-100°C，当真空度达到5 X 1(T4P时开启充气 系统充入反应气体甲烷，然后对基片进行反溅射清洗，反溅射清洗结束后在基片偏压为_ 50V—200v，溅射功率为2000-3000W的条件下进行溅射5-6小时，即得到改性膜层。2.如权利要求1所述的空间碳化硅反射镜组件改性层低温制备方法，其特征在于，所述 反应气体甲烷的充入流量为100-200sccm。3.如权利要求1所述的空间碳化硅反射镜组件改性层低温制备方法，其特征在于，所述 步骤1)中超声清洗采用的溶剂为乙醚和酒精的混合物。4.如权利要求3所述的空间碳化硅反射镜组件改性层低温制备方法，其特征在于，所述 乙醚和酒精的体积比为1:1。5.如权利要求1所述的空间碳化硅反射镜组件改性层低温制备方法，其特征在于，所述 步骤2)中反溅射的功率为1000-1500W。6.如权利要求1所述的空间碳化硅反射镜组件改性层低温制备方法，其特征在于，所述 步骤2)中派射的速率为40-60nm/min。
【文档编号】G02B1/10GK105970169SQ201610381026
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】王晋峰, 祝孟德, 闫海滨
【申请人】南京施密特光学仪器有限公司