镜面体制造技术

本发明专利技术的目的是提供对激光等高能光束照射具有充分耐力并适合用作高能光束用的反射镜、衍射光栅等的镜面体。本发明专利技术的镜面体是在作为碳化硅烧结体的基体（２）的表面上被覆形成由化学蒸镀的碳化硅膜（３），将该膜表面加工成镜面（３Ａ）。在离碳化硅膜（３）的镜面３００Ａ以内深度ｄ范围内存在碳化硅的无缺陷结晶层（３ｂ）。碳化硅膜（３）形成强取向的结晶，以便使在用密勒指数表示的特定的一个结晶面［例如（２２０）面］上Ｘ射线的衍射强度比达到峰值强度的９０％以上。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在处理高能光束的仪器中把反射镜作为衍射光栅使用的镜面体，上述高能光束主要以X射线、同步加速器发射光(SOR光)、激光等为对象。特别涉及把由碳化硅构成的表面层的表面加工成镜面的镜面体。现有的利用化学蒸镀的碳化硅膜构成表面层的镜面体(以下称“现有的镜面体”)是众所周知的。也就是说，现有的镜面体是在由碳化硅烧结体或碳烧结体组成的基体表面上化学蒸镀高纯度的碳化硅而构成表面层用化学蒸镀的碳化硅膜(以下称为“VCD-Sic膜)，再利用抛光等镜面机械加工法将膜表面加工成作为超平滑面的镜面(表面相糙度在RMS 10以下)。可是作为X射线镜，传统的加工方法是对由铜等构成的基材进行研磨，再在基材上蒸镀金，然后在基材上镀多层膜，上述多层膜的膜厚是根据使用波长计算出来的。虽然这类X射线镜具有例如良好的干涉效果等，但这类镜不能在能量密度小、波长长的范围(例如可见光、红外线)内使用，在处理如X射线等短波长区的高能光束时存在涂层面剥离和镜面变形、容易引起热损失，并存在与之相应的极其麻烦的问题。另一方面，由于现有的镜面体的作为形成镜片的表面层的VCD-Sic膜在耐热性、热传导性、坚固性等物理性能方面是优良的，并且在短波长范围显示出高反射率这一光学性质也是可取的，因此，人们期望现有的镜面体即使在使用短波长范围的高能光束的情况下也不出现上述缺陷，并且适合用作处理X射线那样的短波长的高能光束的反射镜、衍射光栅等光学元件的镜面体。但是，在现有的镜面体中，在照射X射线等高能光束时存在X射线照射位置发生损伤的现象，因此存在对高能光束照射的耐力不足的问题。即用X射线等高能光束照射时，在镜面中的照射位置上将形成细微的泡状外观，好象瞬时变成熔融状态一样，产生眼镜可以看到的白浊(模糊不清)。当镜面上出现这种损伤时，显然使光束的反射率下降，反射镜衍射光栅等光学功能不能充分发挥，并且由于在损伤部位高能光束吸收率增大，在极端情况下，存在整个镜面破损的危险。另外，在白浊处硅呈细液滴状被析出，这表明白浊是由硅析出而引起的。为此，本专利技术人为了弄清现有镜面对高能光束照射的耐力不足的原因(特别是由光束照射的损伤原因)进行了各种试验，得出的结论是主要是在镜面体的表面层中的一定深度范围内碳化硅结晶层存在缺陷。在现有的镜面体中，如上所述，虽然利用抛光等机械表面研磨法(镜面加工法)获得了表面粗糙度RMS10以下的镜面，但这种机械表面研磨法被确认为是促使显微裂纹发展的方法，由于用于削去在CVD-Sic膜表面上形成凹凸的结晶的物理冲击(以下称“物理加工力”)，使在镜面加工面和正下方部分的原子排列严重紊乱，形成伴随加工变形和结晶内转位等所谓加工变质层，由于存在这种加工变质层而引起对光束照射的耐力降低，从而产生光束照射引起的损伤。例如当高能光束照射在原子排列整合性被破坏的位置上时，即供给可以促进周围原子重新排列的高能时，在原子重新排列的过程中，剩余的硅析出到碳化硅的晶格之外，产生白浊。虽然在通过不把物理加工力作为必要条件的电化学表面研磨法中将不可避免地出现上述加工变质层，但是其深度比采用把物理加工力作为必要条件的机械的表面研磨法的情况相比可以减小。因此使用制作由于加工变形等引起的缺陷结晶层的深度(加工变质层的深度)不同的VCD-Sic镀膜进行实验，即使在VCD-Sic膜表面产生结晶层缺陷，其深度在一定范围以下、在离膜表面一定深度的范围内存在碳化硅的无缺陷结晶层的情况下，判明为没有产生因照射引起的损伤。具体地讲，即使加工变质层或缺陷结晶层很浅，如果在离镜面30以内的深度范围内存在碳化硅无缺陷结晶层，则即使照射X射线等高能光束，也判明在该照射位置上未产生白浊等损伤。本专利技术的目的是通过由上述实验判别事项获得的结论提供对X射线、SOR光、激光等高能光束照射具有充分耐力并适合作上述高能光束的反射镜、衍射光栅使用的镜面体。实现上述目的的本专利技术的镜面体是将由碳化硅构成的表面层的表面加工成镜面的镜面体，特别是在高表面层的镜面300以内深度范围内不存在碳化硅结晶缺陷的镜面体。换言之，由镜面加工引起的加工变质层或缺陷结晶层的深度(含镜面的该层厚度)不足30。另外，在本专利技术中的所谓镜面是指表面粗糙度在RMS10以下的超平滑面，而镜面的形状(平面、球面、非球面等)可根据该镜面体的用途任意选择。虽然本专利技术的镜面体可预先由碳化硅的单晶结构材料构成整体，但通常最好预先由被覆在基体表面上通过化学蒸镀的碳化硅膜形成的复合材料构成。即最好预先由CVD-Sic膜构成镜面加工的表面层。在这种情况下，最好使CVD-Sic膜预先形成为了使在用密勒指数表示的特定的一个结晶面上的X射线衍射强度比达到光束强度的90％以上而强取向的结晶结构。此处所谓由密勒指数表示的特定的一个结晶面(下面称“被取向面”)的X射线衍射强度比严格地讲是在利用X射线衍射装置测定的光束强度(根据美国STM标准利用粉末X射线衍射值修正过的)中，称为对包含被取向面的所有结晶面中的光束强度的总计值的取向面的光束强度的比值，因为结晶面的取向度在(111)面上最高，(220)面上的取向度仅次于(111)面列居第二，所以在实际使用时，把该取向面的X射线衍射强度比看作在取向面为(111)以外的结晶面的情况下对取向面与(111)面的总计光束强度的比率，或者在取向面是(111)面的情况下相对取向面与(220)面的总计光束强度的比，借此可以特定取向度。因此，例如取向面是(111)面以外的(220)面，其X射线衍射强度比为90％时，(111)面的X射线衍射强度比为10％。取向面是(111)面，其X射线衍射强度比为90％时，(220)面的X射线衍射强度比为10％。附图说明图1是表示本专利技术的镜面体一例的主要部分的纵向剖面图；图2是表示镜面加工装置一例的概略图。下面根据图1和图2说明本专利技术的实施方式。如图1所示，该实施方式的镜面体1是把在基体2表面用化学蒸镀被覆而形成的碳化硅膜(CVD-Sic膜)3的表面加工成具有表面粗糙度为RMS10以下的超平滑面的镜面3的镜面体，在离CVD-Sic膜3中的镜面3a 300范围以内的深度d内存在没有缺陷的结晶层3b。该镜面体1的制作方法如下首先根据镜面体的用途获取形成相应于镜面1的形状(例如相应于反射镜、衍射光栅等所需要的光学元件形状)的基体2。基体2的构成材料的确定应考虑镜面体1的使用目的、使用条件和与CVD-Sic膜3的接合强度，通常要考虑在蒸镀时从基体2蒸发出的不纯物对CVD-Sic膜3的纯度的影响，最好采用纯度尽可能高的高纯碳化硅或碳等的烧结体。为了最有效地发挥CVD-Sic膜的固有特性，最好使用计算密度90％以上致密的α型碳化硅或β型碳化硅烧结体，基体2的表面粗糙度最好预先加工成RMS100以下。另外，如果基体密度低，在不能保证X射线镜等镜面体满足一般的机械强度等要求特别在基体2由多孔质烧结体构成的情况下，人们往往耽心由于光束照射等引起的温升使基体空隙内空气膨胀产生裂纹和热变形；当镜面体1进一步冷却时，冷却水等冷却液浸入基体内，由于浸入水蒸发、膨胀，也存在产生裂纹的危险。因此，为了通过增加这种基体的强度以充分保证镜面体的强度，最好尽可以提高基体密度。当然，尽管基体密度还与CVD-Sic膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将由碳化硅构成的表面层的表面加工成镜面的镜面体，其特征在于在离表面层的镜面３００Ａ以内的深度中存在碳化硅的无缺陷结晶层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：谷野吉弥，
申请(专利权)人：日本皮拉工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]