氮?dú)夥磻?yīng)濺射制備CoCr/Ti極紫外多層膜人工晶體單色器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種合金CoCr和金屬Ti作為膜層材料的極紫外多層膜人工晶體單色器，該單色器包括基底，其上面依次層疊有打底層、CoCr/Ti周期多層膜人工晶體及保護(hù)層，其中CoCr/Ti周期多層膜人工晶體由CoCr膜和Ti膜周期性構(gòu)成。CoCr，Ti材料在極紫外波段的光學(xué)常數(shù)合適，CoCr/Ti多層膜人工晶體單色器有優(yōu)異的光學(xué)性能。本實(shí)用新型精確控制CoCr與Ti的膜層厚度比，通過(guò)在工作氣體中添入氮?dú)鉁p小了多層膜人工晶體的界面粗糙度阻止了膜層之間的相互擴(kuò)散。利用氮?dú)夥磻?yīng)濺射制備的CoCr/Ti多層膜人工晶體單色器適用于在熒光分析、生物活體檢測(cè)、等離子體診斷等極紫外波段的應(yīng)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
氮?dú)夥磻?yīng)濺射制備CoCr/T i極紫外多層膜人工晶體單色器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于精密光學(xué)元件制作領(lǐng)域，尤其是涉及一種應(yīng)用于極紫外波段的以Ti為間隔層，CoCr為反射層的多層膜人工晶體單色器。
【背景技術(shù)】
[0002]在電磁波譜中，極紫外波段是處于真空紫外與軟X射線之間，波長(zhǎng)介于幾納米至幾十納米的一個(gè)特殊波段。在極紫外波段，所有材料的折射率都接近I，這便意味著光在介質(zhì)中幾乎不發(fā)生折射現(xiàn)象。并且存在強(qiáng)烈的吸收，使得單層薄膜的正入射反射率很低，在10一4量級(jí)，無(wú)法滿足實(shí)用需求。這是把傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)推進(jìn)到極紫外波段的主要困難所在。缺少高性能的光學(xué)元件，因而也嚴(yán)重阻止了極紫外光學(xué)的發(fā)展。
[0003]在水窗(λ=2.3?4.4nm)波段，水(其中的氧)基本上是透明的，而碳(生命物質(zhì)中大部分組成元素)卻有很強(qiáng)的吸收。用該波段作為信息載體，可以在很好對(duì)比度條件下對(duì)生物樣品全息照相，對(duì)活體細(xì)胞顯微成像，也可作為等離子體診斷的光源。在水窗波段，任何單層膜的正入射反射率都非常低，只能采用多層膜人工晶體反射元件。選取在該波段吸收較小的材料，通過(guò)高折射率和低折射率材料交替鍍制，提高膜層對(duì)數(shù)，可有效的提高反射率。Ti的L吸收邊在2.74nm，圍繞該波長(zhǎng)進(jìn)行材料選擇，CoCr和Ti是在該波長(zhǎng)處理想的材料組合。然而，在薄膜生長(zhǎng)過(guò)程中，膜層間存在相互擴(kuò)散滲透，因此增加了膜層間的粗糙度，多層膜人工晶體界面粗糙度對(duì)光學(xué)性能影響至關(guān)重要，粗糙度較大會(huì)增大對(duì)光的散射，減小反射率。在之前的研究中發(fā)現(xiàn)，CoCr和Ti兩種材料成膜質(zhì)量較差。因此本專(zhuān)利中，通過(guò)氮?dú)夥磻?yīng)濺射，在薄膜鍍制過(guò)程中添加反應(yīng)氣體氮?dú)?，可以改善成膜質(zhì)量。因此，在對(duì)界面要求較高的水窗波段乃至高能的X射線多層膜人工晶體，引入氮?dú)夥磻?yīng)濺射工藝具有重要意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有的多層膜人工晶體成膜質(zhì)量較差等缺陷而提出的一種采用氮?dú)夥磻?yīng)濺射工藝制備多層膜人工晶體，以金屬CoCr作為吸收層，Ti做為間隔層并精確控制CoCr與Ti厚度比提高其成膜質(zhì)量和反射率的多層膜人工晶體單色器。
[0005]本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]CoCr/Ti極紫外多層膜人工晶體單色器，該單色器由基底、打底層、CoCr/Ti周期多層膜人工晶體以及保護(hù)層構(gòu)成。
[0007 ]所述的基底為超光滑單晶硅片(晶向?yàn)?100))或玻璃。
[0008]所述的打底層鍍制在基底上，材料為金屬Cr，厚度為5-10納米。
[0009]所述的CoCr/Ti周期多層膜人工晶體鍍制在打底層上，總厚度為200-400納米，周期數(shù)為50-100，CoCr層厚度與Ti層厚度之比為1:1。
[0010]所述的保護(hù)層鍍制在CoCr/Ti周期多層膜人工晶體上，材料為C或B4C,厚度為2-5納米。
[0011]與現(xiàn)有的CoCr/Ti多層膜人工晶體相比，氮?dú)夥磻?yīng)濺射制備的CoCr/Ti極紫外多層膜人工晶體減小了單色器界面粗糙度并有效的阻止了膜層間的相互擴(kuò)散，提高多層膜人工晶體反射率。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為包括CoCr/Ti極紫外多層膜人工晶體單色器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為CoCr/Ti極紫外多層膜人工晶體單色器的工作示意圖。
[0014]圖中I為基底、2為Cr打底層、3為CoCr/Ti周期多層膜人工晶體中的CoCr膜層、4為CoCr/Ti周期多層膜人工晶體中的Ti膜層、5為CoCr/Ti周期多層膜人工晶體，6為C或B4C保護(hù)層。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]CoCr/Ti極紫外多層膜人工晶體單色器的制造方法，如圖1所示，首先選用單晶硅片(晶向?yàn)?100))或玻璃作為單色器的基底I，基底粗糙度為0.2-0.5納米。然后在基底上鍍制厚度為5-10納米的Cr膜層作為打底層2。再在打底層2上交替鍍制CoCr膜層3和Ti膜層4以形成CoCr/Ti周期多層膜人工晶體5，周期數(shù)為50-100，CoCr的厚度與Ti厚度之比為1:1，周期多層膜人工晶體5中所鍍制的第一層為CoCr層，厚度約l-5nm，最后一層為T(mén)i層，厚度約為l-5nm。最后在周期多層膜人工晶體上鍍制厚度為2-5納米的C或B4C層作為保護(hù)層6，即可得到性能優(yōu)異的CoCr/Ti極紫外多層膜人工晶體單色器。膜層的鍍制均采用直流磁控濺射法，模式為恒功率式，工作氣壓為2毫托，膜層鍍制前本底真空優(yōu)于8E-5帕斯卡，鍍制打底層、周期多層膜人工晶體和保護(hù)層所采用的靶材的純度為C ο C r (9 9.5 % )，T i (9 9.5 % )，B 4 C(99.5%)o
[0017]圖2是CoCr/Ti極紫外多層膜人工晶體工作中的示意圖，入射光通過(guò)保護(hù)層6，CoCr/Ti周期多層膜人工晶體5，打底層2，在每個(gè)界面上均發(fā)生反射，出射反射光。CoCr與Ti的光學(xué)常數(shù)合適，同時(shí)保護(hù)層C或B4C的吸收比較小，單色器能獲得比較高的反射率，展示出優(yōu)良的光學(xué)性能。另一方面，氮?dú)夥磻?yīng)濺射阻止了 Ti和CoCr膜層的相互擴(kuò)散，降低了界面粗糙度，減小了入射光在膜層間的散射，提高了反射率。
[0018]本申請(qǐng)并不局限于本實(shí)用新型詳細(xì)記載的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)此作出各種變形或修改。但是這些變形或修改只要不背離本實(shí)用新型的精神和意圖，仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種CoCr/Ti極紫外多層膜人工晶體單色器，其特征在于: 該單色器包括基底(I)，其上面依次層疊有打底層(2)、CoCr/Ti周期多層膜人工晶體(5)及保護(hù)層(6)，其中CoCr/Ti周期多層膜人工晶體(5)由CoCr膜(3)和Ti膜(4)周期性構(gòu)成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CoCr/Ti極紫外多層膜人工晶體單色器，其特征在于，所述的基底(I)的材料可為硅片或玻璃。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CoCr/Ti極紫外多層膜人工晶體單色器，其特征在于，所述的打底層(2)鍍制在基底(I)上，材料是金屬Cr，厚度為5-10納米。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CoCr/Ti極紫外多層膜人工晶體單色器，其特征在于，所述的CoCr/Ti周期多層膜人工晶體(5)鍍制在打底層(2)上，所鍍制的第一層是CoCr膜(3)，厚度約為l-5nm，最后一層是Ti膜(4)，厚度約為l-5nm，周期數(shù)為50-100，總厚度為200-400納米。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CoCr/Ti極紫外多層膜人工晶體單色器，其特征在于，所述的保護(hù)層(6)鍍制在CoCr/Ti周期多層膜人工晶體(5)上，材料為CSB4C，厚度為2_5納米。
【文檔編號(hào)】G01J3/26GK205562039SQ201620151165
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年2月29日
【發(fā)明人】朱京濤, 朱圣明, 金長(zhǎng)利, 朱運(yùn)平
【申請(qǐng)人】蘇州宏策光電科技有限公司