[发明专利]一种制备低反射率金属薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备低反射率金属薄膜的方法，特别涉及一种在光学玻璃表面制备低反射率薄膜的方法，适用于航天器用光学零件如码盘、光栅等所采用的低反射率薄膜的制备，属于薄膜制备技术领域。

背景技术

卫星控制系统中数字式太阳敏感器的核心部件集成光电组合件由码盘、柱面镜、集成光电池组成；码盘的窗口和柱面镜的光缝都是金属膜层上刻蚀出的。模拟式太阳敏感器的光学探头，其光学入射缝板的光缝也是在金属膜层上刻蚀出的。为减少入射光线二次反射造成的误差，在码盘、柱面镜及光学入射缝板的金属膜层要求低反射率；要求R≤8%。

普通镀膜工艺所制备的金属膜层表面反射率较高，不同材料膜层差异很大，如铬膜反射率在40%～60%、钽膜反射率在30%～50%、铝膜反射率在80%～90%；无法满足特殊任务要求，为此开展了磁控溅射法制备低反射率膜的研究课题。

发明内容

本发明的目的是为了制备低反射率的金属薄膜，提出一种制备低反射率金属薄膜的方法，该方法制备的金属薄膜的反射率低。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种制备低反射率金属薄膜的方法，该方法的步骤为：

1）按要求将石英玻璃基片加工成型，然后对石英玻璃基片进行清洗，最后将石英玻璃基片装入真空镀膜机的真空室中；

清洗方法为：用碳酸钙擦拭基片，用水冲洗干净置入玻璃洗液中浸泡2小时以上，取出用去离子水冲洗干净，用无水乙醇脱水，用质量含量为50％无水乙醇加质量含量为50％乙醚洗液擦拭干净；

2）在石英玻璃基片上用磁控溅射法制备低反射率薄膜，步骤为：

（a）对真空镀膜机的真空室抽真空，并将石英玻璃基片加热至100℃-130℃；

（b）当真空镀膜机的真空室的真空度达到2×10^-3Pa以下时开始进行溅射蒸镀工作，步骤为：

（ⅰ）将工作气体和反应气体充入真空镀膜机的真空室中，使真空镀膜机的真空室的压力为6×10^-1～8×10^-1Pa；所述的工作气体为氩气，反应气体为氧气或氮气，工作气体与反应气体的体积比为5-6:1；

（ⅱ）对金属靶进行蒸预溅射，目的是去除金属靶表面杂质，使金属薄膜针孔少、附着力强；

（ⅲ）溅射金属薄膜，将溅射功率控制在300～400W的范围内，溅射速率控制在10～15nm/min的范围内；为了获得更均匀的金属薄膜，在溅射过程中对石英玻璃基片进行匀速旋转；旋转速率为3～30rpm；

（ⅳ）金属薄膜厚度达到要求时结束溅射，至此完成低反射率金属薄膜的制备。

对制备的金属薄膜进行光谱反射率测试，测试结果表明，该方法制备的金属薄膜的反射率，可以有效地减少二次反射的影响，能够作为制备码盘、柱面镜、光学入射缝板等光学零件的低反射率薄膜。

有益效果

本发明的方法制备的金属薄膜的反射率低≤10%，能够作为制备码盘、柱面镜、光学入射缝板等光学零件的低反射率薄膜；在制备过程中使用了反应气体，使膜层含气，不易氧化，容易刻蚀。

附图说明

图1为铬膜光谱反射率测试曲线；

图2为钽膜光谱反射率测试曲线；

图3为铝膜光谱反射率测试曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

要求制备的低反射率铬膜的厚度为：600nm，制备方法为：

1）按要求将石英玻璃基片加工成尺寸为20mm×20mm的长方形板，然后对石英玻璃基片进行清洗，最后将石英玻璃基片装入真空镀膜机的真空室中；

清洗方法为：用碳酸钙擦拭基片，用水冲洗干净置入玻璃洗液中浸泡2小时，取出用去离子水冲洗干净，用无水乙醇脱水，用质量含量为50％无水乙醇加质量含量为50％乙醚洗液擦拭干净；

2）在石英玻璃基片上用磁控溅射法制备低反射率铬膜，步骤为：

（a）对真空镀膜机的真空室抽真空，并将石英玻璃基片加热至120℃；

（b）当真空镀膜机的真空室的真空度达到2×10^-3Pa以下时开始进行溅射蒸镀工作，步骤为：

（ⅰ）将工作气体和反应气体充入真空镀膜机的真空室中，使真空镀膜机的真空室的压力为6×10^-1～8×10^-1Pa；所述的工作气体为氩气，反应气体为氮气，氩气与氮气的体积比为5:1；