[发明专利]共溅射Mo2C/B4C人工晶体单色器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于精密光学元件制作领域，尤其是应用于X光波段的 分光单色器及其制作方法。

背景技术

近年来，随着X射线荧光分析技术得到了越来越广泛的应用。 之前荧光分析光路中所使用的单色器为晶体单色器，这种单色器的 通光效率很低，这就使得在材料的荧光分析中，入射到样品的X射 线强度过低，从而无法探测出样品材料中微小含量的元素。如果在 荧光分析中，不使用晶体单色器，而直接使用同步辐射白光照射物 体，由于大量杂散光的引入，背底噪声过大，元素的特征峰信号基 本淹没于噪声中，依然无法实现微小含量元素的测量。采用基于多 层膜人工晶体技术制作色散元件对X光进行分光，实现单色。由两 种材料交替堆叠而成的周期多层膜人工晶体结构具有和晶体相似的 光学特性。同时X光多层膜人工晶体还具有一些特殊的性能，人工 晶体的带宽比天然晶体单色器大，通量高，使得多层膜人工晶体的 通光效率比晶体单色器大2个数量级，对于实现微小含量元素的探 测具有重要意义。在6.7nm-10nm波段，由于B₄C的K吸收边在 6.7nm，以B₄C作为间隔层材料，多层膜人工晶体单色器应用于高功 率X光下，其热载荷非常大，使多层膜人工晶体的厚度发生变化， 要求多层膜人工晶体单色器能在高温的环境中稳定的工作。针对 6.7-10nm波段，传统单色器多是单质金属/B₄C多层膜人工晶体组 合，组合的多层膜人工晶体仅在300℃以下保持稳定，在300℃以上 多层膜人工晶体结构急剧变差，光学性能随之急剧下降。研究表明 在Mo/B₄C多层膜人工晶体中，结构虽没有被破坏，发现Mo层厚度 增大，B₄C层变薄，是由于在高温下，Mo和B₄C在界面处发生反应， 生成钼的化合物，从而使界面混合层厚度增加。在Ru/B₄C多层膜 人工晶体中，由于热诱导间隔层扩散而导致的界面的展宽和粗糙度 加大最终导致光学性能下降。现有的B₄C基多层膜人工晶体单色器 只适用于工作环境温度较低的应用，其热稳定性极大限制了它在的 应用。

发明内容

本发明的目的为了克服现有的7nm附近单质与B₄C组合的多层 膜人工晶体热稳定性差的缺陷而提出的一种采用共溅射化合物 Mo₂C取代Mo作为吸收层,共溅射Mo₂C/B₄C新型多层膜人工晶体单 色器及其制作方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

共溅射Mo₂C/B₄C多层膜人工晶体单色器，该单色器由基底、打 底层、共溅射Mo₂C/B₄C周期多层膜人工晶体以及保护层构成。

上述的基底为单晶硅片(晶向为100)或玻璃。

上述的打底层镀制在基底上，材料为金属Zr,厚度2-3nm，

上述的共溅射Mo₂C/B₄C周期多层膜人工晶体镀制在打底层上，总厚 度为3.5-5nm，周期数为150，共溅射Mo₂C层厚度与周期厚度之比 为0.4-0.5，

所述的保护层镀制在共溅射Mo₂C/B₄C周期多层膜人工晶体上，材料 B₄C，厚度为2nm。

具体步骤如下：

1)在超光滑的单晶硅片(晶向100)或玻璃基底上镀制厚度2- 3nm的Zr膜层作为打底层；

2)在打底层上镀制周期数为150的共溅射Mo₂C/B₄C的周期多层 膜人工晶体，总厚度3.5-5.0nm，镀制的第一层为共溅射 Mo₂C膜层，最后一层为B₄C膜层；

3)在共溅射Mo₂C/B₄C周期多层膜人工晶体上镀制2nm厚的B₄C膜 层作为保护层即可得到共溅射Mo₂C/B₄C多层膜人工晶体单色 器；