[发明专利]一种超反射镜

说明书

本发明提供一种超反射镜，其包括基底，所述基底为熔石英，在所述基底上交替叠加铱膜和碳化硅膜，使用铱和碳化硅两种材料组成多层膜，靠近所述基底侧的膜为碳化硅膜，最外层膜为铱膜。所述铱膜和所述碳化硅膜交替设置的结构形成若干组周期多层膜。与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明提供了一种超反射镜，该超反射镜在大掠入射角条件下，在0.2‑10keV波段有较高的反射率。该超反射镜具有较好的角度容忍度，降低了装调的难度。与单层膜或者两层膜相比，具有明显的优势。选用的材料为磁控溅射常用的材料，易于制备。

技术领域

本发明涉及光学薄膜技术领域，具体涉及一种超反射镜。

背景技术

在X射线波段，所有材料的折射率都接近1，折射角非常小，因此无法采用透射光学系统。正入射时，X射线波段单层膜的反射率小于10E-4，而广泛应用于极紫外和水窗波段的传统正入射多层膜，在0.3-10keV波段的膜层厚度已经是亚纳米水平，这时界面扩散和粗糙度对反射率的影响已经非常显著，反射率也非常低。因此，在X射线光学系统中，一般采用掠入射光学结构，也就是让材料工作在其全反射角附近，以获得较高的反射率。

掠入射角是X射线光学系统的关键参数。增大掠入射角，可以减小焦平面距离，进而减小了系统的尺寸和重量，降低了制造成本；提高了有效集光面积，降低了装调难度，进而促进了成像质量的提高。在较早的X射线光学系统中，镜面镀制的都是金属单层膜，即Ni、Au、Pt和Ir等金属单层膜，利用金属单层膜的全反射角来实现软X射线波段较高的反射率。金属单层膜在软X射线波段全反射角一般较小，小于0.7°。由于金属膜的全反射角和入射光子的能量成反比，金属膜在一定入射角下的反射率随入射光子能量的增大而减小。因此，随着掠入射角变大，超过了单层金属膜的全反射角，高能量波段的反射率急剧下降。人们通常采用非周期多层膜技术，来进一步提高掠入射角。该技术是利用布拉格衍射原理来实现这一目标的。

通常，把工作在X射线波段，具有比较大的响应带宽(角度或者波长)的掠入射反射非周期多层膜称作超反射镜。超反射镜是软X射线光学系统的关键光学元件，其在生物成像、等离子体诊断、天文观测等领域具有重要的应用前景。超反射镜与传统多层膜的区别有两方面:一是工作角度是掠入射角，一般小于2°；二是有些膜层厚度在1nm左右，对制备提出了更高的要求。设计方法包括膜厚渐变法、线性膜堆法、解析加优化方法和膜厚优化法，其中膜厚优化法包括局部优化法，例如Marquardt算法和Levenberg-Marquardt算法。膜厚优化法还包括全局优化算法，例如微分进化算法和Binda遗传算法。

但是现有技术中的超反射镜也存在缺陷，例如：在大掠入射角(1°，1.4°， 1.7°)条件下，在0.2-10keV波段的反射率较低；同时也较难制备。

因此，急需研究开发一种能够克服现有技术中的缺陷的新型超反射镜。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术中反射率较低的问题。本发明提供一种超反射镜，包括基底，所述基底为熔石英，在所述基底上交替叠加铱膜和碳化硅膜，使用铱和碳化硅两种材料组成多层膜，靠近所述基底侧的膜为碳化硅膜，最外层膜为铱膜。所述铱膜和所述碳化硅膜交替设置的结构形成若干组周期多层膜。

较佳地，通过Kozhevnikov公式得到周期多层膜的厚度分布。

较佳地，所述Kozhevnikov公式中的目标反射率为R(λ)α，其中α为常数。

较佳地，所述Kozhevnikov公式中的目标反射率为：R(λ)exp[(4πσsin(θ)/ λ)m，其中其中α为常数，σ是粗糙度，θ是掠入射角。

较佳地，所述Kozhevnikov公式中的目标反射率为：

R(λ)exp[-(4πσsin(θ)/λ)^m]，其中α为常数，σ是粗糙度，θ是掠入射角。