[发明专利]抗环境侵蚀极紫外多层膜表面保护层快速制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种抗环境侵蚀极紫外多层膜表面保护层快速制备方法及应用，所述方法包括以下步骤：在基底上镀制极紫外多层膜；保持极紫外多层膜的真空环境不变，进行镁靶材和铝靶材的预溅射；将镀制有所述极紫外多层膜的基底重复交替运动到镁靶材和铝靶材的溅射区域，控制运动参数，完成镁膜层和铝膜层交替生长的铝/镁多层膜结构的镀制，形成铝镁混合保护层，所述铝/镁多层膜结构中，每层镁膜的厚度为1‑3纳米，每层铝膜的厚度为1‑3纳米；将镀制完成的基底取出真空腔，放置于大气环境中自发融合。与现有技术相比，本发明制备效率高，能大幅提高表面保护层的制作速度，保证极紫外多层膜的稳定性。

技术领域

本发明属于光学薄膜技术领域，涉及一种多层膜保护层的制备，尤其是涉及一种抗环境侵蚀极紫外多层膜表面保护层快速制备方法及应用。

背景技术

在极紫外、软X射线以及X射线波段，多层膜在正入射情况下都能提供非常好的反射率，这让多层膜反射镜在太阳物理、等离子体诊断、光谱学及高分辨成像领域内得到了广泛的应用。在25-80纳米波段内，镁基多层膜，包括镁/碳化硅、镁/钴、镁/锆等，是理论上获得高反射率反射镜的主要结构。但镁材料非常活泼，环境中水汽和氧气的侵蚀会导致这类多层膜在实际应用中缺乏长期稳定性，暴露在大气中最快一天就会出现性能退化。在过去的研究中，人们尝试使用碳化硅作为该多层膜的保护层，但是发现其保护效果十分有限，环境中的水蒸气依然会导致多层膜效率的退化。R.Soufli等人于2012年提出一种表面铝镁混合层对镁/碳化硅多层膜进行抗侵蚀保护。该保护层是将镁膜和铝膜单独依次镀制于多层膜表面，形成两层膜结构；在镀制结束后，镁膜和铝膜的结晶程度会逐渐变弱，单独的两层膜会逐渐融合形成一层致密的无定形薄膜，最高可以将多层膜的长期稳定性提高到3年以上。

尽管这种保护层的抗侵蚀效果已经得到了验证，但是在实际的制备过程中，该保护层的融合过程非常慢，需要68天左右，在这两个多月的融合过程中要严格控制样品的储存环境，一旦储存不当，接触到水汽等，仍会导致镁极紫外多层膜反射性能下降。这对于快速使用或者实际应用而言是非常不便利的。因此，需要寻找一种能有效加速镁层和铝层之间融合过程的方法，快速形成抗侵蚀保护层。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种制备效率高的抗环境侵蚀极紫外多层膜表面保护层快速制备方法及应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种抗环境侵蚀极紫外多层膜表面保护层快速制备方法，该方法包括以下步骤：

在基底上镀制极紫外多层膜；

保持极紫外多层膜的真空环境不变，进行镁靶材和铝靶材的预溅射；

将镀制有所述极紫外多层膜的基底重复交替运动到镁靶材和铝靶材的溅射区域，控制运动参数，完成镁膜层和铝膜层交替生长的铝/镁多层膜结构的镀制，形成铝镁混合保护层，所述铝/镁多层膜结构中，每层镁膜的厚度为1-3纳米，每层铝膜的厚度为1-3纳米；

将镀制完成的基底取出真空腔，放置于大气环境中自发融合。

进一步地，所述铝/镁多层膜结构中，由极紫外多层膜表面向上第一层为镁膜层，最后一层为铝膜层。

进一步地，所述铝/镁多层膜结构中，镁膜层的质量占一周期铝/镁膜层质量的36％-38％。

进一步地，所述铝/镁多层膜结构中，铝膜层和镁膜层交替设置的膜对数为5-25对。

进一步地，所述大气环境中，环境温度低于25℃，环境湿度低于20％RH。

进一步地，所述真空环境为腔内气压为0.1～0.3Pa并充入由高纯氩气作为工作气体的真空腔。

进一步地，所述极紫外多层膜由吸收层和间隔层周期交替组成，吸收层材料包括SiC、Co、Zr中的一种，间隔层材料为Mg。