[发明专利]用于在掠入射光学单元上施加碳基反射性外涂层的方法

说明书

用于在掠入射光学单元上施加碳基反射性外涂层的方法，所述掠入射光学单元包括基底以及选自金、铂、铱、钯、铑、钌、铬和镍的高密度材料或低密度材料例如碳或B4C的涂层；该方法包括用含有至少一种聚合物前体材料的溶液或气相处理光学单元以通过在涂层上吸收聚合物材料来产生外涂层的步骤。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2019年08月13日提交的欧洲专利申请第19191474.6号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于在掠入射光学单元上施加碳基反射性外涂层的方法。

背景技术

本发明在用于X射线望远镜的镜的制造中找到了其优选的(尽管不是排他的)应用，下文将特别参考该应用，但是没有任何一般性的损失。

这里使用的表述“光学单元”包括单片结构的反射镜和分段结构或孔的模块。

考虑到地球大气对所考虑的X射线波长的不透明度，X射线望远镜只能在空间中工作。然而，用于X射线的反射光学器件的使用也可用于其它领域，例如医学物理、射线照相成像和通过用由粒子加速器(例如同步加速器)产生的X射线束照射来研究材料。

在空间应用中用于X射线的掠入射镜中，在所谓的“经典”X射线区域(软X射线，能量水平低于10keV)中操作，通常使用高密度反射涂层(例如金、铂或铱)。这使得对于相同的反射角能够扩展其中存在有效反射的能带，或者对于相同的能量能够扩展全反射的临界角。事实上，全反射的临界角θ_c与入射X射线的能量E的倒数成比例，并且与反射材料的密度ρ的平方根成比例：

然而，由于光电吸收，特别是在吸收边缘附近(特别是在0.5keV至4keV的光谱区域中)、高密度的材料(并且因此也具有更高的原子序数Z)引起反射光束的更大的衰减。

因此出现这样的情况，其中低密度膜(例如C、B4C和B)在全反射方案中具有更高的反射率(接近100％)，但是对于能带具有限制，而具有更高密度的那些(Au、Ire、Pt、W、Cr、Ni)具有更宽的能带，但是具有更低的反射率。

因为通常使用双反射系统，所述重元素的反射率降低的效果由于光电吸收在天文光学中特别不利。

为了克服这个问题，已经提出使用基于碳或类似材料的低密度材料层作为高密度金属层的外涂层。这种解决方案是已知的，例如从以下出版物中已知：

V.Cotroneo,D.Spiga,M.Barbera,R.Bruni,K.Chen等人,Carbon overcoatingsfor soft x-ray reflectivity enhancement,Proc.SPIE 6688,Optics for EUV,X-Ray,and Gamma-Ray Astronomy III,66880U(20September 2007)；和

V.Cotroneo,D.Spiga,R.Bruni,W.Burkert,M.Freyberg等人,New developmentsin light material overcoating for soft x-ray reflectivity enhancement,Proc.SPIE 7011,Space Telescopes and Instrumentation2008:Ultraviolet to GammaRay,701119(15July 2008)。

以这种方式，可以在低能量下获得更大的反射率，同时保持宽的通带。关于这一点，参考图1，图1表示针对单层铂、单层碳和具有10nm厚的外涂层的铂层计算的反射率。

基于碳或B4C的外涂层的解决方案已经被提出用于几个空间任务，例如Athena(ESA)、Lynx(NASA)和eXTP(CAS)。