[发明专利]碳化硅反射镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种以反应烧结碳化硅和无压烧结碳化硅反射镜镜坯为衬底的反射镜，属于材料表面改性领域。

背景技术

近年来碳化硅(SiC)由于其热变形量低、高比刚度、尺寸稳定性和抗辐射等特性，特别适合于空间光学系统的应用，如制作各种小型卫星、侦察相机等的反射镜。反应烧结碳化硅由于成本低和可实现净尺寸烧结而被世界大多数国家广泛用做反射镜镜坯。而无压烧结碳化硅由于工艺简单、成本低和易获得形状复杂的产品目前也开始受到关注。但是这两种碳化硅材料用作反射镜镜坯时，由于制备工艺尚不完善，镜坯抛光后其表面粗糙度较高，难以获得高质量的光学镜面，这种情况必然会产生较强的散射效应，降低光学表面的反射率，从而使整个光学系统无法实现较高的成像质量，图像清晰度变差。因此，为保证反射镜在空间光学成像系统的正常运作，必须解决反射镜表面的散射损耗问题，从而提高其反射率，而表面改性即是解决这一问题的主要手段。

目前通常解决的方法是在碳化硅反射镜镜坯表面通过化学气相沉积法(CVD)沉积一层致密的碳化硅涂层，涂层抛光后能够得到很好的光学表面，其反射率可达92％以上。采用CVD法改性后的碳化硅反射镜目前已有部分应用。但是这项技术目前仅为世界上少数几个国家如美国等掌握，一些关键的技术还不是十分成熟。而国内对CVD法制备反射镜涂层的研究才刚刚起步。采用CVD法制备碳化硅涂层时存在沉积温度高(～1000℃)衬底易变形、沉积速率慢和成本高等缺点，所有这些限制了CVD法的进一步使用。

物理气相沉积法(PVD)沉积温度低(甚至室温)、沉积速率快和适宜大规模生产而受到广泛关注。采用PVD法来对碳化硅反射镜镜坯的表面涂覆碳化硅和硅涂层进行表面改性是目前研究的热点。国外如美国HDOS公司采用离子束沉积法在反应烧结碳化硅表面制备了碳化硅涂层，抛光后表面粗糙度的均方根RMS可达0.2nm，反射率较高，但是未见实际的应用；美国SSG公司制备的PVD Si涂层，抛光后表面粗糙度的均方根RMS优于0.4nm，目前正着手准备在碳化硅扫描镜和偏轴三镜片去像散可见光望远镜上应用。而国内如中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、中国科学院上海硅酸盐研究所在采用PVD Si涂层和PVDSiC涂层对碳化硅反射镜的表面进行改性，反射率较高，目前在小尺寸反射镜上已经获得应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种一种碳化硅反射镜。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种碳化硅反射镜，具有碳化硅反射镜面，在碳化硅镜面表层涂覆有表面改性物质，所述的表面改性物质为Si_aC_bO_cN_d，其中a、b、c和d为正整数，a+b+c+d＝100，a为15～30，b为8～50，c为25～60，d为0～15。

本发明所述的碳化硅反射镜的制备方法，具有以下步骤：

步骤1：将单面抛光的反应烧结碳化硅和无压烧结碳化硅衬底用溶剂清洗，洗净后放入烘箱中烘干，并装入真空腔体；

步骤2：抽真空至本底真空度后通入高纯氩气、高纯氧气和高纯氮气，在工作气压为0.5～5.0Pa、溅射功率为50～500W、溅射时间为0.5～5h下在衬底表面沉积Si_aC_bO_cN_d涂层，靶材为无压烧结碳化硅；

步骤3：将表面改性后的反应烧结碳化硅和无压烧结碳化硅抛光，抛光后表面涂覆银反射膜和防氧化膜。

本发明所述的碳化硅反射镜的制备方法，所述的步骤1中的溶剂为无水乙醇、丙酮或5wt％HF的至少一种。

本发明所述的碳化硅反射镜的制备方法，所述步骤2中的衬底真空度为0.8×10^-3Pa，高纯氩气、高纯氧气和高纯氮气均为99.99％。