[发明专利]一种小口径光学成像级聚酰亚胺薄膜制备方法

说明书

本发明提供了一种小口径光学成像级聚酰亚胺薄膜制备方法，为了提高薄膜厚度均匀性减小波前误差，达到最基本的成像质量要求，通过多次旋涂，直至得到所需厚度的聚酰亚胺薄膜，薄膜透射波前PV≤1/4λ，RMS≤1/30λ，满足基本成像质量要求。本发明有益的技术效果：有望缩小与国外差距，提高薄膜元件制作工艺水平，扩展我国薄膜元件的实际应用领域，特别是透明光学薄膜衍射成像系统领域。

技术领域

本发明涉及衍射光学元件技术领域，特别涉及一种小口径光学成像级聚酰亚胺薄膜制备方法。

背景技术

现代化战争形式的发展对空间遥感系统提出了更高的要求。地球同步轨道卫星具有高时效性、持续探测能力等优势，适合未来军事发展的需求。为了提高地球同步轨道卫星对地分辨率，需要研制大口径空间望远镜系统。衍射成像系统具有密度小、面型公差大、衍射效率高、可选择材料多等特点，是大口径空间望远镜系统的最具潜力的解决方案之一。

作为二元光学元件的基底材料，薄膜材料的厚度均匀性直接影响其波前误差，严重影响成像质量，制约着我国薄膜元件的实际应用。要提高薄膜元件的成像质量，就必须提高膜厚均匀性。根据瑞利判据，为了达到最基本的成像质量要求，薄膜波前误差pv值必须控制在1/4波长内。国外目前能够将薄膜波前误差控制在1/4波长内，但对我国进行严密的技术封锁。国内其他研究小组的公开报道中，很少见到关于膜厚误差控制的研宄。高质量的薄膜制备技术只掌握在国外一些先进厂商和研究机构手中。为了缩小与国外的差距，提高薄膜元件制作工艺水平，特别是提高薄膜厚度均匀性减小波前误差，急需进行相关工艺摸索和突破。

发明内容

为了提高薄膜厚度均匀性减小波前误差，达到最基本的成像质量要求，本发明提供了一种低成本、高重复性、简单高效的波前误差小于1/4波长满足成像质量要求的小口径光学成像级聚酰亚胺薄膜制备方法。

本发明的技术方案如下：通过在石英基片上旋涂一定浓度的聚酰胺酸溶液，依靠离心力将多余的溶液甩离基片本身，并在基片上留下一层薄膜，随后转移到加热板上进行预烘脱除溶剂，最后进行高温亚胺化完成一个循环，重复旋涂-预烘-亚胺化步骤，直至得到所需厚度的聚酰亚胺薄膜，实现一种波前误差小于1/4波长满足成像质量要求的小口径光学成像级聚酰亚胺薄膜制备方法。具体步骤如下：

步骤1：通过真空或机械方式将石英基片固定于吸片台上；

步骤2：制备聚酰胺酸溶液，并控制在一定粘度；

步骤3：将步骤2中的适量溶液流平至步骤1中的石英基片上，静置一段时间至溶液浸润整个石英基片；

步骤4：在合适的转速下旋涂一定时间，依靠离心力将多余的溶液甩离基片本身，并在基片上留下一层薄膜；

步骤5：将步骤4中的湿膜转移到加热板上进行预烘脱除溶剂，直至得到没有任何流动性的聚酰胺酸凝胶干膜；

步骤6：连同石英基片放进烘箱进行高温热亚胺化处理；

步骤7：如有需要，重复步骤3至步骤6，直至得到所需厚度的聚酰亚胺薄膜；

步骤8：最后将薄膜从基片上剥离下来，得到波前误差小于1/4波长满足成像质量要求的小口径光学成像级聚酰亚胺薄膜。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种低成本、高重复性、简单高效的波前误差小于1/4波长满足成像质量要求的小口径光学成像级聚酰亚胺薄膜制备方法，有望缩小与国外差距，提高薄膜元件制作工艺水平，扩展我国薄膜元件的实际应用领域。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的光学级聚酰亚胺薄膜材料干涉仪测试结果图(透射波前图)；

图2为本发明实施例1制备的光学级聚酰亚胺薄膜材料干涉仪测试结果图(干涉条纹图)；