一种大型望远镜铝反射主镜介质保护膜层的制备方法

摘要

本发明提供一种大型望远镜铝反射主镜介质保护膜层的制备方法，其采用主镜面朝上、保护膜蒸发源位于镜面上方，自上向下的制备方式，保护膜材料为一氧化硅（SiO），装载于经过特殊设计的钼蒸发舟中，加热升华向下蒸发，通过氧化作用生成透明、牢固的SiO_x(1<x<2)保护膜层。本发明提供一种铝反射膜介质保护膜层的制备方法，能够极大地延长铝反射膜的使用寿命。

主权项

一种大型望远镜铝反射主镜介质保护膜层的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤(1)、一氧化硅(SiO)蒸发材料装载于钼蒸发舟中，加热升华后蒸发；所述的钼蒸发舟由储料室、气体运行通道和隔热层三部分组成，所述的钼蒸发舟上方有两个带盖的圆孔作为填料口分别与下方两个相互独立的储料室相连通，所述的钼蒸发舟下方中间有一圆孔是作为气体材料出射口，而储料室和出射口之间的区域就为气体运行通道部分，通道内有三个隔板来改变气体的运行路线从而使气体带出的固体颗粒仍然留在所述的钼蒸发舟内，储料室与高压电极紧密相连，通过高电流加热整个储料室和气体运行通道来实现材料的蒸发，隔热层包裹着储料室和气体运行通道，通过两个小焊接片与前者相连来实现固定，加热过程有很小电流通过，起到隔热作用；步骤(2)、采用自上向下的热蒸发方法，一氧化硅(SiO)气体运动方向朝下；步骤(3)、一氧化硅(SiO)气体运动于高纯氧气环境中，氧化生成近二氧化硅(SiO₂)的物质SiO_x，其中1<x<2；步骤(4)、氧化后的SiO_x碰撞并粘附到下方玻璃基板表面，堆积形成保护膜层，该保护膜层为无色介质膜层，折射率介于一氧化硅(SiO)和二氧化硅(SiO₂)之间，随着氧化的程度表现为一氧化硅(SiO)或二氧化硅(SiO₂)的特性，通过此方法能够对大口径铝反射膜主镜进行介质保护膜层的制备；该制备方法实际实施的设备装置由上真空室(1)、下真空室(2)、主镜(3)、支撑(4)、转动工件盘(5)、辉光放电装置(6)、钨丝环大加热子(7)和钼蒸发舟(8)组成；1)、主镜(3)进行整体清洁，尤其镜面要特别擦拭，处理好的主镜(3)面朝上吊装于位于下真空室(2)的支撑(4)上，为保证主镜(3)的面形变化在可控范围内，支撑(4)为多面支撑或为多点支撑，支撑(4)下端固定在转动工件盘(5)上，封闭真空室；2)、获得高真空度3.0×10^‑4pa，充入氩气(Ar)，根据泵的抽速来决定仅有一泵抽气或者关闭泵停止抽气，在压强稳定在4.0pa开始打开辉光放电装置(6)对主镜(3)以及真空室进行辉光清洗并排除杂质，清洗10‑20分钟后，关闭辉光放电装置(6)并恢复高真空；3)、为提高膜层附着力，恢复高真空的时间控制在15分钟以内，充氩气之前真空度越高，恢复时间越短，当之前压强为3.0×10^‑4pa，恢复到5.0×10^‑4pa所用时间为10分钟；4)、当压强达到5.0×10^‑4pa，开始通过加热钨丝环大加热子(7)来完成铝反射膜的制备，按照镀膜设备内径3200mm的尺寸计算，选择引脚中心距为60mm的钨丝环大加热子共72根均匀分布于直径2600mm的圆环上来进行铝的蒸发，蒸发厚度为120nm；5)、铝反射膜制备完成后，打开转动电源，使转动工件盘(5)平稳匀速转动从而带动主镜(3)均匀转动，转速为5rad/min‑10rad/min；6)、持续充入高纯氧气，流量为50sccm‑100sccm；7)、SiO_x保护膜的制备是加热装载于钼蒸发舟(8)中的一氧化硅(SiO)来完成的，其中1<x<2；钼蒸发舟(8)选择相同的3个按照120°圆心角分布于主镜(3)上方上真空室(1)内部顶端的同一圆环上，压强稳定后，打开蒸发电源对钼蒸发舟(8)进行加热蒸发，蒸发速率控制在0.09nm/s‐1.2nm/s，蒸发厚度150nm。