Способ очистки поверхности медных зеркал

 

Сущность: способ включает выдержку поверхности в потоке активированного газа-атмосферного кислорода, полученного в импульсном газовом разряде при давлении 0,7-3,6 ГПа, при этом поверхность зеркал выдерживают в зоне послесвечения в течение 15-30 мин при комнатной температуре и скорости потока 0,5- 2,0 л/ч. Повышение коэффициента зеркального отражения на длине волны Я 10,6 мкм достигается за счет использования в качестве активированного газа атомарного кислорода, полученного в импульсном газовом разряде при давлении 0,7-3,6 ГПа, а т;кже за счет того, что поверхность зеркал выдерживают в зоне послесвечения в течение 15-30 мин при комнатной температуре и скорости потока 0,5-2,0 л/ч. 1 ил., 3 табл. со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 23 G 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4788644/26 (22) 07.02.90 (46) 30.04,92, Бюл, ¹ 16 (71) Научно-п роизводствен ное объединение

"Астрофизика" и МГУ им. М.В,Ломоносова (72) 3.И.Ашурлы, Л.Н,Горохова, О.М.Книпович, Н,И.Конюшкина и В.И.Воронина (53) 621.7.022(088.8) (56) Технология тонких пленок/Под ред.

Л.Майссела, P.Ãëýíãà, M.: Советское радио, 1977, с. 540, Цеснек Л,С„ Сорокин О.В., Золотухин

А.А. Металлические зеркала, M.: Машиностроение, 1983, с, 122. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ

МЕДНЫХ ЗЕРКАЛ

Изобретение относится к технологии оптических элементов и может быть использовано для подготовки поверхности медных зеркал под нанесение оптических покрытий в процессе изготовления элементов технологических лазеров.

Очистка оптических элементов с поверхностью из меди является одной из актуальных задач техники лазеров ИК-диапазона.

Известен способ очистки поверхности изделий перед нанесением покрытий тлеющим разрядом, Способ осуществляется при помещении изделия в плазму тлеющего разряда. Разряд происходит между двумя электродами, помещенными вблизи иэделия, так что поверхность последнего находится в плазме.

Напряжение разряда может изменяться от

500 до 5000 В, давление от 5,10 — 3 до 1 Торр, Само изделие не является частью цепи тле„„!Ж„„1730202 А1 (57) Сущность: способ включает выдержку поверхности в потоке активированного газа — атмосферного кислорода, полученного в импульсном газовом разряде при давлении 0,7 — 3,6 ГПа, при этом поверхность зеркал выдерживают в зоне послесвечения в течение 15 — 30 мин при комнатной температуре и скорости потока 0,5—

2,0 л/ч. Повышение коэффициента зеркального отражения на длине волны

1 = 10,6 мкм достигается за счет использования в качестве активированного газа атомарного кислорода, полученного в импульсном газовом разряде при давлении 0,7 — 3,6 ГПа, а т".Кже эа счет того, что поверхность зеркал выдерживают в зоне послесвечения в течение

15 — 30 мин при комнатной температуре и скорости потока 0,5 — 2,0 л/ч. 1 ил„3 табл. ющего разряда, В качестве газа. в котором поджигается разряд, должен использоваться кислород или его смеси с другими га-: 4 зами. Указанный способ нашел широкое,(л) применение при очистке поверхности квар- ( цевых и стеклянных оптических элементов ) перед нанесением пОкрытий. Однако для С) очистки поверхности медных зеркал указанный способ не применим в связи с тем, что нагрев поверхности при бомбардировке заряженными частицами кислорода и активация поверхности при бомбардировке электронами из разряда способствуют протеканию процессов быстрого окисления поверхности меди, Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки поверхности медных зеркал путем ионно-лучевого полирования.

Ионно-лучевое полирование основано на катодном распылении поверхности метал1730202 лического зеркала при бомбардировке ионами инертных газов (в основном ионами аргона). Ионы получают в источнике ионов в газовом разряде низкого давления между термокатодом и цилиндрическим анодом. К разрядной камере подводится высокий положительный потенциал. Ионы вытягиваются и формируются в пучок системой сеток.

Энергия ионов составляет 1 — 10 кэВ.

Недостатками указанного способа являются: недостаточно высокий коэффициент зеркального отражения на длине волны

А = 10,6 мкм полученных медных поверхностей: повышение шероховатости медной поверхности вследствие прохождения процесса ее распыления высокоэнергетическими ионами: наличие радиационного повреждения поверхности при бомбардировке высокоэнергетическими ионами; возможность загрязнения поверхности медного зеркала при распылении материала противоэлектрода.

Кроме того, недостатками указанного способа являются сложность применяемого для создания ионных пучков оборудования, необходимость создания высокого вакуума: невозможность качественной очистки изделий сложной конфигурации.

Цель изобретения — повышение коэффициента зеркального отражения медных зеркал на длине волны А = 10,6 мкм.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу включающему выдержку поверхности в потоке газа, активированного в газовом разряде при пониженном давлении, в качестве активированного газа используют атомарный кислород, полученный в импульсном газовом разряде при давлении 0,7 — 3,6 ГПа, а поверхность зеркал выдерживают в зоне послесвечения в течение 15 — 30 мин при комнатной температуре и скорости потока 0,5 — 2 л/ч.

Изобретение позволяет: повысить коэффициент зеркального отражения медных поверхностей на длине волны il = 10,6 мкм; исключить влияние предлагаемой обработки на шероховатость поверхности медных зеркал; исключить радиационные повреждения медных Зеркал; упростить проведение процесса очистки медных зеркал ввиду того, что в предлагаемом способе нет необходимости в применении сложного высоковакуумного оборудования и ионных источников; изобретение дает возможность осуществлять очистку поверхности оптических элементов из меди сложной конфигурации.

На чертеже представлена схема установки, реализующей предложенный способ, Основной ее частью является реактор, в котором в разрядной трубке 1 происходит активация газов в импульсном конденсированном разряде. Разрядная трубка 1 представляет собой модификацию трубки Вуда, в которую в шлифах вставлены алюминиевые электроды 2, охлаждаемые проточной водой, Расстояние между электродами

470 мм. Оптический элемент из меди помещается через шлиф 4 на кварцевую платформу 5, Кислород вводится в реактор через кран 7, пройдя систему очистки 6.

Скорость газового потока измеряется ротаметром 8, регулировка скорости проводится краном 7. Датчики 9 измерения давления располагаются на входе и выходе из реактора. Проточный режим работы реактора обеспечивается форвакуумным насосом

НВЗ-20. Для предварительного обезгаживания стенок реактора используется магнито-разрядный насос "НОРД-100". Электрическое питание разряда осуществляется от блока питания БП-5000 и разрядного блока (не показаны). Суммарная емкость конденсаторной батареи 4,17 мкФ, напряжение на электродах 1200 — 1300 В, Длительность импульса 20 мкс, частота 20 Гц, Медное зеркало 3 помещают на платформу 5 на расстоянии 10 см от разряда, Расстояние 10 см от разряда соответствует зоне послесвечения, где наблюдается максимальная концентрация атомов кислорода и полная дезактивация. ионов. Проводится откачка реактора. Затем устанавливается скорость потока кислорода 0,5 — 2 л/ч и давление в реакторе QT 0,7 до 3,6 ГПа.

Затем включают импульсный конденсированный разряд. Время обработки поверхности медного зеркала в зоне послесвечения разряда соответствует времени горения разряда, Оптимальное время обработки составляет 15-30 мин, Экспериментальные данные приведены в табл. 1 и 2, Эллипсометрические измерения показали уменьшение толщины адсорбционного слоя после обработки поверхности медных зеркал в потоке атомарного кислорода. Величины КЗО для медных зеркал после обработки по предлагаемому способу существенно превышали величины

КЗО, достигнутые в результате традиционной полировки. Величина среднеарифметической шероховатости поверхности медных зеркал не увеличивалась с увеличением времени обработки в потоке атомарного кислорода, 1730202

Таблица 1

Таблица 2

Из табл. 1 видно, что оптимальным временем обработки является время 15 — 30 мин. Из табл. 2 видно. что оптимальным давлением при обработке являются величины 0,7 — 3,6 ГПа, а оптимальной скоростью потока — 0,5 — 2 л/ч.

В табл. 3 приведены результаты измерения оптических параметров поверхности медных зеркал, обработанных ионами аргона с энергией 4 кэВ (по способу-прототипу).

Из табл. 3 видно, что достигаемые при этом величины К30 существенно ниже значений

КЗО, достигаемых при обработке зеркал по предлагаемому способу. Кроме того, из табл. 3 видно, что при увеличении времени обработки ионами аргона, когда наблюдается слабое повышение К30, начинается рост шероховатости поверхности медных зеркал, что может оказать существенное влияние на эксплуатационные характеристики зеркал (лучевую прочность и т.д.). В то же время обработка по предлагаемому способу не приводит к увеличению шероховатости поверхности, а затрагивает только адсорбционный слой, что приводит к эффек5 тивному повышению К30 в ИК-области спектра.

Формула изобретения

Способ очистки поверхности медных зеркал, включающий выдержку поверхно10 сти в потоке газа, активированного в газовом разряде при пониженном давлении, о тлича ющийся тем,что,сцельюповышения коэффициента зеркального отражения на длине волны А = 10,6 мкм, в качестве

15 активированного газа используют атомарный кислород, полученный в импульсном газовом разряде при давлении 0,7 — 3,6 ГПа, а поверхность зеркал выдерживают в зоне послесвечения в течение 15 — 30 мин

20 при комнатной температуре и скорости потока 0,5 — 2,0 л/ч.

1730202

98,4

3,7

2,1

8

11

12

13

14

16

17

18

19

21

22

23

24

26

27

28

29

31

32

33

34

36

98,3

98,3

98,3

98,3

98,3

98,3

98,4

98,3

98,3

98,3

98,3

98.3

98,3

9 8,4

98,4

98,3

98,3

98,3

98,3

98,3

98,4

98,3

98,3

98,3

98,3

98,3

98,3

98,3

98,3

98,3

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

2,15

2,15

2,15

2,15

2,15

2,15

2,15

2,15

2,15

3,6

3,6

3,6

3,6

3,6

3,6

3,6

3,6

3,6

3,7

2,0

2,1

0,5

1,25

2,0

0,5

1,25

2,0

2,0

2,0

2,1

0,5

1,25

2,0

0,15

1,25

2,0

0,5

1,25

2,0

0,5

1,25

2,0

0,5

1,25

2,0

0,5

1,25

2,0

0,5

22,5

22,5

22,5

22,5

22,5

22,5

22,5

22,5

22,5

Продолжение табл.2

99,1

98,8

99,1

99,1

99,1

99,1

99,1

99,1

98,8

98,9

98,8

99,1

99,1

99,1

99,1

99,1

99,1

99,1

99,1

99,1

99,1

99,1

99,1

99,1

99,1

99,1

99,1

99,1

99,1

98,6 (неуст. разряд

98,6 (неуст, разя

Таблица 3

1730202

Составитель Н.Конюшкина

Техред М.Моргентал Корректор О.Кундрик

Редактор А.Долинич

Заказ 1491 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101