專利名稱：一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于先進材料加工及新材料應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非晶態(tài)合金基光 學(xué)聚焦鏡及其制備方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)電磁波衍射引起的電磁波的點分辨率公式J = ^^，其最高分辨率和電磁
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波波長λ、介質(zhì)的折光指數(shù)n和使用的電磁波的光圈半角θ有關(guān)，其中d為點分辨率； λ為電磁波波長；η為介質(zhì)中點源和聚焦鏡的真空相對折光指數(shù)；θ為入射電磁波的光 圈半角。在聚焦鏡的幫助下，電子束和可見光等電磁波成像的分辨率主要受制于其電磁 波的波長，均可接近其理論值(約為波長的一半)。X光和其它電磁波不同，其分辨率主 要受其自身光源特性和聚焦鏡的限制，而不是其波長的限制。X光的波長處在納米或亞納 米級，很難達到或接近其理論值，無法達到納米或原子尺度的分辨率，主要原因有兩個一 是物質(zhì)的折光指數(shù)η是電磁波波長的函數(shù)，在X光的波長范圍，材料折光指數(shù)η的復(fù)數(shù)形
式為萬= 1-5 + //^ = 1-^^^(/-6),其中，δ是折光指數(shù)和1的偏差(正比于λ2)； η2π
β是吸光指數(shù)(α λ3)分別是原子散射因子的實部和虛部；是經(jīng)典電子半徑
(2. 82X 10-16m) ；Nat是單位體積內(nèi)的原子數(shù)。在X光的波長范圍，所有傳統(tǒng)材料的折光指數(shù)
η都接近1，很難獲得高的光圈數(shù)值孔徑(Nat = nsin θ )。二是任何材料均對電磁波有吸收，
大部分材料在X光的波長范圍內(nèi)吸收強烈，使得X光強度隨入射深度很快衰減，使折射透過
的X光減弱，難以獲得足夠高的對比度，影響獲得清晰的成像效果。因此，必須從材料自身的折光指數(shù)和吸光指數(shù)上出發(fā)制備或選擇一定高的折光指 數(shù)和低的吸光系數(shù)的，同時從設(shè)計適當?shù)木劢圭R結(jié)構(gòu)出發(fā)，制備高聚焦效果的X光聚焦鏡， 獲得高分辨率的χ光成像或掃描光斑。近十幾年，隨著世界范圍內(nèi)對獲得高亮度的同步輻射X光源的可能性的提高以及 在高分辨X光顯微鏡(掃描或透射)開發(fā)上的需要，以及在天文學(xué)和光刻技術(shù)上的需要，對 高分辨率的X光聚焦鏡的需求不斷提高。對硬X光(E>4KeV)，其波長在幾埃的范圍，用其 對研究對象進行成像的需求變得十分迫切，但其分辨率也主要受制于聚焦鏡結(jié)構(gòu)和類型及 其其理論聚焦精度。根據(jù)其聚焦光路原理，目前該類聚焦鏡主要有反射型(如反射曲面鏡 對)、衍射型(如夫瑞奈環(huán)帶片、多層勞恩透鏡)、折射型(如凱諾結(jié)構(gòu)拋物線透鏡以及復(fù)合 折射透鏡(CRL))。近年來，隨微納制備技術(shù)精度的提高，已可將X光聚焦到亞微米的精度。反射型聚焦鏡主要基于所用反射鏡的完全外反射和多重反射兩種，這些類反射型 聚焦鏡中也包含多層相干鏡。制備這類反射型聚焦鏡首先要制備具有寬波段的短周期反 射鏡，然后在特種非圓形基材上進行多層涂層化以形成光束和成像透射系統(tǒng)，其關(guān)鍵是提 高反射鏡面的曲率和表面精度(光潔度)，目前的計量技術(shù)和制備能力雖然已能夠?qū)⑵浔?面精度提高到原子水平，但需要采用原子沉積技術(shù)來制備，成本比較高。該類聚焦鏡在軟X光波長內(nèi)的聚焦應(yīng)用比較多，但由于通常需要近垂直的入射角度，其單個鏡子的視場很小， 需制成多層結(jié)構(gòu)和多層格柵來提高其視場尺寸和波譜分辨率。該類聚焦鏡的最大數(shù)值孔徑 可被全外反射的臨界角決定，使用理想化的漸細毛細管，其分辨率可達lOnm。參考文獻1 Bergemann, C. ；Keymeulen, H. ；van der Veen, J. F. , Phys. Rev. Lett. 2003,91,204801.中 實驗表明用橢圓形的反射鏡可將波長為0. OSnm的X光線聚焦到25nm，已處在實際可制備 的具有最高數(shù)值孔徑的該類聚焦鏡的衍射限定范圍。參考文獻2 :MimUra，F(xiàn). ；Yumoto, H.； Matsuyama,S. ；Sano,Y. ；Yamamura,K. ；Mori,Y. ；Yabashi, M. ；Nishino,Y. ；Tamasaku, K.； Ishikawa, T. ；Yamauchi, K.，Appl. Phys. Lett. 2007，90，051903.中記載了用多層涂覆技術(shù) 理論上可進一步提高其光圈數(shù)值孔徑，但聚焦能力仍未見有大幅度提高。衍射類聚焦鏡理論上可使光圈數(shù)值孔徑達到1的極限。使用相對弱的三次衍射， 如夫瑞奈環(huán)帶片在入射X光波波長等于0. 15nm時，分辨率可達30nm。參考文獻3 =Yin, G. -C. ；Song, Y. -F. ；Tang, Μ. -Τ. ；Chen, F. -R. ；Liang, K. S. ；Duewer, F. W. ；Feser, Μ. ；Yun, W. ；Shieh, H. -P. D.，Appl. Phys. Lett. 2006，89，221122.中記載了該類環(huán)帶片基的衍射類 聚焦鏡的分辨率取決于最外層的帶隙寬度。制備工藝中的最小尺寸決定了該類聚焦鏡的 衍射聚焦極限，其聚焦效率取決于環(huán)帶的厚度。故該類鏡的整體性能取決于制備工藝所能 獲得的環(huán)帶的最大厚寬比。參考文獻4 :Kang，H. C. ；Yan, H. ；ffinarski, R. P. ；Holt, Μ. V.； Maser,J. ；Liu,C. ；Conley,R. ；Vogt,S. ；Macrander,Α. T. ；Stephenson,G. B. ,Focusing of hard χ-rays to 16n nanometers with a multiIayerLaue Lens. Appl. Phys. Lett. 2008, 92,221114-1-3.中記載了 Kang等人最近制備的衍射型具有透射幾何形狀的多層結(jié)構(gòu)勞 恩聚焦鏡(MLL)通過提高厚寬比和制備盡量小尺度的最外層環(huán)帶寬度(5nm)，可將波長為 0. 064nm的X光(19. 5eV)的聚焦分辨率提高到16nm，并且指出，通過優(yōu)化設(shè)計可獲得5nm的 聚焦精度。該類技術(shù)為使用MLL結(jié)構(gòu)聚焦X光制備X光電鏡，獲得近原子尺度精度的照片 提供了可能性。提高分辨率的關(guān)鍵問題是可變的大的厚寬比的最外圍環(huán)帶，以及環(huán)帶的表 面光潔度和陡直度，分辨率的提高除依賴材料本身特性外，還依賴于微納加工技術(shù)的提高。折射型的聚焦鏡的分辨率取決于透鏡的有效數(shù)值孔徑。該數(shù)值孔徑的提高受限 于透鏡材料對X光的吸收。小的吸收系數(shù)可選用低-Z值的材料如鈹(Be)。但是由于大 多數(shù)材料對X光的折射率和其真空折射率偏差很小，因此要求制備的透鏡的曲率半徑必須 非常小，然而很難用常規(guī)加工技術(shù)獲得，往往是將可制備的最小曲率的透鏡層疊成透鏡組 (CRL)，來獲得有效的最小曲率半徑。但是透鏡組比單個透鏡對X光的吸收更大，必然增加 X光的損耗，從而限制了折射型聚焦鏡的分辨率。最近發(fā)明的凱諾型透鏡通過去掉對X光 聚焦無用的可引起光波發(fā)生2 π相位移的透鏡材料部分，形成外階梯型雙曲面聚焦鏡，可 以大幅降低了對X光的吸收，使其對X光的聚焦效率提高到90%以上。理論上凱諾型透鏡 可達到2nm的分辨率，但是其僅能將入射波長為0. 06nm的X光聚焦到47nm，其對能量為 13. IeV的平面光波導(dǎo)聚焦形成的X光線的尺度也只能達到沈 。其主要原因有三個，一是 使用制備透鏡的傳統(tǒng)材料，其內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)的缺陷和晶粒尺寸遠大于2nm，內(nèi)部晶粒和缺陷 產(chǎn)生的吸收、散射和/或衍射不僅大幅度將X射線強度衰減，也將X射線散光；二是受制于 目前的微加工技術(shù)的精度和傳統(tǒng)材料的晶體結(jié)構(gòu)特點，制備的透鏡表面的粗糙度更是遠大 于2nm，進一步對X射線進行表面散射和吸收，大幅度提高X射線的散光性；三是受到目前傳統(tǒng)材料材料低的折光指數(shù)和高的吸光系數(shù)；從電磁波的點分辨率理論公式J = 可
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知，無法獲得特別高的分辨率，因此參考文獻5 :Stein，Α. ；Evans-Lutterodt, K. ；Taylor, Α.In Kinoform lenses :toward nanometerresolution,Proc. SPIE optics east，Boston， MA, USA，Oct. 23-25,2005,2005 ；Boston，MA, USA, 2005.和參考文獻 6Aristov, V. V.； Shabel' nikov，L G·，Recent advances in X-ray refractive optics. Physics-Uspekhi 2008,51, (1),57-77.中記載了必須從材料自身的折光指數(shù)和吸光指數(shù)上出發(fā)，制備或選 擇一定高的折光指數(shù)和低的吸光系數(shù)的，同時優(yōu)化材料的晶體結(jié)構(gòu)和組成，獲得晶粒尺寸 和缺陷遠小于2nm的晶體結(jié)構(gòu)材料，選擇合適的微納制備技術(shù)，降低透鏡的表面粗糙度，制 備高聚焦效果的X光聚焦鏡，獲得高分辨率的X光成像或掃描光斑。目前的X光技術(shù)主要 有大家熟知X光衍射波譜(XRD)和同步輻射X光檢測技術(shù)(如X射線吸收精細結(jié)構(gòu)技術(shù) XAFS)，但是這些技術(shù)對X光的聚焦基本在毫米級。即使通過強磁場對高能同步輻射X光聚 焦最多才到幾個微米級，現(xiàn)有技術(shù)只能對塊體材料的結(jié)構(gòu)進行表征，很難用于對納米或亞 納米級結(jié)構(gòu)的表征，大大限制了 X光的應(yīng)用范圍。因此，急需能夠?qū)光聚焦到納米或亞納 米級的聚焦鏡制備技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡及其制備 方法，該光學(xué)聚光鏡由非晶態(tài)合金材料制備而成，該非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡利用其低的 吸光系數(shù)和高的折光指數(shù)，對X光具有高聚焦效果，可獲得納米甚至亞納米級的聚焦精度， 且制備成本低，與金剛石類聚光鏡相比，具有更優(yōu)異的大面積和大體積加工性能。本發(fā)明提出的一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡，該光學(xué)聚光鏡由非晶態(tài)合金材 料制備而成，，所述的非晶態(tài)合金為&-Al-Ni-Cu合金、Al-TM-RE、Al-TM-RE-Be合金、 Fe-Si-B-P-Be 合金、Au-Si-Be 合金、Ag-Ge-Be 合金或 Mg-Al-RE-Be 合金等，其中 TM 為過 渡金屬如Ni、Co、Ag或Pt等；RE為稀土元素如Y、Gd、Ce或La等。該光學(xué)聚焦鏡的厚度為 0. 1 200 μ m，單獨的光學(xué)聚焦鏡的理論聚焦精度可達7.7 1540nm;使用波長λ為0. Inm 的X光實測的聚焦精度為8 400nm。本發(fā)明提出的一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡的制備方法，包括以下幾個步驟步驟一、采用物理蒸汽氣相沉積技術(shù)或電鍍工藝在厚度為200 500 μ m的平整基 板表面制備一層厚度為d = 0. 1 200 μ m非晶態(tài)合金層；所述的基板為硅片、云母片或經(jīng) 拋光處理的石英片、玻璃片；步驟二 在非晶態(tài)合金層的表面旋涂一層厚度為D = 2 200 μ m正膠或負膠光敏 樹脂層，并在80 110°C下烘5 20秒；步驟三在光敏樹脂層的表面覆蓋具有所需光學(xué)聚焦鏡結(jié)構(gòu)的掩模板，利用電子 束曝光工藝、X光曝光工藝或紫外光曝光工藝在波長為240nm 340nm光波范圍內(nèi)對光敏 樹脂層曝光3 50秒后，移走掩模板，并在80 120°C下烘5 30秒，然后用光敏樹脂顯 影液將曝光后的光敏樹脂洗掉，暴露出非晶態(tài)合金層；曝光深度為光敏樹脂層的厚度D ；當所述的光敏樹脂為正膠光敏樹脂時，如S1816光敏樹脂，光敏樹脂顯影液選擇 MF-321顯影液，并在MF-321顯影液清洗后用丙酮清洗；當所述的光敏樹脂為反膠光敏樹脂時，如SU-8光敏樹脂，光敏樹脂顯影液選擇PG顯影液，并在PG顯影液清洗后用SU-8清洗 液在80°C時清洗。步驟四采用非晶態(tài)合金刻蝕液，并利用深度離子刻蝕工藝或化學(xué)刻蝕工藝將未 被光敏樹脂層保護的非晶態(tài)合金刻蝕掉，刻蝕深度Cl1小于或者等于非晶態(tài)合金層的厚度 d；當所述的非晶態(tài)合金為&-Al-Ni-CU合金時，非晶態(tài)合金刻蝕液優(yōu)選為濃度 為0. 3mol/L硫酸和0. 5mol/L的磷酸混合液；非晶態(tài)合金為Al-TM-RE、Al-TM-RE-Be, Fe-Si-B-P-Be合金或Mg-Al-RE-Be合金時非晶態(tài)合金刻蝕液優(yōu)選為Cr_7S ；當所述的非 晶態(tài)合金為AuSiBe合金或AgGeBe合金時，非晶態(tài)合金刻蝕液為質(zhì)量濃度比為H3PO4(磷 酸)HNO3 (硝酸)HAC (醋酸)Ethanol (乙醇)=16 1 1 2 的混合液。步驟五將殘留的光敏樹脂層利用光敏樹脂顯影液全部洗去，并去除基板，獲得非 晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡。本發(fā)明具有的優(yōu)點在于1、本發(fā)明提出一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡克服了傳統(tǒng)晶態(tài)金屬由于晶界產(chǎn)生 的缺陷，可達到原子級的表面平整度；同時利用其低的吸光系數(shù)和近乎1的折光指數(shù)，可獲 得納米甚至亞納米級的聚焦精度。2、本發(fā)明提出一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡的綜合力學(xué)性能比聚合物、純金屬合 金、硅片、石英等更優(yōu)異。由于其超塑性加工能力，與比金剛石類聚光鏡相比，具有更優(yōu)異的 大面積和大體積加工性能，且其成本更低。3、本發(fā)明提出一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡的幾何形狀可設(shè)計為凱諾結(jié)構(gòu)拋物 線聚焦鏡形狀、半橢圓形狀或雙曲線形狀，進而可獲得較好的聚焦效果，單獨的光學(xué)聚焦鏡 的理論聚焦精度可達7. 7 1540nm ；使用波長λ為0. Inm的X光實測的聚焦精度為8 400nmo


圖 1圖 2 工藝圖；圖 3 工藝圖；圖 4 圖；圖 5圖 6
示意主視圖；圖 7
示意俯視圖。本發(fā)明提出的一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡的制備方法流程圖；本發(fā)明提出的一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡采用正膠光敏樹脂制備過程的本發(fā)明提出的一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡采用反膠光敏樹脂制備過程的本發(fā)明提出的一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡制備一組光學(xué)聚焦鏡的結(jié)構(gòu)本發(fā)明中折射型凱諾結(jié)構(gòu)拋物線結(jié)構(gòu)X光聚焦鏡的聚焦原理圖； 本發(fā)明中折射型凱諾結(jié)構(gòu)拋物線結(jié)構(gòu)X光聚焦鏡構(gòu)成的兩組聚焦鏡組結(jié)構(gòu)本發(fā)明中折射型凱諾結(jié)構(gòu)拋物線結(jié)構(gòu)X光聚焦鏡構(gòu)成的兩組聚焦鏡組結(jié)構(gòu)
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明提出的一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡，該光學(xué)聚光鏡由非晶態(tài)合金材 料制備而成，，所述的非晶態(tài)合金為&-Al-Ni-Cu合金、Al-TM-RE、Al-TM-RE-Be合金、 Fe-Si-B-P-Be合金、Au-Si-Be合金、Ag-Ge-Be合金或Mg-Al-RE-Be合金等，其中TM為過渡 金屬如Ni、Co、Ag或Pt等；RE為稀土元素如Y、Gd、Ce或La等。所述的光學(xué)聚焦鏡的厚度 為0. 1 200 μ m,單個的光學(xué)聚焦鏡的理論聚焦精度可達7. 7 1540nm ；使用波長λ為 0. Inm的X光實測的聚焦精度為8 400nm。將所述的10 20個非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡構(gòu)成光學(xué)聚焦鏡組，其中每個光 學(xué)聚焦鏡均同軸且具有相同的幾何結(jié)構(gòu)，所有的光學(xué)聚焦鏡的光軸平面均處于同一平面 上，光軸均相同，并保證所有光學(xué)聚焦鏡的聚焦方向一致，所有相鄰光學(xué)聚焦鏡之間間距為 1 3倍的光學(xué)聚焦鏡焦距。該光學(xué)聚焦鏡組的理論聚焦精度為0. 8 154nm，使用實測聚 焦精度為0. 8 25nm。本發(fā)明提出的一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡的制備方法，包括以下幾個步驟步驟一、采用物理蒸汽氣相沉積技術(shù)或電鍍工藝在厚度為200 500 μ m的平整基 板表面制備一層厚度為d = 0. 1 200 μ m非晶態(tài)合金層；所述的基板為硅片、云母片或經(jīng) 拋光處理的石英片、玻璃片；步驟二 在非晶態(tài)合金層的表面旋涂一層厚度為D = 2 200 μ m正膠或負膠光敏 樹脂層，并在80 110°C下烘5 20秒；步驟三在光敏樹脂層的表面覆蓋具有所需光學(xué)聚焦鏡幾何結(jié)構(gòu)的掩模板，利用 電子束曝光工藝、X光曝光工藝或紫外光曝光工藝在波長為MOnm 340nm光波范圍內(nèi)對光 敏樹脂層曝光3 50秒后，移走掩模板，并在80 120°C下烘5 30秒，然后用光敏樹脂 顯影液將曝光后的光敏樹脂洗掉，暴露出非晶態(tài)合金層；曝光深度為光敏樹脂層的厚度D ；當所述的光敏樹脂為正膠光敏樹脂時，如S1816光敏樹脂，光敏樹脂顯影液選擇 MF-321顯影液，并在MF-321顯影液清洗后用丙酮清洗；當所述的光敏樹脂為反膠光敏樹脂 時，如SU-8光敏樹脂，光敏樹脂顯影液選擇PG顯影液，并在PG顯影液清洗后用SU-8清洗 液在80°C時清洗。步驟四采用非晶態(tài)合金刻蝕液，并利用深度離子刻蝕工藝或化學(xué)刻蝕工藝將未 被光敏樹脂層保護的非晶態(tài)合金刻蝕掉，刻蝕深度Cl1小于或等于非晶態(tài)合金層的厚度d ；當所述的非晶態(tài)合金為&-Al-Ni-CU合金時，非晶態(tài)合金刻蝕液優(yōu)選為濃度 為0. 3mol/L硫酸和0. 5mol/L的磷酸混合液；非晶態(tài)合金為Al-TM-RE、Al-TM-RE-Be, Fe-Si-B-P-Be合金或Mg-Al-RE-Be合金時非晶態(tài)合金刻蝕液優(yōu)選為Cr_7S ；當所述的非 晶態(tài)合金為AuSiBe合金或AgGeBe合金時，非晶態(tài)合金刻蝕液為質(zhì)量濃度比為H3PO4(磷 酸)HNO3 (硝酸)HAC (醋酸)Ethanol (乙醇)=16 1 1 2 的混合液。步驟五將殘留的光敏樹脂層利用光敏樹脂顯影液全部洗去，并去除基板，獲得非 晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡。所述的步驟三中掩模板可以設(shè)計為光學(xué)聚焦鏡組，該光學(xué)聚焦鏡組由一組10 20個光學(xué)聚焦鏡組成，所有的光學(xué)聚焦鏡的幾何結(jié)構(gòu)均相同，且光軸平面均處于同一平面， 具有同一光軸，聚焦方向一致。進而通過同一掩模板同時制備一組多個具有相同幾何結(jié)構(gòu)且同軸聚焦的光學(xué)聚焦鏡組。使用聚焦時彼此之間的間距為1 3倍的光學(xué)聚焦鏡焦距。所述的掩模板的光學(xué)聚焦鏡的幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計為凱諾結(jié)構(gòu)拋物線聚焦鏡形狀、半橢 圓形狀或雙曲線形狀，優(yōu)選為鋸齒型結(jié)構(gòu)構(gòu)成的凱諾結(jié)構(gòu)拋物線聚焦鏡形狀，使制備后得 到的光學(xué)聚焦鏡在平面方向上為鋸齒型結(jié)構(gòu)構(gòu)成的凱諾結(jié)構(gòu)拋物線形聚焦鏡形狀，并具有 一定厚度。所述的凱諾結(jié)構(gòu)拋物線的軸平行于X軸，所制備的凱諾結(jié)構(gòu)拋物線聚焦鏡的平 面方向的形狀曲線符合凱諾結(jié)構(gòu)拋物線的數(shù)學(xué)表達公式(y_k)2 = 4 &-11)，其中11、1^為凱 諾結(jié)構(gòu)拋物線頂點的橫坐標和縱坐標，χ和y分別是凱諾結(jié)構(gòu)聚焦鏡上的橫坐標縱坐標，P 決定了改凱諾結(jié)構(gòu)拋物線的開口程度，P越大大，拋物線的開口越大。通常以對稱軸為橫軸 χ軸、以原點為頂點時的形狀為標準型，此時滿足k2 = 4ph，且k = h = 0。通過調(diào)節(jié)k、p、h 值可以獲得不同焦距F = ρ的凱諾結(jié)構(gòu)拋物線聚焦鏡的形狀，如圖3所示，該凱諾結(jié)構(gòu)拋物 線的光程可用如下公式
權(quán)利要求
1.一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡，其特征在于所述的非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡的材 料為為 &-Al-Ni-Cu 合金、Al-TM-RE、A1-TM-RE-Be 合金、Fe-Si-B-P-Be 合金、AuSiBe 合金、 AgGeBe合金或Mg-Al-RE-Be合金，其中TM為過渡金屬，RE為稀土元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡，其特征在于所述的光學(xué)聚 焦鏡的厚度為0. 1 200 μ m，光學(xué)聚焦鏡的理論聚焦精度為7. 7 1540nm，使用實測聚焦 精度為8 400nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡，其特征在于10 20個所述 的非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡組成光學(xué)聚焦鏡組，所有光學(xué)聚焦鏡的幾何結(jié)構(gòu)相同，所有光 學(xué)聚焦鏡的光軸平面均處于同一平面，所有光學(xué)聚焦鏡的光軸相同，且聚焦方向均一致，相 鄰兩個光學(xué)聚焦鏡之間間距為1 3倍的焦距。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡，其特征在于所述的光學(xué)聚 焦鏡組的理論聚焦精度為0. 8 154nm，使用實測聚焦精度為0. 8 25nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡，其特征在于所述的光學(xué)聚 焦鏡組為兩組時，兩組光學(xué)聚焦鏡組的光軸平面互相垂直，第二組光學(xué)聚焦鏡組中第一個 光學(xué)聚焦鏡的頂點處在第一組光學(xué)聚焦鏡組中最后一個光學(xué)聚焦鏡的焦點上，第二組光學(xué) 聚焦鏡組的相鄰兩個光學(xué)聚焦鏡彼此之間的間距均為該該組中光學(xué)聚焦鏡的焦距尺寸。
6.一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡的制備方法，其特征在于包括以下幾個步驟步驟一、采用物理蒸汽氣相沉積技術(shù)或電鍍工藝在基板表面制備一層厚度為d =0. 1 200 μ m非晶態(tài)合金層；步驟二 在非晶態(tài)合金層的表面旋涂一層厚度為D = 2 200 μ m光敏樹脂層；步驟三在光敏樹脂層的表面覆蓋具有所需的光學(xué)聚焦鏡幾何結(jié)構(gòu)的掩模板，利用電 子束曝光工藝、X光曝光工藝或紫外光曝光工藝對光敏樹脂層曝光后，移走掩模板，然后用 光敏樹脂顯影液將曝光后的光敏樹脂洗掉，暴露出非晶態(tài)合金層；曝光深度為光敏樹脂層 的厚度D ；步驟四采用非晶態(tài)合金刻蝕液，利用深度離子刻蝕工藝或化學(xué)刻蝕工藝將未被光敏 樹脂層保護的非晶態(tài)合金刻蝕掉，刻蝕深度Cl1小于或等于非晶態(tài)合金層的厚度d ；步驟五將殘留的光敏樹脂層利用光敏樹脂顯影液全部洗去，獲得非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡的制備方法，其特征在于所 述的步驟三的掩模板設(shè)計光學(xué)聚焦鏡組，該光學(xué)聚焦鏡組為一組10 20個光學(xué)聚焦鏡組 成，所有的光學(xué)聚焦鏡的幾何結(jié)構(gòu)均相同，且光軸平面均處于同一平面，具有同一光軸，且 聚焦方向一致。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡的制備方法，其特征在于所 述的步驟三中光學(xué)聚焦鏡幾何結(jié)構(gòu)為凱諾結(jié)構(gòu)拋物線聚焦鏡形狀、半橢圓形狀或雙曲線形 狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡的制備方法，其特征在于所 述的步驟三中光敏樹脂顯影液具體為當所述的光敏樹脂為正膠光敏樹脂時，光敏樹脂顯 影液為MF-321顯影液；當所述的光敏樹脂為反膠光敏樹脂時，光敏樹脂顯影液為PG顯影 液。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡的制備方法，其特征在于所 述的步驟四中非晶態(tài)合金刻蝕液具體為當所述的非晶態(tài)合金為^-Al-Ni-Cu合金時，非 晶態(tài)合金刻蝕液為濃度為0. 3mol/L硫酸和0. 5mol/L的磷酸混合液；當所述的非晶態(tài)合金 為Al-TM-RE、Al-TM-RE-Be, Fe-Si-B-P-Be合金或Mg-Al-RE-Be合金時，非晶態(tài)合金刻蝕液 為Cr-7S ；當所述的非晶態(tài)合金為AuSiBe合金或AgGeBe合金時，非晶態(tài)合金刻蝕液為質(zhì) 量濃度比為磷酸硝酸醋酸乙醇=16 1 1 2的混合液。
全文摘要
本發(fā)明提出一種非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡及其制備方法，該光學(xué)聚光鏡由非晶態(tài)合金材料制備而成，所述的非晶態(tài)合金為Zr-Al-Ni-Cu合金、Al-TM-RE、Al-TM-RE-Be合金、Fe-Si-B-P-Be合金、Au-Si-Be合金、Ag-Ge-Be合金或Mg-Al-RE-Be合金等，其中TM為過渡金屬如Ni、Co、Ag或Pt等；RE為稀土元素如Y、Gd、Ce或La等。所述的非晶態(tài)合金基光學(xué)聚焦鏡利用其低的吸光系數(shù)和近乎1的折光指數(shù)，對X光具有高聚焦效果，可獲得納米甚至亞納米級的聚焦精度，且制備成本低，與金剛石類聚光鏡相比，具有更優(yōu)異的大面積和大體積加工性能，且加工精度可達到原子精度。
文檔編號C22C45/00GK102129890SQ20111000492
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月11日
發(fā)明者宋玉軍, 張濤 申請人:北京航空航天大學(xué)