CN109738978B - 一种耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层，包括基体，基体上镀Ti膜，Ti膜上镀Ag膜，Ag膜上镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜，SiO2膜上镀TiO2膜，TiO2膜与SiO2膜交替进行4个循环，在第4个循环结束时，SiO2膜上镀Ag膜，Ag膜上再镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜……再交替进行4个循环，在最后一层SiO2膜上再镀TiO2膜，制备出激光器件用高反射膜层。本发明制备的高反射膜层耐高温、耐气流温度变化产生的应力、耐废气中强酸腐蚀，性能稳定。磁控溅射制备的TiO2/SiO2结合力强，离子能量在100ev左右，膜层的厚度可以根据工艺进行精确控制。
Description
技术领域
本发明属于光学反射膜系技术领域，具体涉及一种耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层及其制备方法。
背景技术
超短脉冲激光广泛运用于生物医疗、军事、环境监测、工业加工等领域中，引起了极大的研究兴趣。激光技术近年在工业生产应用越来越广泛，在激光技术制备过程中，对激光反射膜系以及相关器件的制备技术要求越来越高。对于在激光器内多次反射的膜系，提高膜系的反射率0.1%，输出功率会提高10%。反射率提高，不但增强了输出功率，同时，减少能量损耗，使得热量转化较少，减少器件腔镜的热畸变，使得反射膜系薄膜寿命增大。由高折射率与低折射率的反射膜交替生长构成高反射膜系，每层光学薄膜厚度为所要反射波段波长的四分之一为最佳，这些已经在理论上得到了实证。高折射率膜系如SiO2/AlNx。低折射率膜系，介质膜如Ta2O、TiO2，以及金属膜系作为低折射率膜系。常用的高反交替膜系的主要有以下几大膜系，介质/介质膜系如Ta2O/SiO2，TiO2/SiO2, 介质/金属/介质如TiO2/Ag/TiO2。这些高反射膜系可以在环境监测领域种使用，在检测领域，激光器件是检测烟气化学成分装置的一个重要器件，烟气的温度在200-300℃，气流不稳定，温度变化范围大，同时，其含有SO2、POx等大量酸性腐蚀性物质，这对激光器件的反射装置破坏性极大，反射膜系在不稳定的热气流吹动下，引起薄膜内部应力的集中，薄膜表层生成微裂纹，微裂纹逐步生长，部分翘起，然后脱落；北京某公司的器件基材选择的SiO2、反射膜系采用的为普通TiO2/SiO2交替多层膜系，在实际应用中，TiO2/SiO2极易脱落，寿命短，一旦多层膜系表层破坏，就减小了反射率，使得输出功率减少，产品的可靠性也大大降低。
先前制备TiO2/SiO2主要由脂类水解法以及电子束蒸发镀膜方式，制备TiO2/SiO2可以由脂类水解法，反应式如下：
水解反应：
Si(OC2H5)4+4H2O--------Si(OH)4+4C2H5OH
Ti(OC2H5)4+4H2O--------Ti(OH)4+4C2H5OH
脱水反应：
Si(OH)4--------SiO2+2H2O
Ti(OH)4--------TiO2+2H2O
采用脂类水解法，这种方式制备的厚度不易控制；采用电子束蒸发镀膜方式制备的结合力差，TiO2/SiO2的能量在10ev左右。
发明内容
本发明要解决的技术问题是高反射膜在使用过程中部分翘起，然后脱落的难题，为解决上述问题，本发明提供一种采用磁控溅射的方式制备出了耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层，制备出奇数（2k+1）膜层增反的膜系，膜层结构则为A|HLH|G，A为空气，H为高折射率膜层，L为低折射膜系，G为基材。
本发明的目的是以下述方式实现的：
一种耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层，包括基体，基体上镀Ti膜，Ti膜上镀Ag膜，Ag膜上镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜，SiO2膜上镀TiO2膜，TiO2膜与SiO2膜交替进行4个循环，在第4个循环结束时，SiO2膜上镀Ag膜，Ag膜上再镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜……再交替进行4个循环，在最后一层SiO2膜上再镀TiO2膜，制备出激光器件用高反射膜层。
所述基体为Ti合金基材。
所述Ti合金基材为Ti-6Al-4V合金。
所述Ti膜的厚度为20-30nm，Ag膜、TiO2膜和SiO2膜的厚度均为500-650nm。
所述基体的厚度大于等于500μm。
上述的耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层的制备方法，具体步骤如下：
1）基体制备：抛光基体；
2）磁控溅射镀Ti膜：在Ti合金基材表面镀Ti膜；
3）镀Ag膜：在Ti膜上镀反射膜Ag膜；
4）镀TiO2膜：在Ag膜上镀高透射膜TiO2膜；
5）镀SiO2膜：在TiO2膜上镀高反射膜SiO2膜；
6）交替镀膜：TiO2膜与SiO2膜交替进行8个循环，在第4个循环结束时，SiO2膜上镀Ag膜，Ag膜上再镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜……交替进行剩余的4个循环，在最后一层SiO2膜上再镀TiO2膜；
7）400℃真空退火处理30-60min。
采用射频磁控溅射镀膜方式镀Ti膜，工艺参数如下：Ar气体流量在40-45sccm；气压选择在0.5-0.8Pa；功率为150-200W，镀膜速率在15-20nm/min。
采用直流磁控溅射镀膜方式镀Ag膜，工艺参数如下：Ar气体流量在40-45sccm；气压选择在0.5-0.8Pa；功率为50-100W，镀膜速率在50-60nm/min。
采用直流反应磁控溅射镀TiO2膜，工艺参数如下：Ar：O2=40：5，气体流量在45sccm；气压选择在0.5-0.8Pa；功率为200-220W，镀膜速率在3-5nm/min。
采用射频磁控溅射镀SiO2膜，工艺参数如下：Ar气体流量在40-45sccm；气压选择在0.5-0.8Pa；功率为150-200W，在镀膜过程中，进行补氧，O2的流量为4-5sccm。
相对于一般采用SiO2基材作为基底，本发明采用了Ti合金作为基底，在气流大温差变动，Ti合金减小了镀层薄膜的张力，使得复合膜层能够承受更大的应力变形，交替复合薄膜不容易破碎。
本发明采用Ti合金的基材，高温钛合金的牌号为Ti-6Al-4V，在温度为300-350℃范围内使用，满足工况条件。
本发明中间增加了Ag材料，Ag材质柔软，在温差急剧变化的条件下，Ag膜系可以变形减少膜系的应力集中。
本发明制备的高反射膜层耐高温、耐气流温度变化产生的应力、耐废气中强酸腐蚀，性能稳定。
本发明制备高反射膜层的使用寿命比现有技术增加1倍。
本发明制备的高反射膜层耐高温、耐气流温度变化产生的应力、耐废气中强酸腐蚀，性能稳定。磁控溅射制备的TiO2/SiO2结合力强，离子能量在100ev左右，膜层的厚度可以根据工艺进行精确控制。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
其中，1是基体；2是Ti膜；3是Ag膜；4是TiO2膜；5是SiO2膜。
具体实施方式
如图1所示，一种耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层，包括基体，基体上镀Ti膜，Ti膜上镀Ag膜，Ag膜上镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜，SiO2膜上镀TiO2膜，TiO2膜与SiO2膜交替进行4个循环，在第4个循环结束时，SiO2膜上镀Ag膜，Ag膜上再镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜……再交替进行4个循环，在最后一层SiO2膜上再镀TiO2膜，制备出激光器件用高反射膜层。
所述基体为Ti合金基材。
所述Ti合金基材为Ti-6Al-4V合金，Al：5.5%-6.75%，V：3.5%-4.5%，余量为Ti，在温度为300-350℃范围内使用。烟气的温度在200-300℃，可以满足工况条件。
所述Ti膜的厚度为20-30nm，Ag膜、TiO2膜和SiO2膜的厚度均为500-650nm。
所述基体的厚度大于等于500μm。
上述的耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层的制备方法，具体步骤如下：
1）基体制备：抛光基体；
2）磁控溅射镀Ti膜：在Ti合金基材表面镀Ti膜；
3）镀Ag膜：在Ti膜上镀反射膜Ag膜；
4）镀TiO2膜：在Ag膜上镀高透射膜TiO2膜；
5）镀SiO2膜：在TiO2膜上镀高反射膜SiO2膜；
6）交替镀膜：TiO2膜与SiO2膜交替进行8个循环，在第4个循环结束时，SiO2膜上镀Ag膜，Ag膜上再镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜……交替进行剩余的4个循环，在最后一层SiO2膜上再镀TiO2膜；
7）400℃真空退火处理30-60min。
采用射频磁控溅射镀膜方式镀Ti膜，工艺参数如下：Ar气体流量在40-45sccm；气压选择在0.5-0.8Pa；功率为150-200W，镀膜速率在15-20nm/min。
Ti膜层为Ti合金与Ag过渡层，增大了Ti合金与Ag过渡层的结合力。
采用直流磁控溅射镀膜方式镀Ag膜，工艺参数如下：Ar气体流量在40-45sccm；气压选择在0.5-0.8Pa；功率为50-100W，镀膜速率在50-60nm/min。
Ag在可见光和近红外光部分为最佳的反射膜材料，反射率在98%以上，最后一层以及中间有一层Ag金属薄膜作为高反射膜系，Ag材质柔软，在温差急剧变化的条件下，Ag膜系可以变形减少膜系的应力集中。
采用直流反应磁控溅射镀TiO2膜，工艺参数如下：Ar：O2=40：5，气体流量在45sccm；气压选择在0.5-0.8Pa；功率为200-220W，镀膜速率在3-5nm/min。
为了满足于耐高温、耐辐射，我们选择了TiO2/SiO2膜系作为主要高反膜系，他们具备化学性能稳定的优点，TiO2折射率2.2-2.15，SiO2折射率1.46。
采用磁控溅射制备薄膜，磁控溅射离子能量在10ev左右，制备的TiO2/SiO2结合力强。
采用射频磁控溅射镀SiO2膜，工艺参数如下：Ar气体流量在40-45sccm；气压选择在0.5-0.8Pa；功率为150-200W，在镀膜过程中，进行补氧，O2的流量为4-5sccm。
SiO2的热膨胀系数为4.5-7.6，Ti金属的热膨胀系数为10.8，Ti合金的基材与表面的玻璃镀层SiO2有相近的热膨胀系数，这样可以减少应力集中，使得薄膜寿命增大。
高反膜层的反射波段为2-2.5μm，根据每层光学薄膜厚度为所要反射波段波长的四分之一的技术原理，TiO2/SiO2的每层膜厚为500-650nm。
高反膜层采用400℃退火处理30-60min，这样可以起到细化晶粒，减少内部缺陷，减少应力集中的作用，TiO2与SiO2边界清晰。
实施例1：
一种耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层，包括基体，基体上镀Ti膜，Ti膜上镀Ag膜，Ag膜上镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜，SiO2膜上镀TiO2膜，TiO2膜与SiO2膜交替进行4个循环，在第4个循环结束时，SiO2膜上镀Ag膜，Ag膜上再镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜……再交替进行4个循环，在最后一层SiO2膜上再镀TiO2膜，制备出激光器件用高反射膜层。
所述基体为Ti-6Al-4V合金。
所述Ti膜的厚度为20nm，Ag膜、TiO2膜和SiO2膜的厚度均为500nm。
所述基体的厚度为500μm。
上述的耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层的制备方法，具体步骤如下：
1）Ti合金基体制备：采用抛光机对Ti合金基体进行抛光；
2）磁控溅射镀Ti膜：在Ti合金基材表面镀Ti膜；采用射频磁控溅射镀膜方式镀Ti膜，工艺参数如下：Ar气体流量在40sccm；气压选择在0.5Pa；功率为150W，镀膜速率在15nm/min。
3）镀Ag膜：在Ti膜上镀反射膜Ag膜；采用直流磁控溅射镀膜方式镀Ag膜，工艺参数如下：Ar气体流量在40sccm；气压选择在0.5Pa；功率为50W，镀膜速率在50nm/min。
4）镀TiO2膜：在Ag膜上镀高透射膜TiO2膜；
5）镀SiO2膜：在TiO2膜上镀高反射膜SiO2膜；
6）交替镀膜：TiO2膜与SiO2膜交替进行8个循环，在第4个循环结束时，SiO2膜上镀Ag膜，Ag膜上再镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜……交替进行剩余的4个循环，在最后一层SiO2膜上再镀TiO2膜；
7）400℃真空退火处理30min，制备出基材厚度为500μm，剩余膜层厚度为9520μm的高反射膜层。
采用直流反应磁控溅射镀TiO2膜，工艺参数如下：Ar：O2=40：5，气体流量在45sccm；气压选择在0.5Pa；功率为200W，镀膜速率在3nm/min。磁控溅射制备的Ti与解离的氧在等离子状态下结合成TiO2，沉积在薄膜表面，生成TiO2膜。
采用射频磁控溅射镀SiO2膜，工艺参数如下：Ar气体流量在40sccm；气压选择在0.5Pa；功率为150W，镀膜速率在8nm/min；其中，在镀膜过程中，为了提高膜层性能，进行补氧，O2的流量为4sccm。在SiO2磁控反应过程中，少量Si析出，混杂在膜层内部，Si有散射光的作用，降低了膜层的透射率，在制备过程之中，通入部分O2，使得Si进行充分氧化，生成SiO2。
实施例2：
一种耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层，包括基体，基体上镀Ti膜，Ti膜上镀Ag膜，Ag膜上镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜，SiO2膜上镀TiO2膜，TiO2膜与SiO2膜交替进行4个循环，在第4个循环结束时，SiO2膜上镀Ag膜，Ag膜上再镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜……再交替进行4个循环，在最后一层SiO2膜上再镀TiO2膜，制备出激光器件用高反射膜层。
所述基体为Ti-6Al-4V合金。
所述Ti膜的厚度为22nm，Ag膜的厚度为620nm，TiO2膜的厚度为550nm，SiO2膜的厚度为600nm。
所述基体的厚度为550μm。
上述的耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层的制备方法，具体步骤如下：
1）Ti合金基体制备：采用抛光机对Ti合金基体进行抛光；
2）磁控溅射镀Ti膜：在Ti合金基材表面镀Ti膜；采用射频磁控溅射镀膜方式镀Ti膜，工艺参数如下：Ar气体流量在41sccm；气压选择在0.6Pa；功率为160W，镀膜速率在16nm/min。
3）镀Ag膜：在Ti膜上镀反射膜Ag膜；采用直流磁控溅射镀膜方式镀Ag膜，工艺参数如下：Ar气体流量在41sccm；气压选择在0.55Pa；功率为60W，镀膜速率在52nm/min。
4）镀TiO2膜：在Ag膜上镀高透射膜TiO2膜；
5）镀SiO2膜：在TiO2膜上镀高反射膜SiO2膜；
6）交替镀膜：TiO2膜与SiO2膜交替进行8个循环，在第4个循环结束时，SiO2膜上镀Ag膜，Ag膜上再镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜……交替进行剩余的4个循环，在最后一层SiO2膜上再镀TiO2膜；
7）400℃真空退火处理35min，制备出基材厚度为550μm，剩余膜层厚度为11012μm的高反射膜层。
采用直流反应磁控溅射镀TiO2膜，工艺参数如下：Ar：O2=40：5，气体流量在45sccm；气压选择在0.6Pa；功率为205W，镀膜速率在3.2nm/min。磁控溅射制备的Ti与解离的氧在等离子状态下结合成TiO2，沉积在薄膜表面，生成TiO2膜。
采用射频磁控溅射镀SiO2膜，工艺参数如下：Ar气体流量在41sccm；气压选择在0.6Pa；功率为160W，镀膜速率在8.2nm/min；其中，在镀膜过程中，为了提高膜层性能，进行补氧，O2的流量为4.2sccm。在SiO2磁控反应过程中，少量Si析出，混杂在膜层内部，Si有散射光的作用，降低了膜层的透射率，在制备过程之中，通入部分O2，使得Si进行充分氧化，生成SiO2。
实施例3：
一种耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层，包括基体，基体上镀Ti膜，Ti膜上镀Ag膜，Ag膜上镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜，SiO2膜上镀TiO2膜，TiO2膜与SiO2膜交替进行4个循环，在第4个循环结束时，SiO2膜上镀Ag膜，Ag膜上再镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜……再交替进行4个循环，在最后一层SiO2膜上再镀TiO2膜，制备出激光器件用高反射膜层。
所述基体为Ti-6Al-4V合金。
所述Ti膜的厚度为24nm，Ag膜的厚度为520nm，TiO2膜的厚度为600nm，SiO2膜的厚度为650nm。
所述基体的厚度为600μm。
上述的耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层的制备方法，具体步骤如下：
1）Ti合金基体制备：采用抛光机对Ti合金基体进行抛光；
2）磁控溅射镀Ti膜：在Ti合金基材表面镀Ti膜；采用射频磁控溅射镀膜方式镀Ti膜，工艺参数如下：Ar气体流量在42sccm；气压选择在0.65Pa；功率为170W，镀膜速率在17nm/min。
3）镀Ag膜：在Ti膜上镀反射膜Ag膜；采用直流磁控溅射镀膜方式镀Ag膜，工艺参数如下：Ar气体流量在42sccm；气压选择在0.6Pa；功率为70W，镀膜速率在54nm/min。
4）镀TiO2膜：在Ag膜上镀高透射膜TiO2膜；
5）镀SiO2膜：在TiO2膜上镀高反射膜SiO2膜；
6）交替镀膜：TiO2膜与SiO2膜交替进行8个循环，在第4个循环结束时，SiO2膜上镀Ag膜，Ag膜上再镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜……交替进行剩余的4个循环，在最后一层SiO2膜上再镀TiO2膜；
7）400℃真空退火处理40min，制备出基材厚度为600μm，剩余膜层厚度为11664μm的高反射膜层。
采用直流反应磁控溅射镀TiO2膜，工艺参数如下：Ar：O2=40：5，气体流量在45sccm；气压选择在0.65Pa；功率为210W，镀膜速率在3.5nm/min。磁控溅射制备的Ti与解离的氧在等离子状态下结合成TiO2，沉积在薄膜表面，生成TiO2膜。
采用射频磁控溅射镀SiO2膜，工艺参数如下：Ar气体流量在42sccm；气压选择在0.65Pa；功率为170W，镀膜速率在8.5nm/min；其中，在镀膜过程中，为了提高膜层性能，进行补氧，O2的流量为4.4sccm。在SiO2磁控反应过程中，少量Si析出，混杂在膜层内部，Si有散射光的作用，降低了膜层的透射率，在制备过程之中，通入部分O2，使得Si进行充分氧化，生成SiO2。
实施例4：
一种耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层，包括基体，基体上镀Ti膜，Ti膜上镀Ag膜，Ag膜上镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜，SiO2膜上镀TiO2膜，TiO2膜与SiO2膜交替进行4个循环，在第4个循环结束时，SiO2膜上镀Ag膜，Ag膜上再镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜……再交替进行4个循环，在最后一层SiO2膜上再镀TiO2膜，制备出激光器件用高反射膜层。
所述基体为Ti-6Al-4V合金。
所述Ti膜的厚度为26nm，Ag膜的厚度为550nm，TiO2膜的厚度为650nm，SiO2膜的厚度为550nm。
所述基体的厚度为650μm。
上述的耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层的制备方法，具体步骤如下：
1）Ti合金基体制备：采用抛光机对Ti合金基体进行抛光；
2）磁控溅射镀Ti膜：在Ti合金基材表面镀Ti膜；采用射频磁控溅射镀膜方式镀Ti膜，工艺参数如下：Ar气体流量在43sccm；气压选择在0.7Pa；功率为180W，镀膜速率在18nm/min。
3）镀Ag膜：在Ti膜上镀反射膜Ag膜；采用直流磁控溅射镀膜方式镀Ag膜，工艺参数如下：Ar气体流量在43sccm；气压选择在0.65Pa；功率为80W，镀膜速率在56nm/min。
4）镀TiO2膜：在Ag膜上镀高透射膜TiO2膜；
5）镀SiO2膜：在TiO2膜上镀高反射膜SiO2膜；
6）交替镀膜：TiO2膜与SiO2膜交替进行8个循环，在第4个循环结束时，SiO2膜上镀Ag膜，Ag膜上再镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜……交替进行剩余的4个循环，在最后一层SiO2膜上再镀TiO2膜；
7）400℃真空退火处理45min，制备出基材厚度为650μm，剩余膜层厚度为11376μm的高反射膜层。
采用直流反应磁控溅射镀TiO2膜，工艺参数如下：Ar：O2=40：5，气体流量在45sccm；气压选择在0.7Pa；功率为215W，镀膜速率在4nm/min。磁控溅射制备的Ti与解离的氧在等离子状态下结合成TiO2，沉积在薄膜表面，生成TiO2膜。
采用射频磁控溅射镀SiO2膜，工艺参数如下：Ar气体流量在43sccm；气压选择在0.7Pa；功率为180W，镀膜速率在9nm/min；其中，在镀膜过程中，为了提高膜层性能，进行补氧，O2的流量为4.6sccm。在SiO2磁控反应过程中，少量Si析出，混杂在膜层内部，Si有散射光的作用，降低了膜层的透射率，在制备过程之中，通入部分O2，使得Si进行充分氧化，生成SiO2。
实施例5：
一种耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层，包括基体，基体上镀Ti膜，Ti膜上镀Ag膜，Ag膜上镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜，SiO2膜上镀TiO2膜，TiO2膜与SiO2膜交替进行4个循环，在第4个循环结束时，SiO2膜上镀Ag膜，Ag膜上再镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜……再交替进行4个循环，在最后一层SiO2膜上再镀TiO2膜，制备出激光器件用高反射膜层。
所述基体为Ti-6Al-4V合金。
所述Ti膜的厚度为28nm，Ag膜的厚度为600nm，TiO2膜的厚度为520nm，SiO2膜的厚度为580nm。
所述基体的厚度为700μm。
上述的耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层的制备方法，具体步骤如下：
1）Ti合金基体制备：采用抛光机对Ti合金基体进行抛光；
2）磁控溅射镀Ti膜：在Ti合金基材表面镀Ti膜；采用射频磁控溅射镀膜方式镀Ti膜，工艺参数如下：Ar气体流量在44sccm；气压选择在0.75Pa；功率为190W，镀膜速率在19nm/min。
3）镀Ag膜：在Ti膜上镀反射膜Ag膜；采用直流磁控溅射镀膜方式镀Ag膜，工艺参数如下：Ar气体流量在44sccm；气压选择在0.7Pa；功率为90W，镀膜速率在58nm/min。
4）镀TiO2膜：在Ag膜上镀高透射膜TiO2膜；
5）镀SiO2膜：在TiO2膜上镀高反射膜SiO2膜；
6）交替镀膜：TiO2膜与SiO2膜交替进行8个循环，在第4个循环结束时，SiO2膜上镀Ag膜，Ag膜上再镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜……交替进行剩余的4个循环，在最后一层SiO2膜上再镀TiO2膜；
7）400℃真空退火处理50min，制备出基材厚度为700μm，剩余膜层厚度为10548μm的高反射膜层。
采用直流反应磁控溅射镀TiO2膜，工艺参数如下：Ar：O2=40：5，气体流量在45sccm；气压选择在0.75Pa；功率为220W，镀膜速率在4.5nm/min。磁控溅射制备的Ti与解离的氧在等离子状态下结合成TiO2，沉积在薄膜表面，生成TiO2膜。
采用射频磁控溅射镀SiO2膜，工艺参数如下：Ar气体流量在44sccm；气压选择在0.75Pa；功率为190W，镀膜速率在9.5nm/min；其中，在镀膜过程中，为了提高膜层性能，进行补氧，O2的流量为4.8sccm。在SiO2磁控反应过程中，少量Si析出，混杂在膜层内部，Si有散射光的作用，降低了膜层的透射率，在制备过程之中，通入部分O2，使得Si进行充分氧化，生成SiO2。
实施例6：
一种耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层，包括基体，基体上镀Ti膜，Ti膜上镀Ag膜，Ag膜上镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜，SiO2膜上镀TiO2膜，TiO2膜与SiO2膜交替进行4个循环，在第4个循环结束时，SiO2膜上镀Ag膜，Ag膜上再镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜……再交替进行4个循环，在最后一层SiO2膜上再镀TiO2膜，制备出激光器件用高反射膜层。
所述基体为Ti-6Al-4V合金。
所述Ti膜的厚度为30nm，Ag膜的厚度为650nm，TiO2膜的厚度为580nm，SiO2膜的厚度为620nm。
所述基体的厚度为800μm。
上述的耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层的制备方法，具体步骤如下：
1）Ti合金基体制备：采用抛光机对Ti合金基体进行抛光；
2）磁控溅射镀Ti膜：在Ti合金基材表面镀Ti膜；采用射频磁控溅射镀膜方式镀Ti膜，工艺参数如下：Ar气体流量在45sccm；气压选择在0.8Pa；功率为200W，镀膜速率在20nm/min。
3）镀Ag膜：在Ti膜上镀反射膜Ag膜；采用直流磁控溅射镀膜方式镀Ag膜，工艺参数如下：Ar气体流量在45sccm；气压选择在0.8Pa；功率为100W，镀膜速率在60nm/min。
4）镀TiO2膜：在Ag膜上镀高透射膜TiO2膜；
5）镀SiO2膜：在TiO2膜上镀高反射膜SiO2膜；
6）交替镀膜：TiO2膜与SiO2膜交替进行8个循环，在第4个循环结束时，SiO2膜上镀Ag膜，Ag膜上再镀TiO2膜，TiO2膜上镀SiO2膜……交替进行剩余的4个循环，在最后一层SiO2膜上再镀TiO2膜；
7）400℃真空退火处理60min，制备出基材厚度为800μm，剩余膜层厚度为11510μm的高反射膜层。
采用直流反应磁控溅射镀TiO2膜，工艺参数如下：Ar：O2=40：5，气体流量在45sccm；气压选择在0.8Pa；功率为212W，镀膜速率在5nm/min。磁控溅射制备的Ti与解离的氧在等离子状态下结合成TiO2，沉积在薄膜表面，生成TiO2膜。
采用射频磁控溅射镀SiO2膜，工艺参数如下：Ar气体流量在45sccm；气压选择在0.8Pa；功率为200W，镀膜速率在10nm/min；其中，在镀膜过程中，为了提高膜层性能，进行补氧，O2的流量为5sccm。在SiO2磁控反应过程中，少量Si析出，混杂在膜层内部，Si有散射光的作用，降低了膜层的透射率，在制备过程之中，通入部分O2，使得Si进行充分氧化，生成SiO2。
本发明采用的镀膜机型号为MSP-300B。本发明采用的退火炉型号为VAF-200。
本发明采用磁控溅射中间有Ag金属夹层的高反射膜层与脂类水解法以及电子束蒸发镀膜方式制备的没有夹层的膜系，安装在检测高温变化的烟气化学成分装置上进行实验对比，使用寿命的对比数据如表1所示：
在测试仪器LAMBDA950UV/NIR Spectrophotometer上测量不同膜层的光学反射率，三种制备方式的膜层的反射率如表2所示：
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层，其特征在于：包括基体（1），基体（1）上镀Ti膜（2），Ti膜（2）上镀Ag膜（3），Ag膜（3）上镀TiO2膜（4），TiO2膜（4）上镀SiO2膜（5），SiO2膜（5）上镀TiO2膜（4），TiO2膜（4）与SiO2膜（5）交替进行4个循环，在第4个循环结束时，SiO2膜（5）上镀Ag膜（3），Ag膜（3）上再镀TiO2膜（4），TiO2膜（4）上镀SiO2膜（5）……再交替进行4个循环，在最后一层SiO2膜（5）上再镀TiO2膜（4），制备出激光器件用高反射膜层；所述基体（1）为Ti合金基材。
2.根据权利要求1所述的耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层，其特征在于：所述Ti合金基材为Ti-6Al-4V合金。
3.根据权利要求1所述的耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层，其特征在于：所述Ti膜（2）的厚度为20-30nm，Ag膜（3）、TiO2膜（4）和SiO2膜（5）的厚度均为500-650nm。
4.根据权利要求1所述的耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层，其特征在于：所述基体（1）的厚度大于等于500μm。
5.根据权利要求1-4任一所述的耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
1）Ti合金基材制备：抛光Ti合金基体；
2）磁控溅射镀Ti膜（2）：在Ti合金基材表面镀Ti膜（2）；
3）镀Ag膜（3）：在Ti膜（2）上镀反射膜Ag膜（3）；
4）镀TiO2膜（4）：在Ag膜（3）上镀高透射膜TiO2膜（4）；
5）镀SiO2膜（5）：在TiO2膜（4）上镀高反射膜SiO2膜（5）；
6）交替镀膜：TiO2膜（4）与SiO2膜（5）交替进行8个循环，在第4个循环结束时，SiO2膜（5）上镀Ag膜（3），Ag膜（3）上再镀TiO2膜（4），TiO2膜（4）上镀SiO2膜（5）……交替进行剩余的4个循环，在最后一层SiO2膜（5）上再镀TiO2膜（4）；
7）400℃真空退火处理30-60min；
采用射频磁控溅射镀SiO2膜，工艺参数如下：Ar气体流量在40-45sccm；气压选择在0.5-0.8Pa；功率为150-200W，在镀膜过程中，进行补氧，O2的流量为4-5sccm。
6.根据权利要求5所述的耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层的制备方法，其特征在于：采用射频磁控溅射镀膜方式镀Ti膜，工艺参数如下：Ar气体流量在40-45sccm；气压选择在0.5-0.8Pa；功率为150-200W，镀膜速率在15-20nm/min。
7.根据权利要求5所述的耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层的制备方法，其特征在于：采用直流磁控溅射镀膜方式镀Ag膜，工艺参数如下：Ar气体流量在40-45sccm；气压选择在0.5-0.8Pa；功率为50-100W，镀膜速率在50-60nm/min。
8.根据权利要求5所述的耐高温、耐废气中强酸腐蚀激光器件用高反射膜层的制备方法，其特征在于：采用直流反应磁控溅射镀TiO2膜，工艺参数如下：Ar：O2=40：5，气体流量在45sccm；气压选择在0.5-0.8Pa；功率为200-220W，镀膜速率在3-5nm/min。
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