FR2853732A1 - Substrat de miroir, corps de miroir utilisant celui-ci et dispositif optique utilisant le corps de miroir - Google Patents

Substrat de miroir, corps de miroir utilisant celui-ci et dispositif optique utilisant le corps de miroir Download PDF

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Abstract

Substrat de miroir, corps de miroir utilisant celui-ci et dispositif optique utilisant le corps de miroir.Le substrat est constitué d'un matériau de silicium dispersé en particules composé de carbure de silicium (26) et de silicium (27) et la surface du substrat destinée à être utilisée en tant que surface réfléchissante est polie avec un fini spéculaire.

Description

SUBSTRAT DE MIROIR, CORPS DE MIROIR UTILISANT CELUI-CI
ET DISPOSITIF OPTIQUE UTILISANT LE CORPS DE MIROIR
CONTEXTE DE L'INVENTION Domaine de l'invention La présente invention concerne un corps de miroir et un dispositif optique utilisant le corps de miroir.
Description de l'art antérieur
Les longueurs d'onde actuellement utilisées pour les systèmes optiques comprennent les ondes radio, le rayonnement infrarouge, la lumière visible, la lumière ultraviolette et les rayons X. L'onde à ultra-haute fréquence est appelée onde centimétrique, onde 10 millimétrique et hyperfréquence, suivant la longueur d'onde concernée. La longueur d'onde de la lumière infrarouge est de 1 mm à 760 nm et la longueur d'onde de la lumière visible est de 760 à 380 nm. Aucune définition spécifique n'est connue pour la lumière 15 ultraviolette et les rayons X; cependant, généralement, la lumière dans la plage de longueurs d'onde de 380 à 1 nm est appelée lumière ultraviolette et les longueurs d'onde de quelques 10 nm à 0,001 nm correspondent aux rayons X. Dans un but d'exploration de ressources et d'observation météorologique, les régions de longueur d'onde des hyperfréquences et de la lumière visible, infrarouge proche et infrarouge sont utilisées. La communication entre les satellites et le sol repose 25 principalement sur les longueurs d'onde dans la bande du GHz utilisée dans le transpondeur et la communication optique dans les longueurs d'onde de 800 nm à 1 000 nm. Au cours des années récentes, l'utilisation d'un dispositif laser semi-conducteur 5 autour de 400 nm, plus courte que les longueurs d'onde conventionnellement utilisées, pour la communication entre des satellites a été étudiée, parce que de telles longueurs d'onde plus courtes conduisent à des pertes dues à l'air plus faibles. De plus, pour l'application 10 de collecte d'informations scientifiques, des observations dans la région de l'ultraviolet aux rayons X (par exemple, l'astronomie aux rayons X, etc.) ont été activement conduites. Les systèmes optiques gérant ces larges plages de longueurs d'onde doivent avoir un 15 degré élevé de polissage, ou degré élevé d'aspect lisse ("smoothness"), en ce qui concerne les miroirs. Le degré de polissage de la surface est déterminé sur la base des longueurs d'onde plus courtes parmi les longueurs d'onde utilisées.
Lorsqu'un miroir est utilisé pour traiter des informations d'image, le degré de polissage de celui-ci affecte la résolution, tandis que lorsqu'il est utilisé pour la communication, le faible degré de polissage de celui-ci conduit à une perte de puissance. Par 25 conséquent, le degré de polissage de V/20 à X/50 est requis pour la communication, ce qui est supérieur au degré de polissage de X/l0 requis pour traiter des informations d'image. De plus, la miniaturisation des semi-conducteurs conduit à ce que des miroirs 30 réfléchissants pour la région des rayons X soient également utilisés pour la lithographie aux rayons X et même pour les rayons X ayant une longueur d'onde de 13 nm, un degré de polissage de l'ordre de 0,8 nm est requis.
En particulier, les systèmes optiques pour 5 utilisation dans l'espace sont effectivement utilisés dans l'espace et les moyens pour mettre les systèmes sur les orbites sont des vaisseaux spatiaux tels que des fusées, de telle manière que les systèmes doivent non seulement être fabriqués avec une précision élevée 10 mais également être fabriqués avec un poids léger.
Le verre à faible dilatation thermique présente un coefficient de dilatation linéaire extrêmement faible et a été adopté pour les substrats de miroir pour de grands systèmes optiques au sol. En raison de ce fait, 15 de nombreux systèmes optiques grands et à haute précision ont adopté le verre à faible dilatation thermique pour le matériau de substrat de miroir.
Cependant, le verre à faible dilatation thermique a une rigidité et une résistance faibles en tant que 20 matériau et, par conséquent, il n'est pas adapté pour la réduction de poids et de plus, pour les utilisations nécessitant un degré de polissage de l'ordre de 1 nm.
Le béryllium est un métal et est adapté pour la réduction de poids en ce qui concerne la rigidité et la 25 résistance du matériau. D'autre part, le béryllium est un matériau métallique et a un coefficient de dilatation thermique élevé, mais son coefficient de dilatation linéaire est également élevé, de telle sorte que le béryllium n'est pas adapté pour des miroirs à 30 haute précision pour utilisation dans l'espace. De plus, le béryllium est nocif et est restreint dans le lieu de traitement de celui-ci et, de plus, est associé à un problème en ce qu'une pièce de fabrication de béryllium doit être traitée après que sa surface a été revêtue d'un autre métal tel que le nickel.
Une pièce frittée est légère en terme de poids et a une rigidité et une résistance élevées, et a donc les propriétés adaptées en tant que substrats de miroirs pour utilisation dans l'espace. Par exemple, le brevet japonais mis à l'inspection publique n0 9-178919 décrit 10 un exemple dans lequel une pièce frittée de nitrure d'aluminium est utilisée en tant que substrat de miroirs pour utilisation dans des systèmes optiques.
Une pièce frittée de nitrure d'aluminium est adaptée dans la mesure o elle est légère en terme de poids, 15 rigide et résistante, mais a une conductivité thermique faible et, de plus, est riche en pores, de sorte qu'elle n'est pas adaptée pour des substrats de miroir devant avoir une surface lisse.
La force d'adhérence entre une pièce frittée et un 20 métal pour former la surface réfléchissante est faible, de sorte que, comme décrit dans le brevet japonais mis à l'inspection publique n0 9-178919, il soit nécessaire qu'un film mince d'or destiné à être le film réfléchissant soit formé sur une pièce frittée destinée 25 à être utilisée en tant que substrat de miroir par l'intermédiaire d'un verre contenant une couche de A1203/verre.
Pour le carbure de silicium, la recherche et le développement de celui-ci a été favorisée en tant que 30 matériau, à rigidité et résistance élevées, pour utilisation dans des systèmes optiques à haute précision et légers.
Le carbure de silicium a un coefficient de dilatation thermique linéaire plus faible que le 5 béryllium, mais a une rigidité et une résistance élevées; le carbure de silicium a un coefficient de dilatation thermique linéaire plus élevé que le verre à faible dilatation thermique mais a une conductivité thermique élevée et la distribution de température tend 10 très peu à être non uniforme; par conséquent, le carbure de silicium est adapté pour des substrats de miroirs dans des systèmes optiques à haute précision pour utilisation dans l'espace.
Cependant, il est apparu un problème en ce que le 15 carbure de silicium fritté, le carbure de silicium renforcé de fibre de carbone et le carbure de silicium déposé chimiquement en phase gazeuse ne sont pas adaptés pour des substrats de miroir utilisés dans de grands systèmes optiques.
Le carbure de silicium fritté est disponible sous deux formes différentes; l'une est un carbure de silicium fritté à haute pureté obtenu en frittant une poudre de carbure de silicium à haute pureté à des températures de 2 000 C ou plus, et l'autre est une 25 pièce frittée céramique composite, comme décrit dans le brevet japonais mis à l'inspection publique n0 1188454, dans lequel des particules de carbure de silicium sont dispersées dans une matrice polycristalline (A1203) constituée de particules 30 anisotropes.
La production de carbure de silicium sur la base du procédé de dépôt chimique en phase gazeuse utilise la croissance de cristaux, causée par réaction chimique, à partir de la phase gazeuse, ou phase 5 vapeur, à une température élevée, permettant d'atteindre des propriétés presque idéales du carbure de silicium. De plus, le procédé de dépôt décrit cidessus permet d'obtenir des cristaux denses, de telle manière que les cristaux de carbure de silicium peuvent 10 être formés sur les corps de structure constitués de matériaux sur lesquels du carbure de silicium fritté à haute pureté et du carbure de silicium renforcé de fibre de carbone peuvent être déposés au moyen du procédé de dépôt chimique en phase gazeuse.
Le carbure de silicium obtenu par le dépôt chimique en phase gazeuse peut produire, lorsque le polissage de finition du miroir est effectué, un miroir qui est exempt de génération de pores et a des concavités et des convexités de lnm ou moins et, en 20 conséquence, un miroir idéal disponible actuellement en tant que miroir pour un système optique. Cependant, le degré de difficulté du procédé de dépôt concerné augmente avec la taille du substrat de miroir, en ce qui concerne l'appareil pour le dépôt chimique en phase 25 gazeuse et le contrôle de dépôt du carbure de silicium, de sorte qu'actuellement, un système optique impliquant une ouverture de 0,6 m ou plus peut difficilement être fabriqué.
De plus, un substrat est nécessaire pour le dépôt 30 chimique en phase gazeuse et lorsque du carbure de silicium fritté est adopté pour le substrat, la précision de forme présente des problèmes comme décrit ciaprès. Lorsqu'un matériau autre que le carbure de silicium est utilisé pour le substrat, le carbure de silicium obtenu par le dépôt chimique en phase gazeuse 5 et le substrat sont différents l'un de l'autre en terme de coefficient de dilatation thermique, de sorte qu'il apparaît des problèmes en ce que des fissures sont générées dans le film de carbure de silicium et l'exfoliation de la couche de métal formant la surface 10 réfléchissante du substrat se produit lorsque le carbure de silicium est déposé lors de la fabrication et dans des conditions de variation de température très élevée comme cela se produit dans l'espace.
Un procédé peut être concevable dans lequel le 15 substrat est enlevé après la croissance du film de carbure de silicium; cependant, ce cas est également accompagné par les problèmes associés à la fabrication en ce que des fissures sont générées dans le film de carbure de silicium lorsque le carbure de silicium est 20 déposé et, de plus, le dépôt de film doit présenter une épaisseur plus élevée.
Au contraire, le carbure de silicium fritté subit une contraction aussi élevée que 20 % lors du frittage.
Cela rend difficile le maintien de la précision de 25 forme. De plus, le carbure de silicium produit est poreux et donc, il est observé que des pores de l'ordre de 2 pm occupent environ 2 % de la superficie lorsque la surface est polie. Cela est la raison pour laquelle le polissage de surface doit être effectué en déposant 30 le carbure de silicium au moyen du dépôt chimique en phase gazeuse. La contrainte concernant le dépôt par dépôt chimique en phase gazeuse impose également une contrainte supplémentaire sur l'augmentation d'échelle des miroirs.
Le carbure de silicium renforcé de fibre de 5 carbone est fabriqué de telle manière que du graphite renforcé de fibre de carbone soit formé en brûlant un substrat constitué de plastique renforcé de fibre de carbone et à 1 400'C, du silicium est imprégné dans le graphite ainsi obtenu et réagit avec le graphite. Ce 10 procédé de fabrication est adapté pour l'augmentation d'échelle parce que ce procédé utilise du plastique renforcé de fibres de carbone en tant que substrat.
Cependant, ce procédé met en oeuvre partiellement la fibre de carbone dans la réaction pour former le 15 carbure de silicium, de telle sorte que le carbure de silicium ainsi obtenu ne peut pas bénéficier des propriétés telles que le module de Young de celui-ci soit plus faible et sa rigidité plus élevée comparé au carbure de silicium fritté et au carbure de silicium 20 fabriqué par le procédé de dépôt chimique en phase gazeuse. De plus, la surface du carbure de silicium produit par ce procédé ne permet par d'atteindre un degré de polissage adapté pour des systèmes optiques pour utilisation dans la région de lumière visible même 25 lorsqu'elle est polie parce que des fibres de carbone sont contenues dans celui-ci. Par conséquent, le carbure de silicium concerné peut être utilisé uniquement pour les systèmes optiques pour utilisation dans les régions d'infrarouge intermédiaire et lointain 30 pour lesquelles les longueurs d'onde sont longues. Dans le but d'utilisation pour les systèmes optiques dans la région de lumière visible, il est nécessaire d'effectuer le revêtement de carbure de silicium au moyen du dépôt chimique en phase gazeuse, de telle sorte que le carbure de silicium concerné est également 5 inadapté pour la fabrication de miroirs optiques de taille élevée en raison de la contrainte imposée par le procédé de dépôt chimique en phase gazeuse de manière similaire au cas du carbure de silicium fritté à haute pureté.
Il est essentiel qu'un substrat de miroir pour utilisation dans l'espace et pour utilisation au sol soit fabriqué de manière à être léger.
Cependant, afin d'être utilisé dans des systèmes optiques, le substrat de miroir doit avoir une rigidité 15 et une résistance élevées et, de plus, un coefficient de dilatation linéaire faible et une conductivité thermique élevée et, de surcroît, une précision d'usinage élevée.
Il est nécessaire que des matériaux frittés soient 20 fabriqués par frittage à des températures élevées et une contraction aussi importante qu'environ 20 % se produit. Par conséquent, la précision de forme peut difficilement être maintenue.
De plus, en ce qui concerne une pièce frittée en 25 tant que substrat de miroir, par exemple, dans le cas d'une pièce frittée de nitrure d'aluminium décrite dans le brevet japonais mis à l'inspection publique n0 9178919, le degré de polissage de la surface est faible et, de plus, la force d'adhérence au métal est faible 30 et en conséquence, il est nécessaire qu'un verre contenant une couche de A1203 soit formé et, de plus, qu'une couche de verre soit formée sur le verre contenant une couche de A1203 et qu'un film réfléchissant soit formé sur la couche de verre; par conséquent, une pièce frittée de nitrure d'aluminium 5 n'est pas adaptée pour le substrat de miroir pour utilisation dans un système optique à haute précision.
D'autre part, dans le cas d'une pièce frittée céramique composite dans laquelle des particules de carbure de silicium sont dispersées dans une matrice 10 (A1203) polycristalline constituée de particules anisotropes, il apparaît un problème en ce qu'après le polissage de fini spéculaire, des pores sont observés sur la surface.
Bien que le carbure de silicium soit un matériau 15 adapté pour utilisation dans l'espace en ce qui concerne la rigidité, la force et la conductivité thermique, le carbure de silicium fritté à haute pureté, le carbure de silicium renforcé de fibre de carbone et le carbure de silicium déposé chimiquement 20 en phase gazeuse ne satisfont pas à toutes les exigences et sont inadaptés pour l'augmentation d'échelle.

Claims (20)

RESUME DE L'INVENTION La présente invention est un substrat de miroir, dans lequel le substrat est constitué d'un matériau de silicium dispersé en particules ("particledispersed silicon material"), composé de carbure de silicium et de silicium, et le matériau est tel que la dureté 30 Vickers de celui-ci soit de 1 500 Hv ou plus, la résistance à la flexion en trois points de celui-ci soit de 500 MPa ou plus et la conductivité thermique de celui-ci soit de 150 W/m.K ou plus, et la surface destinée à être la surface réfléchissante du substrat est polie en surface spéculaire de telle manière que le 5 diamètre maximal des concavités et convexités sur la surface soit de 40 nm ou moins. Un film réfléchissant est formé sur la surface de miroir décrite cidessus pour former un corps de miroir. La présente invention comprend un dispositif 10 optique dans lequel le corps de miroir est utilisé pour la surface réfléchissante d'un système optique de type à réflexion. Selon la présente invention, l'utilisation du matériau de silicium dispersé en particules comprenant 15 du carbure de silicium en tant que particules de dispersion a rendu superflu d'effectuer le revêtement de film de carbure de silicium au moyen du dépôt chimique en phase gazeuse, ledit revêtement étant nécessaire dans la fabrication d'un système optique 20 utilisant la pièce frittée, ou compact fritté ("sintered compact") de carbure de silicium conventionnelle et, par conséquent, l'application du système optique de carbure de silicium permettant une ouverture de 1 m ou plus à la région de lumière visible 25 a été rendue possible. De plus, l'utilisation du silicium dispersé en particules comprenant du carbure de silicium en tant que particules de dispersion rend possible la fabrication de différentes formes à poids réduit à 30 l'aide de l'usinage appliqué à des corps moulés avant frittage. De plus, la contraction de forme au moment du frittage est aussi faible que 1 % par rapport aux contractions par d'autres procédés, de sorte que le procédé peut être considéré comme étant adapté pour l'amélioration de la précision dans la fabrication de 5 grands systèmes optiques; de plus, une fracture et similaire causée par la contraction peut ainsi être facilement évitée, de sorte que le procédé peut être également considéré comme étant adapté pour la réduction de poids de grands systèmes optiques. De plus, le matériau de substrat décrit ci-dessus est excellent en terme de résistance à la chaleur et, par conséquent, est également excellent en tant que substrat pour des miroirs réfléchissants appliqués dans les régions riches en énergie comprenant la région des 15 rayons X. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Figure 1: comparaison du matériau utilisé dans la présente invention aux matériaux conventionnels. Figure 2: diagramme représentant les étapes de production d'un matériau de silicium dispersé en particules. Figure 3: vues en coupe du matériau de silicium dispersé en particules observé aux étapes respectives 25 de production de celui-ci. Figure 4: vues schématiques de systèmes optiques réfléchissants. Figure 5 structure de la face arrière d'un miroir. Figure 6 vues schématiques des structures de face arrière de miroirs. Figure 7: vue schématique représentant une autre structure d'un miroir. Figure 8: vue schématique d'un télescope réfléchissant. DESCRIPTION DESTAILLEE DE L'INVENTION ET DE MODES DE REALISATION PREFERES La présente invention propose un miroir dans lequel le substrat de miroir est un matériau de miroir 10 ayant une rigidité, une force, une conductivité thermique et un degré de polissage élevés et adapté pour l'augmentation d'échelle ("upsizing"), et un système optique qui utilise le miroir. La présente invention obtient un système optique 15 réfléchissant qui est de taille élevée par rapport aux systèmes optiques légers développés à ce jour et utilisable dans les régions de longueurs d'onde comprenant les rayons X, la lumière ultraviolette proche, la lumière visible et la lumière infrarouge 20 (200 nm à 100 pm), en utilisant un matériau de silicium dispersé en particules qui a une rigidité, une force et une conductivité thermique élevées et permet d'obtenir une surface lisse à l'aide d'un polissage de fini spéculaire. La figure 1 représente un diagramme comparatif pour des matériaux optiques à base de matériau de carbure de silicium et des métaux autres que le verre à faible dilatation thermique et un matériau de silicium dispersé en particules qui ont été fréquemment utilisés 30 à ce jour pour montage dans des vaisseaux spatiaux. Les abscisses représentent une rigidité relative par unité de masse volumique en tant qu'indice de résistance de matériau (rapport du module E de Young à la masse volumique du matériau p) et les ordonnées représentent le rapport de la conductivité thermique k au 5 coefficient de dilatation linéaire aX en tant qu'indice indiquant la résistance à la déformation thermique. En tant que matériau optique, les propriétés de celui-ci deviennent plus satisfaisantes, le point pour le matériau est plus proche de l'origine du graphique le 10 long des ordonnées et est plus loin de l'origine le long des abscisses. Le matériau de silicium dispersé en particules a une rigidité plus élevée et un indice de ténacité à la rupture comparable par rapport à d'autres matériaux et 15 au carbure de silicium préparé par d'autres procédés. Par conséquent, la fabrication de miroirs réfléchissants optiques et de systèmes optiques à haute précision, tous fortement réduits en poids, est rendue possible et, de plus, l'augmentation d'échelle est 20 rendue possible parce que le revêtement de carbure de silicium par le dépôt chimique en phase gazeuse, ce revêtement étant un facteur qui perturbe l'augmentation d'échelle, devient superflu. De plus, en polissant d'une manière similaire à 25 celle pour le carbure de silicium obtenu par le dépôt chimique en phase gazeuse, une surface lisse peut être obtenue qui est nécessaire pour les longueurs d'onde situées dans la plage de longueurs d'onde de 200 nm à 1 000 pm, correspondant à la plage de la région de 30 l'ultraviolet proche à la région infrarouge. Le degré de polissage du miroir est déterminé par les longueurs d'onde les plus courtes parmi les longueurs d'onde utilisées. Pour les informations scientifiques et les 5 informations d'image, les longueurs d'onde de 300 à 1 000 pm sont utilisées qui correspondent à la plage de la région des rayons X à la plage de la région de l'ultraviolet proche à la région infrarouge. Dans ce cas, il est préférable que la rugosité du miroir soit 10 de V/10 ou moins. Pour les rayons X, la rugosité doit être de 1 nm ou moins. D'autre part, pour la région de l'ultraviolet proche, la rugosité peut être de l'ordre de 30 nm lorsque la longueur d'onde est de 300 nm. La communication optique actuelle utilise la 15 lumière de longueurs d'onde de 800 à 1 000 nm. Cela est dû au fait que la communication optique est utilisée pour la communication au sol ou la communication entre le sol et des satellites et la perte causée par l'atmosphère est censée être évitée; il est prévu que 20 lorsque la communication optique sera utilisée entre des satellites dans le futur, la communication utilisant une lumière de longueur d'onde plus courte sera adoptée parce que la perte causée par l'atmosphère n'intervient pas. Lorsqu'un miroir est utilisé pour la communication optique, la perte causée par la réflexion est cruciale, de sorte qu'il est nécessaire que la rugosité du miroir soit de X/20 ou moins, plus préférablement de X/50 ou moins. Dans le cas de la lumière de longueurs d'onde de 800 à 1 000 nm actuellement utilisée pour la communication optique, la rugosité du miroir est, de préférence, de X/20 (40 nm) ou moins, plus préférablement de X/50 (16 nm). Au contraire, la communication entre des 5 satellites est exempte de la perte causée par l'atmosphère et, par conséquent, peut utiliser des lasers de puissance encore plus faible et, en conséquence, peut également utiliser des lasers à semiconducteur. Dans ce contexte, le laser à semi10 conducteur utilisant du nitrure de gallium a une longueur d'onde plus courte, la longueur d'onde étant spécifiquement de 400 nm. Dans ce cas, la rugosité de surface est, de préférence, de X/20 (20 nm) ou moins, plus préférablement de X/50 (8 nm) ou moins. Dans le cas du matériau de silicium dispersé en particules comprenant du carbure de silicium et du carbone, de la présente invention, l'application du même polissage que celui appliqué au carbure de silicium permet d'atteindre un degré de polissage 20 allant de 0,8 à 1 nm. Ci-après, une description détaillée est faite cidessous d'un premier mode de réalisation en référence aux dessins annexés. La figure 2 est un diagramme représentant les 25 étapes de fabrication d'un corps de miroir. Si: une bouillie ("slurry") est obtenue en dispersant du carbure de silicium et de la poudre de carbone dans un solvant organique. S2: la bouillie est injectée dans un moule et 30 comprimée et séchée. S3: le corps moulé est placé dans une atmosphère inerte à 600 à 800'C pour dégraisser l'agent de moulage. S4 le corps moulé est usiné en une forme souhaitée. S5: à une température élevée, une infiltration de silicium est effectuée et le carbone et le silicium réagissent l'un avec l'autre pour produire du carbone de silicium et donner ainsi un substrat de miroir. S6: le substrat de miroir est usiné en la forme finale souhaitée. S7: le substrat est poli pour former une forme de surface et une rugosité de surface souhaitées pour former la base de miroir. S8: un corps de miroir est formé en formant un film réfléchissant sur la base de miroir. Le matériau de silicium dispersé en particules est préparé à l'étape Si en dispersant du carbure de silicium 22 et de la poudre de carbone 23 dans un 20 solvant organique 24. Ensuite, la bouillie est chargée dans le moule 21, à une pression de 0,1 à 10 MPa, puis séchée (voir la figure 3(a) ). L'application de pression dans le chargement est effectuée dans le but que la bouillie soit uniformément injectée dans le moule 21 25 ayant une forme complexe. La pression de chargement est déterminée par la forme du moule 21. Ensuite, un séchage à l'air est conduit pour former un corps moulé (voir la figure 3(b>). Ensuite, à l'étape S3, les matières organiques 24 ajoutées en tant 30 qu'agent de moulage sont dégraissées dans une atmosphère de gaz d'azote à une température de 600 à 800'C. Par conséquent, l'agent de moulage est dégraissé et, par conséquent, les pores 25 décrits sur la figure 3(c) sont formés. Ces pores représentent 3 % en volume ou moins en proportion et généralement de l'ordre de 40 %. A l'étape S4, le corps moulé est usiné en une forme souhaitée. Le corps moulé peut être aisément usiné parce qu'il n'est pas aussi dur qu'une pièce frittée frittée à une température élevée de l'ordre de 10 2 000 C et produit un effet tel qu'un usinage de haute précision puisse être aisément conduit. Ensuite, à l'étape S5, lorsque du silicium est infiltré dans le corps moulé à 1 4000C, la poudre de carbone 3 réagit avec le silicium pour être transformée en carbure de 15 silicium 26 et les pores sont chargés avec du silicium 27 (voir la figure 3(d)). Par conséquent, même lorsqu'il est poli, le corps moulé génère des pores à un degré moindre que le carbure de silicium fritté, de sorte que les pores sur la surface occupent 2 % ou 20 moins de la superficie. Si la mouillabilité entre le silicium et le carbure de silicium est faible, des pores sont exposés à la surface lors de l'infiltration de silicium et, de plus, la résistance mécanique est également dégradée; 25 en conséquence, la teneur en impuretés contenues dans le silicium est, de préférence, de 0,001 % ou plus et de 2 % ou moins. Si la teneur en impuretés est de 2 % ou moins, les propriétés mécaniques ne peuvent pas être dégradées. De manière plus souhaitable, la teneur en 30 impuretés est, de préférence, de 0,001 % ou plus et de 0,05 % ou moins. Si la teneur en impuretés est de 0,05 % ou moins, la mouillabilité entre le silicium et le carbure de silicium est satisfaisante et, en conséquence, le silicium infiltre les lacunes entre les particules de carbure de silicium, de sorte qu'aucun pore n'est généré. Le carbure de silicium et le silicium sont tous deux à l'état amorphe, de sorte qu'aucune concavité et convexité particulièrement causées par la différence de taux de polissage entre le carbure de silicium et le 10 silicium ne sont observées au moment du polissage; par conséquent, les concavités et convexités après polissage sont de 0,8 à 1 nm, de manière à être comparables à celles observées dans un film de carbure de silicium déposé par le dépôt chimique en phase 15 gazeuse. Le polissage est conduit comme suit: de manière similaire au cas du film de carbure de silicium déposé par le dépôt chimique en phase gazeuse, le rodage sous pression est conduit avec de la poudre d'oxyde de 20 cérium, de la poudre d'oxyde de chrome et similaire pour obtenir la planéité du miroir, puis un polissage précis est conduit avec de la poudre de diamant sphérique d'une taille de particules de 0,1 pm au moyen du procédé de polissage à la presse, des procédés de 25 polissage flottant et similaire. Il est préférable qu'en tant que substrat de miroir, la dureté Vickers de celui-ci soit de 1 500 Hv ou plus, la résistance à la flexion en trois points de celui-ci soit de 500 MPa ou plus et la conductivité 30 thermique de celui-ci soit de 100 W/m.K ou plus. Exemple 1 Du carbure de silicium (100 parties en poids) (poudre Greendensicu GC, fabriquée par Showa Denko K.K.) d'une taille de particules maximale de 0,1 pm, 5 5 pm ou 10 pm, 10 parties en poids de poudre de carbone (noir de carbone fabriqué par Mitsubishi Kasei Co., Ltd.) ayant des tailles de particules maximales de 0,03 pm, 1 pm ou 3 pm et de la poudre de silicium sont mélangés conjointement de telle manière que le rapport 10 de composition (silicium: carbure de silicium) du mélange soit ajusté de manière à être de 5 à 20: 95 à 80. Des substrats de polissage sont formés avec une pureté de poudre de silicium de 0,001 %, 0,1 %, 1 % et 2 % et sont soumis à un examen de la planéité de la 15 surface de miroir. Grâce à l'utilisation d'une machine de moulage par coulée sous pression, le chargement dans le moule est effectué à une pression de moulage de 10 MPa. De plus, après un séchage à l'air, le corps moulé est placé dans 20 une atmosphère d'azote à 600 à 8000C pendant 2 heures pour éliminer le solvant organique ajouté en tant qu'agent de moulage, puis chauffé à 1400'C sous pression réduite et le silicium est conduit à infiltrer le corps moulé. Il est observé que la contraction 25 générée dans l'infiltration de silicium est de 1 %. Les pièces frittées obtenues comme décrit cidessus sont soumises à un polissage de fini spéculaire et, par conséquent, dans tous les cas, la génération des concavités et convexités observée est de 3 % ou 30 moins de la surface; le diamètre maximal des concavités et convexités est de 2 nm pour le cas dans lequel l'impureté de silicium est de 2 % ; les diamètres maximaux des concavités et convexités sont situés dans la plage de 0,8 à 1 nm pour les cas dans lesquels les impuretés de silicium sont de 0,001 %, 0,1 % et 1 %, les densités étant de 3 %. La pression de moulage est modifiée à 5 MPa et 1 MPa pour produire des échantillons, mais il n'est pas observé que les contractions des échantillons lors de l'infiltration de silicium varient. Exemple 2 Les pièces frittées obtenues dans l'exemple 1 sont soumises à un polissage, puis de l'or est déposé à une épaisseur de 10 nm par le procédé de dépôt sur les 15 surfaces polies destinées à être les surfaces réfléchissantes des miroirs. L'épaisseur de chacun des films d'or est, de préférence, de 10 à 100 nm. Avec une épaisseur du film d'or de 10 nm ou plus, l'uniformité du film d'or peut être obtenue, tandis 20 qu'avec l'épaisseur de 100 nm ou moins, la planéité de chacun des films est la même que celle de la surface du substrat de miroir. Dans le cas du matériau de silicium dispersé en particules avec le carbure de silicium en tant que 25 particules dispersées de la présente invention, aucune couche de liaison n'est nécessaire entre le substrat et le film d'or, et même une épaisseur du film d'or de 10 nm ne conduit pas à l'exfoliation du film d'or à partir du substrat. En plus de l'or, l'argent et le rhodium peuvent être utilisés en tant que métal pour former le film réfléchissant. L'espace cosmique est un espace vide, de sorte que l'aluminium, l'argent et similaire, facilement oxydables au sol, puissent être utilisés sans causer de problèmes. Lorsque la longueur d'onde est courte, comme dans le cas de la lumière ultraviolette de 200 nm ou moins et des rayons X, les films réfléchissants métalliques ont une réflectance faible. En conséquence, il est nécessaire d'utiliser des films réfléchissants 10 multicouches diélectriques qui atteignent une réflectance élevée grâce à l'interférence obtenue en faisant coïncider les phases des rayonnements lumineux réfléchis aux interfaces respectives dans le film multicouche les unes avec les autres. Le film 15 réfléchissant multicouche diélectrique est un film multicouche dans lequel, en plus du diélectrique, en tant que films résistants à la chaleur, des films faits de tungstène et de carbone, de molybdène et de silicium, un film de Ta2O, TiO2-SiO2, Al et un composé 20 de Si (par exemple, SiC ou SiN), et Si et MoSiO2 sont mutuellement laminés, parce que la lumière de 200 nm ou moins en terme de longueur d'onde a une énergie élevée. Le film multicouche diélectrique est un film dans lequel un film mince à indice de réfraction élevé et un 25 film à indice de réfraction faible sont alternativement laminés dans cet ordre, et est formé par dépôt sur la base du procédé de pulvérisation à l'aide d'un appareil de pulvérisation à courant continu. Exemple 3 Il est décrit ci-après un système optique incorporant un corps de miroir constitué du matériau de silicium dispersé en particules en référence aux figures 4 (a) et 4 (b) . Les figures 4 (a) et (b) sont les 5 vues en coupe schématiques de systèmes optiques de type à réflexion. Sur la figure 4(a), un faisceau de lumière incident 101 incident sur le système optique est réfléchi par un premier miroir 102 et un second miroir 10 103 et condensé sur un détecteur 104. Sur la figure 4(b), un faisceau de lumière incident 101 réfléchi par un premier miroir 102 est condensé sur un détecteur 104. Il est préférable que, lorsque des informations 15 d'image sont obtenues, un faisceau de lumière parallèle soit condensé sur le détecteur 104 et, en conséquence, le second miroir a une surface convexe. D'autre part, dans le cas d'une antenne de communication, il est souhaitable que le faisceau de lumière soit focalisé 20 sur le détecteur 104, de sorte que le miroir a une surface concave. La figure 4(c) représente un système optique dans lequel un miroir plan 105 est agencé dans le but de guider le faisceau de lumière réfléchi par le second 25 miroir 103 sur la figure 4(a) vers un côté. En ce qui concerne le détecteur 104, en tant que capteurs d'image utilisés pour collecter des données d'image dans des observations astronomiques et similaire, une plaque photographique, puis des 30 photomultiplicateurs ont été utilisés et actuellement, des capteurs d'image à semi-conducteur comprenant un dispositif à couplage de charge (abrégé ci-après par CCD), des capteurs réfrigérés, des capteurs non réfrigérés et des capteurs CMOS sont utilisés. D'autre part, en tant que photodétecteurs en 5 communication optique, par exemple, des photodiodes PIN, une photodiode à avalanche et similaire sont utilisées. Pour des informations scientifiques et des informations d'image, les longueurs d'onde de 300 à 10 1 000 pm sont utilisées, qui correspondent à la plage de la région des rayons X à la plage de la région de l'ultraviolet proche à la région infrarouge. Dans ce cas, il est préférable que la rugosité du miroir soit de X/10 ou moins. Pour les rayons X, la rugosité doit 15 être de 1 nm ou moins. D'autre part, pour la région de l'ultraviolet proche, la rugosité peut être de l'ordre de 30 nm lorsque la longueur d'onde est de 300 nm. La communication optique actuelle utilise une lumière ayant des longueurs d'onde de 800 à 1 000 nm. 20 Cela est dû au fait que la communication optique est utilisée pour la communication au sol ou la communication entre le sol et des satellites, et la perte causée par l'atmosphère est censée être évitée; il est prévu que lorsque la communication optique sera 25 utilisée entre des satellites dans le futur, la communication utilisant une lumière de longueur d'onde plus courte sera adoptée parce que la perte causée par l'atmosphère n'est pas produite. Lorsqu'un miroir est utilisé pour la communication 30 optique, la perte causée par la réflexion est cruciale, de sorte qu'il soit nécessaire que la rugosité du miroir soit de X/20 ou moins, plus préférablement de X/50 ou moins. Dans le cas de la lumière de longueurs d'onde de 800 à 1 000 nm actuellement utilisée pour la 5 communication optique, la rugosité du miroir est, de préférence, de X/20 (40 nm) ou moins, plus préférablement de V/50 (16 nm). Au contraire, la communication entre des satellites est exempte de la perte causée par 10 l'atmosphère et, par conséquent, peut utiliser des lasers de puissance encore plus faible et, en conséquence, peut également utiliser des lasers à semiconducteur. Dans ce contexte, le laser à semiconducteur utilisant du nitrure de gallium a une 15 longueur d'onde plus courte, la longueur d'onde étant spécifiquement de 400 nm. Dans ce cas, la rugosité de surface est, de préférence, de X/20 (20 nm) ou moins, plus préférablement de V/50 (8 nm) ou moins. Exemple 4 Le matériau de silicium dispersé en particules a une contraction aussi faible que 1 %, et une rigidité et une résistance élevées bien qu'il soit une pièce frittée, de sorte que la structure comme décrit sur la 25 figure 5 puisse être adoptée. La figure 5 représente une structure dans laquelle des travures sont disposées sur la face arrière d'un miroir; le miroir est elliptique et les travures sont une association de travures triangulaires et de 30 travures triangulaires dans lesquelles un bord du trigone a une courbure. L'agencement des travures sur la face arrière sert à maintenir la résistance, de sorte que le miroir puisse être plus mince et, par conséquent, puisse avoir un poids réduit. Dans le but de la réduction de poids, la forme de la face arrière peut avoir les formes décrites sur la figure 6. La figure 6(a) représente des carrés pour lesquels le diamètre du cercle d'inscription est b, tandis que la figure 6(b) représente des hexagones pour 10 lesquels le diamètre du cercle d'inscription est b. Des polygones quelconques autres qu'un carré et un hexagone peuvent produire des effets similaires. Exemple 5 L'exemple 4 présente un exemple dans lequel la résistance d'un miroir est obtenue en agençant des travures; dans ce contexte, l'exemple 5 présente d'autres exemples sur la figure 7. La figure 7(a) représente un type d'arc simple dans lequel l'épaisseur 20 est progressivement réduite depuis la partie centrale vers la périphérie du miroir; la figure 7(b) représente un type d'arc double dans lequel la partie centrale et la périphérie du miroir sont plus minces et la partie entre la partie centrale et la périphérie du 25 miroir est plus épaisse; la figure 7(c) représente un type de ménisque qui a une épaisseur uniforme et est courbée sur la surface; et la figure 7(d) représente un type à arrière ouvert dans lequel un miroir mince est agencé avec des travures sur la face arrière de 30 celui-ci. Dans le cas du type à arrière ouvert, une structure peut être adoptée dans laquelle des plaques planes prennent en sandwich les travures comme décrit sur la figure 7 (d) Exemple 6 la figure 8 représente un télescope réfléchissant de Cassegrain de l'exemple 6. La figure 8(a) représente une vue en coupe, tandis que la figure 8(b) représente les parties constituantes séparées. Le miroir principal 1 est en forme de parapluie. 10 La surface concave la du miroir principal est formée en tant que surface réfléchissant le faisceau de lumière incident et la surface réfléchissante a une forme de paraboloïde concave de révolution. Le miroir principal 1 est formé en une forme mince 15 dans le but de réduire le poids; une force prédéterminée est exercée sur le miroir principal lorsque la surface réfléchissante la est soumise au traitement de fini spéculaire et, de plus, la force pour fixer des axes de support 3b au miroir principal 1 20 avec des vis de fixation 8 est exercée sur le miroir principal. De plus, comme décrit ci-après, la force pour fixer le miroir principal 1 à une partie de base 12 est exercée sur le miroir principal 1. Le miroir principal doit avoir une rigidité telle 25 qu'il soit difficilement déformable sous l'effet de ces forces de manière à maintenir la précision de mesure à un niveau satisfaisant. Dans ce but, une pluralité de nervures 13 sont formées sur la face arrière du miroir principal 1 pour former une forme radiale dans laquelle 30 les nervures sont agencées avec un intervalle prédéterminé le long de la périphérie du miroir principal 1, de sorte que la résistance du miroir principal soit améliorée. La forme des nervures 13 décrites ci-dessus est formée de telle manière que la relation entre le poids et la résistance du miroir 5 principal 1 soit optimale et le rebord de la nervure est défini pour former une ligne parabolique légèrement courbée compte tenu de l'effet causé par le poids de la nervure elle-même. Le matériau constituant le miroir principal 1 est 10 le matériau de silicium dispersé en particules utilisé pour le substrat, dans le but de réduire le poids, et le substrat est soumis à un polissage de fini spéculaire, puis le film réfléchissant est formé. Le matériau de silicium dispersé en particules 15 comprenant du carbure de silicium en tant que particules de dispersion a une résistance et une rigidité élevées, de sorte qu'il permette l'adoption de la structure décrite ci-dessus. Un miroir secondaire 2 est agencé pour faire face 20 au miroir principal 1, et est soutenu par un élément de support de miroir secondaire 3 constituant le moyen de support de miroir secondaire. L'élément de support de miroir secondaire 3 est pourvu d'une base 3a pour fixer le miroir secondaire 2 à l'extrémité supérieure de 25 celui-ci, et de plus, une pluralité d'axes de support 3b sont agencés de manière intégrée de manière saillante. La base de fixation de miroir secondaire 3a est en forme de disque, un trou de passage 4 pour insertion 30 est formé au centre de la base et une saillie 2a formée sur le miroir secondaire 2 est insérée dans celui-ci. Le miroir secondaire 2 comprend un rebord 2b et la saillie 2a, le rebord 2b décrit ci-dessus et la base de fixation de miroir secondaire 3a ont approximativement le même diamètre, un premier intercalaire ou espaceur 55 est intercalé entre ceux-ci et ainsi, le miroir secondaire 2 est fixé avec des supports non représentés sur la figure. La surface réfléchissante 2c du miroir secondaire 2, faisant face au miroir principal 1, est formée de 10 manière à avoir un paraboloïde convexe de révolution, le miroir secondaire 2 a un substrat constitué du matériau de silicium dispersé en particules comprenant du carbure de silicium en tant que particules de dispersion, de manière similaire au miroir principal 1, 15 et le substrat est soumis à un polissage de fini spéculaire, et ensuite le film réfléchissant est formé. Une pluralité des axes de support 3b constituant l'élément de support de miroir secondaire 3 sont agencés sur la base de fixation de miroir secondaire 3a 20 avec un intervalle prédéterminé, 3 axes étant prévus dans le présent exemple. Les axes sont des éléments de type plaque conçus de telle manière que les axes puissent être mutuellement non-déformables et puissent avoir une résistance prédéterminée et, en conséquence, 25 les axes sont formés de telle manière que la taille de section des axes augmente progressivement de la base de fixation de miroir secondaire 3a vers les extrémités pour fixer le miroir principal 1. Les extrémités inférieures des axes de support 3b 30 sont insérées dans les réceptacles lb formés dans la partie centrale du miroir principal 1 avec les sections concaves de celle-ci, le positionnement est effectué de telle manière que les trous de vis et les premiers trous pour fixation agencés dans les réceptacles lb soient en communication les uns avec les autres. Avec 5 les vis de fixation 8 qui sont les supports insérés depuis le côté extérieur des réceptacles lb, l'élément de support de miroir secondaire 3 est fixé au miroir principal 1. Une partie de base 12, l'élément de fixation de 10 miroir secondaire 3, la base de fixation de miroir secondaire 3a, le premier intercalaire 5, les supports et les vis de fixation sont constitués du matériau de silicium dispersé en particules comprenant du carbure de silicium en tant que particules de dispersion en 15 tant que matériau de base de ceux-ci. Etant donné que les matériaux pour le miroir principal, le miroir secondaire et le support sont identiques, les coefficients de dilatation linéaire de toutes les parties sont identiques. Lorsque le corps 20 entier est maintenu à une température constante, toutes les parties subissent des déformations similaires. Par conséquent, aucune variation n'est générée en ce qui concerne les propriétés de formation d'image et la position focale du système optique. Par conséquent, un 25 système optique optimal pour le système optique à haute précision peut être obtenu. Les formes de la face arrière du miroir principal 1 décrites sur les figures 5 et 7 conduisent apparemment à des résultats similaires. De plus, dans le cas décrit sur la figure 4(b), dans lequel le faisceau de lumière incident est réfléchi par la première surface réfléchissante (correspondant au miroir principal 1 sur la figure 8) et focalisé sur le détecteur, évidemment, il suffit que le détecteur soit agencé à la position du miroir secondaire 3 sur la figure 8. Incidemment, le télescope dé crit sur la figure 8 peut être utilisé en tant qu'antenne de communication. De plus, évidemment, la configuration n'est pas limitée à celle décrite sur la figure 8, mais différentes 10 configurations peuvent être appliquées. REVENDICATIONS
1. Substrat de miroir, caractérisé en ce que le substrat est constitué d'un matériau de silicium dispersé en particules composé de carbure de silicium (26) et de silicium (27) , et la surface dudit substrat 5 destinée à être utilisée en tant que surface réfléchissante est polie avec un fini spéculaire.
2. Substrat de miroir selon la revendication 1, dans lequel la dureté Vickers de celui-ci est de 10 1 500 Hv ou plus, la résistance à la flexion en trois points de celui-ci est de 500 MPa ou plus et la conductivité thermique de celui-ci est de 100 W/m.K ou plus.
3. Substrat de miroir selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit miroir est concave.
4. Substrat de miroir selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit miroir est convexe. 20
5. Substrat de miroir selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit miroir est plan.
6. Substrat de miroir selon l'une quelconque des 25 revendications 1 à 5, dans lequel le diamètre maximal des concavités et convexités ou pores (25) sur la surface dudit miroir est de 40 nm ou moins.
7. Substrat de miroir selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le diamètre maximal des concavités et convexités ou pores (25) est de 20 nm ou moins.
8. Substrat de miroir selon la revendication 6 ou 7, dans lequel les concavités et convexités ou pores (25) sur la surface dudit miroir occupent 20 % ou moins de la superficie de ladite surface de miroir.
9. Corps de miroir dans lequel un film réfléchissant est prévu sur ladite surface polie avec un fini spéculaire dudit substrat de miroir selon la revendication 1 ou 2.
10. Corps de miroir selon 9, dans lequel ledit film réfléchissant est constitué d'un métal.
11. Corps de miroir selon 10, dans lequel ledit 20 métal est l'or, l'aluminium, l'argent ou le rhodium.
12. Corps de miroir selon la revendication 9, dans lequel ledit film réfléchissant est constitué d'un film diélectrique multicouche.
13. Dispositif optique, dans lequel le corps de miroir selon l'une quelconque des revendications 9 à 12 est utilisé en tant que miroir réfléchissant (102, 103).
14. Dispositif optique selon la revendication 13, dans lequel ledit dispositif optique est un télescope réfléchissant.
15. Dispositif optique selon la revendication 13, dans lequel ledit dispositif optique est une antenne de communication réfléchissante.
16. Dispositif optique selon la revendication 14 10 ou 15, dans lequel le dispositif optique comprend un miroir réfléchissant le faisceau de lumière incident (101) et focalisant ensuite le faisceau de lumière incident sur un détecteur (104).
17. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, dans lequel le dispositif optique comprend un premier miroir (102) pour réfléchir le faisceau de lumière incident et focaliser ensuite le faisceau de lumière sur un second miroir (103) et le 20 second miroir réfléchissant ledit faisceau de lumière focalisé et focalisant ensuite le faisceau de lumière sur un détecteur (104).
18. Dispositif optique selon l'une quelconque des 25 revendications 13 à 17, dans lequel ledit dispositif optique est exclusivement constitué dudit matériau de silicium dispersé en particules composé de carbure de silicium (26) et de silicium (27).
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19. Dispositif optique selon la revendication 14, dans lequel ledit détecteur (104) est un capteur d'image.
20. Dispositif optique selon la revendication 15, dans lequel ledit détecteur (104) est un photodétecteur.
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