JPH06300906A - 高出力レーザー光用及びシンクロトロン放射光用ミラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は炭化珪素焼結体を用いて、鏡面を得
ることができ、表面粗度に優れた、冷却機構を有する反
射ミラーを提供するものである。 【構成】 反射面の裏面に冷却機構を付加することによ
り、ミラー内部へ蓄積された熱を抜熱し、熱ひずみやミ
ラーの温度上昇を防止し、光源の高出力化・短波長化や
ミラーの大型化に対応できる高耐熱性・高剛性の炭化珪
素焼結体製反射ミラーを実現できる。 【効果】 本発明の冷却機構付炭化珪素焼結体製反射ミ
ラーは、高耐熱性かつ高剛性であり、表面粗度にも優れ
ることから、高出力レーザー光用、シンクロトロン放射
光用の反射ミラーとして、適用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高出力レーザー光用及
びシンクロトロン放射光用ミラーに関する。

【０００２】

【従来の技術】シンクロトロン放射光を始めとするＸ線
用や高出力レーザー光用の反射ミラーは、種々の分野に
おいて数多く利用されている。

【０００３】そして、技術のハイテク化と共に、光源の
高出力化や光学装置の高精度化などが必要となってきて
いる。

【０００４】光源の高出力化に対しては、低熱ひずみで
あることが要求され、ミラー基板に対しては、低熱膨長
率かつ高熱伝導率であることが要求される。

【０００５】又、高精度化に対しては、低機械ひずみで
あることが必要であり、ミラー基板に対しては、高剛性
が要求される。

【０００６】更に高精度化の手段として、光源の短波長
化が推進されている。この場合、表面粗度が荒くなる
と、反射率が低くなるため、ミラー基板には優れた表面
粗度が要求される。

【０００７】従来、反射ミラー基板には金属製基板やガ
ラス製基板等が使用されてきたが、金属製基板は表面粗
度がＲａ＝２０ｎｍ程度までしか得られず、短波長領域
での反射ミラーとしては使用できない。

【０００８】又、ガラス製基板は熱伝導率が１Ｗ／Ｋ・
ｍ程度であり、極めて熱伝導性が悪く、高出力の光の反
射ミラーには使用できない。

【０００９】更に、金属製基板・ガラス製基板共に剛性
が低いため、機械ひずみが大きく、高精度化ができなか
った。

【００１０】以上のように、金属製基板やガラス製基板
という従来の基板では高出力化・高精度化という光学技
術の高度化に応えることはできなかった。

【００１１】一方、炭化珪素焼結体は、低熱膨長率かつ
高剛性であり、熱伝導率もセラミックス中では高い値を
持ち、上記のような要請に対して、反射ミラー用基板材
料として望ましい材料である。

【００１２】しかし、従来の炭化珪素焼結体は内部の気
孔を多く含み、表面粗度が低く、低反射率であるため、
反射ミラー用基板への適用は困難であった。

【００１３】この問題を解決できる基板材料として、特
願平４―７５７６６において開示されている、内部空孔
がほとんどなく、緻密かつ均質であり、表面粗さがＲａ
２ｎｍ以下の炭化珪素がある。

【００１４】しかし、光源の高出力化及び短波長化の傾
向は将来にわたって、ますます厳しい要求がでてくる。
例えば、近年、注目を集めているシンクロトロン放射光
は波長がＸ線領域であり、輝度は通常のＸ線の１万倍程
度である。

【００１５】高出力化が進展していけば、ミラー内部へ
入る熱量は増加し、特に短波長化が進展し、反射率が低
下すると、ミラー内部へ入る熱量は著しく増加する。

【００１６】又、ミラーの大型化も進展しており、この
場合もミラー内部に蓄積される熱量は増加する。

【００１７】以上より、高出力化・短披長化及び大型化
が更に進展すると、特願平４―７５７６６において開示
された炭化珪素製ミラーであっても、熱ひずみの問題
や、ミラーの温度上昇による鏡面の劣化の問題が起こ
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、炭化
珪素焼結体製反射ミラー用基板の反射面に反射膜のない
まま、または、金属膜または多層膜などの反射膜をコー
ティングしてなる反射ミラーに対し、ミラー内部に蓄積
される熱量を抜熱してやり、熱ひずみの問題や、ミラー
の温度上昇により鏡面が劣化する問題を解決することに
ある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、炭化珪素
焼結体製反射ミラーに対し、反射面の裏面側に、冷却機
構を付加させることによって解決できる。

【００２０】冷却機構としては、多くの機構が考えら
れ、図１のように、直接、炭化珪素焼結体製反射ミラー
に金属パイプをロウ付けしたり、図２のように金属パイ
プをロウ付けした金属板と接含してもよい。

【００２１】この時の接合は、一般に知られている、セ
ラミックスの接合面をメタライズ後、接合する方法で行
なえばよく、単なるロウ付けでもよい。

【００２２】又、図３のように、厚めの金属板の内部に
冷却水の経路を掘り込んだ後、ミラー基板と接合しても
よい。

【００２３】つまり、なんらかの冷却水用の経路を作
り、水によって抜熱する機構が最も適当である。

【００２４】ただし、冷却機構は必ずしも水冷式に限ら
れるものではなく、他の方式でもよい。

【００２５】以下に本発明の内容を詳細に説明する。

【００２６】まず、炭化珪素焼結体の相対密度は、９
９．５％以上でないと焼結体中に空孔が多く存在し、反
射ミラー用基板に適用した場合、表面粗度が低下する。
より好ましい相対密度は９９．８％以上である。

【００２７】反射面の表面粗度としてはＲａ２ｎｍ以下
でないと、反射ミラーとして十分な反射率を得ることは
困難である。より好ましい反射面の表面粗度はＲａＯ．
５ｎｍ以下である。

【００２８】反射ミラーは上記の炭化珪素焼結体製反射
ミラー用基板を、そのまま用いる場合があり、又、用途
に合わせて、公知のように金、銀、白金、アルミニウム
等をコーティングすることにより作製される。

【００２９】コーティング法としては真空蒸着法、物理
スパッタリング法及び化学スパッタリング法等を適用す
ればよい。

【００３０】

【作用】本発明によって得られる冷却機構付炭化珪素焼
結体製反射ミラーは相対密度が９９．５％以上であり、
表面粗度がＲａ２ｎｍ以下である。

【００３１】更に、反射面の裏面側に冷却機構が付加し
ているために、ミラーに蓄積される熱量を抜熱でき、熱
ひずみや、ミラーの温度上昇による鏡面の劣化を回避で
きるので、将来の光源の高出力化・短波長化及びミラー
の大型化に対応できるミラーである。

【００３２】

【実施例】密度１００．０％の炭化珪素焼結体よりミラ
ー形状（４００×１５０×３０ｍｍ）を切り出した。

【００３３】ラップ盤を使用し、最終的には、１／４μ
ｍ程度のダイアモンドの遊離砥粒を用いて表面研磨を行
った。

【００３４】表面粗度の測定は、ランクテーラーホブソ
ン社製タリステップを用いて、針圧２ｍｇで行なった。
表面粗度はＲａ０．３ｎｍであった。

【００３５】得られたミラーに対し、反射面の裏面に図
２と同様の冷却機構を接合した。接合法としては、ロウ
付け法を用いた。

【００３６】７０Ａｇ―２８Ｃｕ―２Ｔｉの組成の金属
薄膜を、ミラーと冷却機構の金属板との間にはさみ、１
０^-5Ｔｏｒｒ程度の真空雰囲気中で８６０℃で１０分間
加熱し接合した。

【００３７】冷却機構付ミラーに対して、波長０．８ｎ
ｍのシンクロトロン放射光を５分間照射した。水温が１
８℃の場合で、ミラーの温度は２７℃であった。一方、
冷却機構のないミラーは、同様の照射により、６４℃ま
で温度上昇した。

【００３８】

【発明の効果】本発明の冷却機構付炭化珪素焼結体製反
射ミラーは、従来の炭化珪素焼結体製反射ミラーに比
べ、ミラー内部に蓄積される熱量の抜熱が容易であるた
め、ミラーの温度上昇や熱ひずみを防止でき、光源の高
出力化・短波長化やミラーの大型化に対応できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷却機構付炭化珪素焼結体製反射ミラーの説明
図である。

【図２】冷却機構付炭化珪素焼結体製反射ミラーの説明
図である。

【図３】冷却機構付炭化珪素焼結体製反射ミラーの説明
図である。

【符号の説明】

１ ミラー ２ 金属板 ３ 冷却管 ４ 冷却管加工済み金属板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対密度が９９．５％以上の炭化珪素焼
   結体よりなり、反射面の表面粗度がＲａ２ｎｍ以下であ
   る炭化珪素焼結体製反射ミラー用基板の反射面に反射膜
   のないまま、または、金属膜または多層膜などの反射膜
   をコーティングしてなる反射ミラーに対し、反射面の裏
   面側に、冷却機構を付加したことを特徴とする高出力レ
   ーザー光用及びシンクロトロン放射光用ミラー。