(57)【要約】  本開示は、金属またはセラミック基体の表面に性能強化コーティングを備えた光学素子、およびその光学素子を製造する方法に関する。その光学素子は、塩水噴霧および高湿度環境を含む苛酷な環境に使用するのに適している。その性能強化コーティングおよび基体は、類似の熱膨張特性を有し、その性能強化コーティングはダイヤモンド旋盤仕上げ表面を有する。その性能強化コーティングは、３０未満のＲＭＳ表面粗さまで、グリコール中のコロイドシリカ溶液で研磨されてもよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体を処理する方法において、
基体であって、該基体と組成が異なり、４０μｍから３００μｍの範囲の厚さを有する性能強化コーティングで被覆された表面を有する基体を提供する工程、
前記性能強化コーティングの表面を仕上げる工程であって、該性能強化コーティングの表面をダイヤモンド旋盤仕上げすること、および該性能強化コーティングのダイヤモンド旋盤仕上げされた表面を研磨することを含み、その仕上げる工程により、該性能強化コーティングの表面のＲＭＳ（二乗平均平方根）粗さが４０Å未満に低下する工程、
を有してなる方法。
【請求項２】
前記基体が、Ａｌ、Ａｌの合金、Ｍｇ、またはＭｇの合金から作られ、前記性能強化コーティングがＡｌまたはＡｌの合金から作られる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記研磨することが、前記性能強化コーティングの前記ダイヤモンド旋盤仕上げされた表面に、コロイドシリカおよびアルコールを有するコロイドシリカ媒質と、コロイドアルミナとを含む配合物を施すことを含む、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記配合物のｐＨが８．０と１０．０の間にある、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記基体の表面上に前記性能強化コーティングを形成する工程であって、該基体の表面上に性能強化物質を堆積させることを含む工程をさらに含み、前記性能強化コーティングを形成する工程が、前記基体の表面を６０〜１００ÅのＲＭＳの範囲の粗さまでダイヤモンド旋盤仕上げすることを含み、該基体の表面をダイヤモンド旋盤仕上げすることが、前記性能強化物質の堆積前に行われる、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
【請求項６】
光学素子において、
基体、
前記基体上の性能強化コーティングであって、該基体と組成が異なり、４０μｍから３００μｍの範囲の厚さを有し、４０Å未満のＲＭＳ（二乗平均平方根）粗さを持つ表面を有する、性能強化コーティング、および
前記性能強化コーティングの表面上の反射コーティング、
を備えた光学素子。
【請求項７】
前記基体が、Ａｌ、Ａｌの合金、Ｍｇ、またはＭｇの合金から作られる、請求項６記載の光学素子。
【請求項８】
前記性能強化コーティングがＡｌまたはＡｌの合金から作られる、請求項６または７記載の光学素子。
【請求項９】
前記基体がダイヤモンド旋盤仕上げ面を有し、前記性能強化コーティングの表面がダイヤモンド旋盤仕上げ面であり、該性能強化コーティングの該ダイヤモンド旋盤仕上げ面が、１０〜２５Åの範囲のＲＭＳ粗さを有する、請求項６から８いずれか１項記載の光学素子。
【請求項１０】
８００ｎｍから１７００ｎｍの波長範囲に亘り少なくとも９６％の反射率を有する、請求項６から９いずれか１項記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１４年１０月３日に出願された米国仮特許出願第６２／０５９４６９号の米国法典第３５編第１１９条の下の優先権の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、腐食環境に使用するための金属またはセラミック基体から製造された高品質仕上げ可能な光学反射鏡、および仕上げ適性と苛酷な環境における耐食性を改善するために金属またはセラミック基体を処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
光学系が、感知、検出、および光源に広く使用されている。一般的な用途としては、本土防衛、大気圏と宇宙空間、および防衛のためのリモート・センシング、レーザ系、太陽光集光装置、計測学、および光走査系が挙げられる。可視（ＶＩＳ）波長から長波赤外（ＬＷＩＲ）波長を含む様々な波長に亘る動作のために、光学系が必要である。光学系の実用性と感度が改善されるにつれて、それらを幅広い動作環境に配備することが望ましくなってきている。特に、苛酷な環境で動作できる、高耐久性の光学系を開発する必要がある。苛酷な環境としては、腐食環境（例えば、塩水噴霧、高アルカリ度）および湿潤環境が挙げられる。
【０００４】
反射鏡は、光学系の中心的要素である。反射鏡は、一般に、精密研磨表面および／または反射コーティングを有する金属またはセラミック基体から製造される。反射鏡基体に好ましい材料に、その比較的低いコスト、製造可能性、強度および軽量のために、アルミニウム合金であるＴ６  ６０６１−Ａｌ（Ｔ６  ６０６１−Ａｌ）がある。Ｔ６  ６０６１−Ａｌ合金は、公称で、９５．８〜９８．６質量％のＡｌ、０．０４〜０．３５質量％のＣｒ、０．１５〜０．４質量％のＣｕ、０．８〜１．２質量％のＭｇ、０．４〜０．６質量％のＳｉを含有し、０．７５質量％までのＦｅ、０．１５５質量％までのＭｇ、０．１５５質量％までのＴｉ、０．２５５質量％までのＺｎ、および他の残留元素（いずれか１つの残留元素を０．０５質量％まで、他の残留元素全ての合計量は０．１５５質量％以下である）をさらに含むことがある。
【０００５】
Ｔ６  ６０６１−Ａｌ合金の微細構造の分析により、その材料中に金属間粒子が存在することが明らかになった。金属間粒子の存在が、Ｔ６  ６０６１−Ａｌ合金の用途を制限する２つの重大な欠点の原因であると考えられる。第一に、金属間粒子は、表面の粗さに寄与し、散乱損失のために、反射強度および光学的スループットの減少をもたらす。金属間粒子は、表面品質を劣化させ、研磨によって除去できない。第二に、金属間粒子、またはそれに関連する粒界は、Ｔ６  ６０６１−Ａｌ合金を、腐食の影響を受けやすくする高反応性部位を構成する。
【０００６】
図１は、湿潤塩水環境への暴露後の被覆していないＴ６  ６０６１−Ａｌ合金基体の表面のＳＥＭ画像を示している。この画像は、金属間粒子の部位での腐食を示している。腐食部位の化学分析は、Ｎａ、Ｃｌ、およびＯから主になる腐食生成物の存在を示している。図２は、湿潤塩水環境への暴露後の被覆したＴ６  ６０６１−Ａｌ合金基体の表面のＳＥＭ画像を示している。この画像面は、基体と反射コーティングの界面である。この画像は、反射コーティングの存在にもかかわらず、基体の金属間粒子で腐食が生じることを示している。化学分析は、腐食生成物がＮａ、Ｃｌ、およびＯから主になることを示している。その腐食生成物は、反射コーティングを歪め、それを割り、剥離させ、それゆえ、その反射鏡を腐食環境に使用するのに適さなくしてしまう。腐食生成物は、表面粗さ、増加した散乱、減少した光学的スループット、およびレーザ損傷の減少した閾値ももたらす。
【０００７】
苛酷な環境における反射鏡の耐久性を改善するための努力において、電気化学ニッケルメッキおよびアルミニウムメッキプロセスが最近開発された。ニッケルメッキ仕上げされた光学素子が、塩水噴霧および長時間の湿度などの苛酷な環境に暴露されたときに、向上した耐食性を示した。メッキされたニッケルは、均質なメッキ表面も与え、１０〜２０Åの範囲のＲＭＳ（二乗平均平方根）の表面平滑性に仕上げることができる。均質なメッキおよび低い表面仕上げの正味の影響は、向上したレーザ損傷閾値性能の改善である。残念ながら、Ａｌ反射鏡基体（Ｔ６  ６０６１−Ａｌを含む）と、メッキＮｉコーティングとの間のＣＴＥ（熱膨張係数）の不一致と併せた、メッキＮｉコーティングの厚さのために、ニッケルメッキ光学素子の動作温度範囲は限定されており、そのような光学素子は、形状要件が厳しい、大きい動作温度範囲（例えば、−７０℃から＋６０℃）を経験する環境に配備される反射鏡に不適切である。形状要件としては、反射鏡に関する、表面波面の歪曲、表面平坦性および／または表面曲率の仕様が挙げられる。
【０００８】
ＡｌおよびＡｌ合金基体のアルミニウムメッキは、耐食性および低い表面仕上げ（高度に平滑性の、低粗さ表面）の両方を達成することができ、Ｔ６  ６０６１−Ａｌ基体とのより良いＣＴＥの一致を提示する。その結果、Ｔ６  ６０６１−Ａｌ基体をアルミニウムでメッキすることにより製造された反射鏡は、より広い動作温度範囲に亘り形状仕様を維持する。しかしながら、反射鏡基体の光学面の部分だけを選択的に被覆しつつ、反射鏡基体の他の位置の被覆を避けることがしばしば望ましい。電気メッキはコンフォーマル過程であるので、反射鏡基体の全体が、メッキ溶液に暴露され、メッキが施される。メッキ過程において基板の選択エリア被覆を行うために、マスキングまたは他の複雑な加工技術を実行する必要がある。そのような技術は、しばしば技術的に難しく、控えめにしか効果的ではなく、製造にかかる費用と時間を著しく増大させる。
【０００９】
アモルファスシリコンおよびニッケル・クロム薄膜も、Ｔ６  ６０６１−Ａｌ上の低粗さ表面仕上げを達成するために使用されてきており、薄膜の厚さを１μｍ未満に維持することによって、ＣＴＥの不一致に関する懸念を回避することができる（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、これらのコーティングは、アスペクト比が高い反射鏡へのこの技術の使用を阻む可能性が高い固有応力を有する。その上、ＣＴＥ不一致の問題を避けるために必要な小さい膜厚により、その膜の耐食性特性が限られる。アモルファスシリコンまたはニッケル・クロム薄膜により被覆されたＴ６  ６０６１−Ａｌの表面を研磨すると、低表面仕上げ（１０ÅのＲＭＳ粗さ）を生じることができるが、双方向反射率分布関数（ＢＲＤＦ）散乱試験は、不純物の結果として表面の山対谷変動が依然として高いので、結果として得られる表面は、事実上、６０ÅのＲＭＳの表面仕上げを有するかのように機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６９２１１７７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
幅広い温度範囲およびスペクトル波長範囲に亘る苛酷な化学環境に配備することのできる反射鏡用の基体を開発する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本記載は、基体により支持される性能強化コーティングを備えた光学要素、およびその光学要素を製造する方法を提供する。この性能強化コーティングは、光学要素に優れた耐食性を与え、その素子から反射する光信号の歪みを最小にするために、極めて平滑な低仕上げ表面を与えるように仕上げることができる。その光学素子は、破損または劣化せずに幅広い温度範囲に亘り高湿度および／または腐食条件を有する動作環境に安全に配備することができる。
【００１３】
前記光学素子は基体を含む。その基体は、Ａｌ、Ａｌの合金、Ｍｇ、またはＭｇの合金であってよい。Ａｌの合金は、Ｔ６  ６０６１−Ａｌであってよい。その基体は金属間粒子を含んでもよい。その基体は、鍛錬用合金ストックから、または直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）または鍛造により、形成してよい。その基体は、少なくとも１：１、または少なくとも２：１、または少なくとも５：１、または少なくとも１０：１、または少なくとも２０：１のアスペクト比を有してよい。
【００１４】
前記光学素子は、前記基体上に性能強化コーティングを備えている。その性能強化コーティングは、高品質仕上げ可能性および優れた耐食性を特徴とする。その性能強化コーティングはまた、ＤＭＬＳおよび鍛造法により製造された基体に一般に関連する小さい表面空隙および／または細孔を埋める。その性能強化コーティングの耐食性は、前記素子を苛酷な条件の環境に配備することを可能にする。苛酷な条件としては、腐食条件、アルカリ性条件、および湿潤条件が挙げられる。高品質仕上げ可能性は、その性能強化コーティングを、低い表面粗さの超平滑な低仕上げ表面を提供する仕上げ法に適したものとする。
【００１５】
前記性能強化コーティングは、ＡｌまたはＡｌの合金を含むことがある。Ａｌの合金は、Ａｌと、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｂ、Ｃａ、Ｃ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｐ、Ｓｉ、Ｖ、Ｚｎ、およびＺｒの１つ以上との合金を含む。その性能強化コーティングは、基体とは組成が異なってよく、金属間粒子を含まなくてもよい。その性能強化コーティングは、単一物質の層、または二種類以上の物質の多層積層体であってもよい。
【００１６】
前記性能強化コーティングの厚さが、下にある基体に損傷を与えずに、堆積後のダイヤモンド旋盤仕上げが可能であるように十分に大きいことが好ましい。この性能強化コーティングは、３０μｍから３００μｍの範囲、または４０μｍから３００μｍの範囲、または５０μｍから３００μｍの範囲、または少なくとも４０μｍ、または少なくとも１２０μｍの厚さを有することがある。この性能強化コーティングの組成は、基体との優れたＣＴＥ一致を与えるように設計できる。
【００１７】
前記光学素子は、前記性能強化コーティングと前記基体との間に界面層を備えることがある。その界面層は、性能強化コーティングと基体との間の接着を促進することがある。その界面層は、性能強化コーティングと基体との間のガルバニック適合性を確実にすることもある。その界面層は、Ｎｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｔｉ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＦ2、ＢｉまたはＢｉ2Ｏ3の１種類以上を含むことがある。１つの実施の形態において、前記基体は、ＭｇまたはＭｇの合金を含み、前記コーティングはＡｌまたはＡｌの合金を含み、前記光学素子は、その基体と性能強化コーティングとの間に界面層を備え、その界面層は、ＭｇＦ2などのＭｇの誘電体化合物を含む。
【００１８】
前記光学素子は、高品質仕上げ可能な性能強化コーティング上に反射コーティングを備えることがある。その反射コーティングは、単一物質の層または二種類以上の物質の多層の組合せであってよい。その反射コーティングは、反射性遷移金属層を含むことがある。この遷移金属層は、金属、非イオン、および／またはゼロ価であってよい。その遷移金属層は、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｃｕ、ＰｔおよびＮｉからなる群より選択される元素を一種類以上含むことがある。その反射性層の厚さは、７５ｎｍから３５０ｎｍの範囲にあるであろう。
【００１９】
前記反射コーティングは、前記遷移金属層の上に堆積された１つ以上の層を含むことがある。それらの覆っている層は、前記光学素子の性能の調整またはその光学素子の苛酷な環境からの保護などの機能を果たすであろう。その保護層は、施された最後の層であり、反射コーティングの最上層を形成する。その保護層は、６０ｎｍから２００ｎｍの範囲の厚さを有することがある。調整層は、保護層と性能強化コーティングとの間に位置している。その調整層は、性能強化コーティングと遷移金属層との間、または遷移金属層と保護層との間に位置していてもよい。その調整層は、７５ｎｍから３００ｎｍの範囲の厚さを有することがある。調整層の代表的な物質としては、ＹｂＦ3、ＹｂＦxＯy、ＹＦ3、ＧｄＦ3およびＢｉ2Ｏ3が挙げられる。保護層の代表的な物質としては、ＹｂＦ3、ＹｂＦxＯy、ＹＦ3、およびＳｉ3Ｎ4が挙げられる。遷移金属層および調整層は直接接触していてもよく、または遷移金属層と調整層との間に介在層が存在してもよい。その介在層は、５ｎｍから２０ｎｍの範囲の厚さを有してよく、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｂｉ2Ｏ3、ＺｎＳおよびＡｌ2Ｏ3の一種類以上を含んでもよい。
【００２０】
前記光学素子の調製は、基体表面の処理を含むことがある。その基体表面の処理は、基体表面の加熱、基体表面の研磨、基体表面のプラズマまたはイオンビームへの暴露、またはダイヤモンド旋盤仕上げを含むことがある。処理により、基体の表面の粗さが低下するであろう。処理された基体表面のＲＭＳ（二乗平均平方根）粗さは、６０Å未満、または５０Å未満、または４０Å未満であってよい。
【００２１】
前記性能強化コーティングは、基体の未処理または処理済み表面上に形成されてもよい。その性能強化コーティングは、スパッタリングにより堆積されてもよい。１つの実施の形態において、性能強化コーティングは、プラズマイオン支援堆積により堆積される。その性能強化コーティングは、欠陥を最小にするために堆積中に緻密化されることがある。緻密化技術としては、堆積中の性能強化コーティングのイオンまたはプラズマ衝撃、スパッタリング標的からの高角度堆積の最小化（例えば、ソースマスキングによる）、または性能強化コーティングへの１つ以上の緻密化層の含有が挙げられる。緻密化技術により、性能強化コーティングが平滑になることもある。１つの実施の形態において、性能強化コーティングは、プラズマ平滑化を含むプラズマイオン支援堆積の改良版により堆積される。堆積後、性能強化コーティングの表面は、粗さを低下させるために仕上げられることがある。仕上げは、ダイヤモンド旋盤仕上げおよび／または研磨を含むことがある。性能強化コーティングの仕上げ表面は、４０Å未満、または３０Å未満、または２０Å未満、または１５Å未満、または１０Å未満のＲＭＳ粗さを有することがある。仕上げは、性能強化コーティングから周期構造を除去するであろう。
【００２２】
基体または性能強化コーティングの研磨は、コロイドシリカを含む研磨配合物を施す工程を含むことがある。その研磨配合物は、アルコール中のコロイドシリカの溶液または懸濁液であってよい。そのアルコールは、エチレングリコールまたはプロピレングリコールなどのグリコールであってよい。その研磨配合物は、アルミナ懸濁液および／または界面活性剤も含むことがある。その研磨溶液は、少なくとも８．０、または少なくとも８．５、もしくは８．０と１０．０の間、または８．５と９．５の間、または８．７５と９．２５の間のｐＨを有することがある。
【００２３】
前記反射コーティングは、性能強化コーティングの未仕上げまたは仕上げ表面上に形成されてもよい。
【００２４】
本記載は、
基体を処理する方法において、
基体であって、その基体とは組成が異なり、４０μｍから３００μｍの範囲の厚さを有する性能強化コーティングで被覆された表面を有する基体を提供する工程、
その性能強化コーティングの表面を仕上げる工程であって、その性能強化コーティングの表面をダイヤモンド旋盤仕上げすること、およびその性能強化コーティングのダイヤモンド旋盤仕上げされた表面を研磨することを含み、その仕上げる工程により、性能強化コーティングの表面のＲＭＳ（二乗平均平方根）粗さが４０Å未満に低下する工程、
を有してなる方法
にまで及ぶ。
【００２５】
本記載は、
基体を処理する方法において、
基体であって、その基体とは組成が異なり、４０μｍから３００μｍの範囲の厚さを有する性能強化コーティングで被覆された表面を有する基体を提供する工程、
その性能強化コーティングの表面を仕上げる工程であって、その性能強化コーティングの表面をダイヤモンド旋盤仕上げすること、およびその性能強化コーティングのダイヤモンド旋盤仕上げされた表面を研磨することを含み、その仕上げにより、性能強化コーティングの表面のＲＭＳ（二乗平均平方根）粗さが２５Å未満に低下する工程、
を有してなる方法
にまで及ぶ。
【００２６】
本記載は、
光学素子において、
基体、
その基体の表面上の性能強化コーティングであって、その基体とは組成が異なり、４０μｍから３００μｍの範囲の厚さを有し、４０Å未満のＲＭＳ（二乗平均平方根）粗さを持つ表面を有する性能強化コーティング、および
その性能強化コーティングの表面上の反射コーティング、
を備えた光学素子
にまで及ぶ。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】Ｔ６  ６０６１−Ａｌ基体の表面上の腐食部位の二次電子顕微鏡画像
【図２】反射性薄膜積層体およびＴ６  ６０６１−Ａｌ基体の界面での腐食部位の二次電子顕微鏡画像
【図３】基体、性能強化コーティング、および反射コーティングを有する光学素子の実施の形態を示す図
【図４】基体、性能強化コーティング、反射性金属層および１つ以上の調整層を有する光学素子の実施の形態を示す図
【図５】基体、性能強化コーティング、反射性金属層、１つ以上の調整層、１つ以上の界面層、および保護層を有する光学素子の実施の形態を示す図
【図６】性能強化コーティングと基体との間に接着層およびバリア層を有する光学素子の実施の形態を示す図
【図７】性能強化物質の多層およびＡｌ2Ｏ3の介在層を含む性能強化コーティングを有する光学素子の実施の形態を示す図
【図８】Ｔ６  ６０６１−Ａｌ基体物質の２つのサンプルに関する双方向反射率分布関数を示す図
【図９】未被覆と被覆のＴ６  ６０６１−Ａｌ合金基体の様々なサンプルのパワースペクトル密度関数を示す図
【図１０】Ｔ６  ６０６１−Ａｌ基体上の性能強化コーティングの表面のＳＥＭ画像および３Ｄモデルを示す図
【図１１】異なる温度での純粋なＡｌ性能強化コーティングを有するＴ６  ６０６１−Ａｌ基体の表面画像
【図１２】異なる温度での性能強化コーティングを持たないＴ６  ６０６１−Ａｌ基体の表面画像
【図１３】純粋なＡｌ性能強化コーティングを有する高アスペクト比（２５：１）のＴ６  ６０６１−Ａｌ基体の表面の画像
【図１４】様々なサンプルの表面のＳＥＭ画像
【図１５】ＤＭＬＳ法により調製された基体を示す図
【図１６】ＤＭＬＳ法により調製された基体の表面画像
【発明を実施するための形態】
【００２８】
明細書は、記載の主題を具体的に指摘し、明白に請求する特許請求の範囲で締めくくるが、明細書は、添付図面と併せて解釈したときに、以下の記載からより良く理解されるであろうと考えられる。
【００２９】
以下の記載において、組成物は、質量パーセント（質量％）の単位で報告されている。量が値の範囲に基づいて表現される場合、その範囲は端点を含むと理解される。「最上」、「上(above)」、「上(over)」、「覆う」などの相対的な位置の言及は、基体に対する位置を言及するためにここに使用される。多層積層体の最上層は、例えば、基体から最も離れた（最も遠い）層である。ある層は、基体から遠くに配置されている場合、別の層の上にある。ある層は、別の層と基体との間にある場合、別の層の下にある。ある層は、別の層の上にある場合、別の層上にある。互いに上または下に位置する層は、直接接触していても、いなくてもよい。ここに用いたように、複数の層は、互いに接触している場合、直接接触している。複数の層は、それらの間に１つ以上の介在層が存在する場合、間接的に接触している。
【００３０】
本記載は、苛酷な環境に配備するのに適した光学素子を提供する。苛酷な環境としては、高湿度、高アルカリ度、腐食条件、および／または極端な温度の環境が挙げられる。塩水噴霧は、苛酷な環境の一例である。−７０℃ほと低い温度、または６０℃ほど高い温度などの高温および／または低温に曝される配備環境は、苛酷な環境の別の例である。本発明の光学素子は、劣化せずに性能を維持しつつ、苛酷な環境に耐えることができる。
【００３１】
前記光学素子は、少なくとも基体、性能強化コーティング、および随意的な反射コーティングを備えた反射素子である。その性能強化コーティングは、基体上に、または基体と反射コーティングとの間に位置している。その性能強化コーティングは、前記素子に耐食性を与え、低仕上げ（低い粗さ）に加工できる高品質仕上げ可能性を特徴とする。この光学素子は、基体と性能強化コーティングとの間、または性能強化コーティングと反射コーティングとの間に層を必要に応じて備えることがある。そのような層は、ここで、界面層または介在層と称されることがある。界面層は、隣接する層の間の接着を促進する、またはガルバニック適合性を与えるであろう。
【００３２】
前記光学素子の基体は、金属、金属合金、ガラス、ガラスセラミック、またはセラミックであってよい。代表的な基体としては、Ａｌ金属、Ａｌの合金、Ｍｇ金属、Ｍｇの合金、またはシリカガラスが挙げられる。Ａｌの合金は、少なくとも８５質量％のＡｌ、または少なくとも９０質量％のＡｌ、または少なくとも９５質量％のＡｌを含むであろう。Ａｌの代表的な合金は、Ｔ６  ６０６１−Ａｌである。Ｍｇの合金は、少なくとも８０質量％のＭｇ、または少なくとも８５質量％のＭｇ、または少なくとも９０質量％のＭｇを含むであろう。Ｍｇの代表的な合金としては、ＡＺ８０Ａ、ＡＺ３１Ｂ、およびＺＫ６０Ａが挙げられる。これらの合金の組成が、下記の表１に示されている。前記基体は、金属間粒子を含むことがある。
【００３３】
【表１】
2017536475.tif 000003
【００３４】
前記基体は、高いアスペクト比を有することがある。ここに用いたように、アスペクト比は、２つの直交方向における基体の断面寸法の比を称する。当該技術分野で公知のように、高アスペクト比の基体上にコーティングを堆積させると、均一な被覆率を達成するのが難しいために、しばしば問題となる。コーティング厚は大抵、基体の位置により変わり、厚さの均一性は、基体のアスペクト比が増加するにつれて、達成するのが難しくなる。多くのコーティングに固有な内部応力が、形状を変える変形力を基体に与えるので、コーティングを施す場合、高アスペクト比の基体の形状を維持することも難しい。本発明の性能強化コーティングは、アスペクト比が低いかまたは高い基体に、厚さの均一性を高くして施すことができ、形状を復元するためにコーティングにより導入される変形力に対抗するように仕上げることができる。その基体は、少なくとも１：１、または少なくとも２：１、または少なくとも５：１、または少なくとも１０：１、または少なくとも２０：１のアスペクト比を有することがある。
【００３５】
前記光学素子は、前記基体上に性能強化コーティングを備える。その性能強化コーティングは、単一物質の層、または二種類以上の物質の多層積層体であってもよい。その性能強化コーティングは、耐食性を与え、低い表面粗さおよび優れた形状を与える仕上げ過程に適している。その性能強化コーティングは、ＡｌまたはＡｌの合金を含むことがある。Ａｌの合金は、製造を支援するように機械的／化学的特徴を変えるのに都合よいであろう。純粋なＡｌは、比較的軟質の物質であり、製造するのが難しいことがある。特定の用途において、例えば、純粋なアルミニウムは、延性が過剰で、バリが生じることがある。代表例は、回折部分に尖った先端が必要なキノフォーム光学面であろう。Ａｌは、硬度を増し、延性を変え、機械加工特徴を改善して、より良好な光学的形状またはより幅の広い形状を与えるために、他の元素と合金にされることがある。Ａｌと合金にされることがある元素としては、アンチモン、ビスマス、ホウ素、カルシウム、炭素、クロム、コバルト、銅、ガリウム、インジウム、鉄、鉛、リチウム、マグネシウム、ニッケル、ニオブ、リン、ケイ素、バナジウム、亜鉛、およびジルコニウムの一種類以上が挙げられる。Ａｌ合金の組成は、下にある基体のＣＴＥと良好に一致させるために、調節することもできる。１つの実施の形態において、性能強化コーティングは、基体とは組成が異なり、金属間粒子を含まない。
【００３６】
性能強化コーティングの厚さが、ダイヤモンド旋盤仕上げ過程による仕上げを可能にするのに十分に大きいことが好ましい。この性能強化コーティングの厚さは、少なくとも３０μｍ、または少なくとも４０μｍ、または少なくとも５０μｍ、または少なくとも１００μｍ、または少なくとも１２５μｍ、または少なくとも１５０μｍ、または３０μｍから４００μｍの範囲、または４０μｍから３００μｍの範囲、または５０μｍから２５０μｍの範囲にある。少なくとも３０〜４０μｍの厚さは、平面のダイヤモンド旋盤仕上げを可能にするのに十分に大きい。倍率の付いた（湾曲）面では、ダイヤモンド旋盤仕上げを可能にするためにより厚いコーティング（例えば、少なくとも１００μｍ）が必要である。
【００３７】
前記光学素子は、各層が性能強化物質からなる、２つ以上の層を有する性能強化コーティングを備えることがある。性能強化物質の２つ以上の層は、異なる物質または同じ物質であってもよく、直接的または間接的に接触していてもよい。１つの実施の形態において、性能強化物質の２つ以上の層は、介在酸化物層により隔てられている。その介在酸化物層は、Ａｌ2Ｏ3の層であってもよい。１つ以上のＡｌ2Ｏ3層を含むと、性能強化物質の層の平滑性が改善されることがある。介在酸化物層が性能強化コーティング中に存在する場合、そのコーティングの最上層は、性能強化コーティングが、ダイヤモンド旋盤仕上げ過程による仕上げを可能にするのに十分に厚いことを確実にするために、上述したような少なくとも３０μｍの厚さを有する性能強化物質の層のままである。性能強化物質の下にある層は、厚さが３０μｍ未満であってよい。
【００３８】
広い温度範囲に亘り性能の安定性を保証するために、前記性能強化コーティングと前記基体が、同程度の熱膨張係数を有することが好ましい。１つの実施の形態において、性能強化コーティングの熱膨張係数は、基体の熱膨張係数より、５％以下しか大きくなく、かつ５％以上小さい。言い換えると、性能強化コーティングの熱膨張係数は、基体の熱膨張係数の±５％と等しい。
【００３９】
１つの実施の形態において、前記性能強化コーティングは前記基体と直接接触している。別の実施の形態において、前記光学素子は、性能強化コーティングと基体の間に界面層を備えている。その界面層は、性能強化コーティングと基体の間の接着を促進することがある。その界面層はまた、性能強化コーティングと基体の間のガルバニック適合性を確実にすることがある。前記光学素子のコーティングおよび層に使用される物質および基体物質の相対的な耐食性は、湿潤または塩分動作環境に配備される場合、重要な検討事項である。電気化学的活性の目的で、その光学素子に含まれる物質は、陽極へのなり易さを示す陽極指数により特徴付けることができる。当該技術分野で公知のように、層の積層体における連続層間の腐食は、その連続層間の陽極指数の差が特定の閾値を超えると、問題となる。その閾値は、動作環境の特定の条件に依存するが、典型的に、０．１０Ｖから０．５０Ｖの範囲にある。光学素子の配備環境のためにその光学素子が塩分（例えば、塩水噴霧）に暴露される場合、陽極指数の差は、０．２５Ｖを超えるべきではない。その配備環境に塩分がない場合、連続層間でより高い陽極指数が許容され得る。
【００４０】
陽極指数の差が前記閾値以下である物質は、ガルバニック適合性を有すると言われる。積層体（一連の層）における連続層のガルバニック適合性を維持すると、腐食の作用が最小になる。性能強化コーティングと基体の陽極指数の差がガルバニック適合性の閾値を超える場合、性能強化コーティングと基体の間に界面層を含ませることが望ましい。その界面層は、基体と性能強化コーティングの陽極指数の中間の陽極指数を有するべきである。基体と性能強化コーティングの間の陽極指数の差が大きい場合、ガルバニック適合性を確保するために、一連の２つ以上の界面層を含ませてもよい。界面層の物質は、基体と性能強化コーティングの陽極指数の差を埋めるのに必要な一連の層における全ての隣接層のガルバニック適合性を確保するために、陽極指数において階段状変化を与えるように選択することができる。
【００４１】
１つの実施の形態において、前記性能強化コーティングは前記基体と直接接触しており、性能強化コーティングの陽極指数と基体の陽極指数の間の差は、０．５０Ｖ未満、または０．４０Ｖ未満、または０．３０Ｖ未満、または０．２０Ｖ未満、または０．１０Ｖ未満である。
【００４２】
１つの実施の形態において、前記界面層は、前記基体と直接接触し、かつ前記性能強化コーティングと直接接触しており、その界面層の陽極指数と基体の陽極指数の間の差は、０．５０Ｖ未満、または０．４０Ｖ未満、または０．３０Ｖ未満、または０．２０Ｖ未満、または０．１０Ｖ未満である。１つの実施の形態において、前記界面層は、前記基体と直接接触し、かつ前記性能強化コーティングと直接接触しており、その界面層の陽極指数と性能強化コーティングの陽極指数の間の差は、０．５０Ｖ未満、または０．４０Ｖ未満、または０．３０Ｖ未満、または０．２０Ｖ未満、または０．１０Ｖ未満である。
【００４３】
代表的な界面層は、Ｎｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｔｉ、ＴｉＯ2、ＺｎＳ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＡｌＯxＮy、Ｂｉ、Ｂｉ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2、ＳｉＯxＮy、ＤＬＣ（ダイヤモンド状炭素）、ＭｇＦ2、ＹｂＦ3、およびＹＦ3の１つ以上を含む。界面層は、基体と性能強化コーティングの間の接着を促進し、かつガルバニック適合性を与えるであろう。１つの実施の形態において、その基体は、ＭｇまたはＭｇの合金を含み、前記性能強化コーティングはＡｌまたはＡｌの合金を含み、前記光学素子は、その基体と性能強化コーティングの間に界面層を備え、その界面層は、ＭｇＦ2、ＹｂＦ3、またはＹＦ3などの誘電体フッ化物化合物を含む。
【００４４】
前記光学素子は、必要に応じて、性能強化コーティング上に反射コーティングを備えてもよい。その反射コーティングが、可視（ＩＶＳ）、近赤外（ＮＩＲ）、短波赤外（ＳＷＩＲ）、中波赤外（ＭＷＩＲ）、および長波赤外（ＬＷＩＲ）線域の１つ以上において高い反射率を与えることが好ましい。この反射コーティングは、単一物質の層または二種類以上の物質の多層積層体であってよい。１つの実施の形態において、反射コーティングは、反射層および１つ以上の調整層を含む。反射コーティングは、必要に応じて、バリア層、１つ以上の界面層、および１つ以上の保護層を含んでもよい。
【００４５】
前記保護層は、耐引掻性、機械的損傷に対する耐性、および化学的耐久性を与える。保護層の代表的な物質としては、ＹｂＦ3、ＹｂＦxＯy、ＹＦ3、およびＳｉ3Ｎ4が挙げられる。この保護層は、反射コーティングの最上層である。その保護層の厚さは、６０ｎｍから２００ｎｍの範囲にあるであろう。
【００４６】
前記反射層は、金属層または遷移金属層を含むことがある。その反射層が、ＶＩＳ、ＮＩＲ、ＳＷＩＲ、ＭＷＩＲ、およびＬＷＩＲスペクトル帯における波長で高い反射率を有することが好ましい。その反射金属は、金属、非イオン、純粋な金属または合金、および／またはゼロ価であってよい。その反射層は、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｐｔ、およびＮｉからなる群より選択される元素を一種類以上含んでもよい。反射性遷移金属層の厚さは、７５ｎｍから３５０ｎｍの範囲、または８０ｎｍから１５０ｎｍの範囲、または９０ｎｍから１２０ｎｍの範囲にあるであろう。
【００４７】
前記反射コーティングは、１つ以上の調整層を含むことがある。その１つ以上の調整層は、反射コーティングの保護層と性能強化コーティングの間に配置されている。１つの実施の形態において、その調整層は、反射コーティングの反射層と保護層の間に配置されている。調整層は、所定の波長領域における反射を最適化するように設計されている。調整層は、典型的に、高および低屈折率物質、または高、中間、および低屈折率物質の交互の組合せを含む。調整層に使用される物質が、０．４μｍから１５．０μｍの波長範囲において低吸収性であることが好ましい。調整層の代表的な物質としては、ＹｂＦ3、ＧｄＦ3、ＹＦ3、ＹｂＦxＯy、ＧｄＦ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｂｉ2Ｏ3、およびＺｎＳが挙げられる。その調整層の厚さは、７５ｎｍから３００ｎｍの範囲にあるであろう。１つの実施の形態において、反射コーティングは、調整層として、ＹｂＦ3およびＺｎＳを含む。
【００４８】
前記反射層および調整層は直接接触していても、または反射層と調整層の間に、１つ以上の界面層が存在してもよい。その界面層は、反射層と調整層の間の接着を促進するまたはガルバニック適合性を与えることがある。その界面層は、接着に十分な厚さを有する必要があるが、反射層で反射する光の吸収を最小にするのに十分に薄くなければならない。反射層と調整層の間に位置する界面層の厚さは、５ｎｍから２０ｎｍ、または８ｎｍから１５ｎｍ、または８ｎｍから１２ｎｍの範囲にあるであろう。反射層と調整層の間に位置する界面層は、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｂｉ2Ｏ3、ＺｎＳ、およびＡｌ2Ｏ3の１つ以上を含むことがある。
【００４９】
１つの実施の形態において、前記反射層は、前記性能強化コーティングと直接接触している。別の実施の形態において、前記光学素子は、反射層と性能強化コーティングの間にバリア層および／または界面層を備えている。さらに別の実施の形態において、光学素子は、性能強化コーティングと直接接触したバリア層を備えている。また別の実施の形態において、光学素子は、性能強化コーティングと直接接触したバリア層およびそのバリア層と直接接触した界面層を備えている。その界面層は、反射層とバリア層の間、または反射層と腐食保護層の間の接着を促進するであろう。界面層は、反射層の、性能強化コーティングとのガルバニック適合性、またはバリア層の、反射層とのガルバニック適合性も確保することがある。そのバリア層は、反射層と基体の間のガルバニック適合性を確保することがある。
【００５０】
代表的なバリア層としては、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＡｌＳｉＮ、ＴｉＯ2、ＤＬＣ（ダイヤモンド状炭素）、Ａｌ、ＣｒＮ、およびＳｉxＮyＯzが挙げられる。バリア層の厚さは、１００ｎｍから５０μｍの範囲、または５００ｎｍから１０μｍの範囲、または１μｍから５μｍの範囲にあるであろう。バリア層の厚さを決定するための基準の１つは、物品が塩水噴霧試験に耐えなければならない時間数である。塩水噴霧試験の期間が長いほど、バリア層の要求される厚さは大きくなる。２４時間の塩水噴霧試験について、１０μｍのバリア層が十分であることが分かった。そのバリア層の厚さは、光学素子の形状を歪めずに、温度変化に順応するように調節することもできる。熱応力は、動作温度範囲が増加するにつれて増加し、よって、大きい温度変動を経験する配備環境における形状歪みを避けるために、より薄いバリア層が推奨される。
【００５１】
性能強化コーティングと反射層の間に位置する代表的な界面層としては、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ合金（例えば、ニクロム（Ｎｉｃｒｏｍｅ（商標）））、Ｎｉ−Ｃｕ合金（例えば、モネル（Ｍｏｎｅｌ（商標）））、Ｔｉ、ＴｉＯ2、ＺｎＳ、Ｐｔ、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＡｌＯxＮy、Ｂｉ、Ｂｉ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2、ＳｉＯxＮy、ＤＬＣ（ダイヤモンド状炭素）、ＭｇＦ2、ＹｂＦ3、およびＹＦ3の１つ以上が挙げられる。その界面層の厚さは、０．２ｎｍから２５ｎｍの範囲にあってよく、その厚さ範囲（例えば、０．２ｎｍから２．５ｎｍ、または０．２ｎｍから５ｎｍ）の下端は、界面層が金属であるときに適切であり（反射コーティングを通過する光の寄生吸収を防ぐために）、その厚さ範囲（例えば、２．５ｎｍから２５ｎｍ、または５ｎｍから２５ｎｍ）の上端は、界面層が誘電体であるときに適している。
【００５２】
図３は、光学素子の１つの実施の形態を示している。光学素子１０は、基体２０、性能強化コーティング４０、および反射コーティング７５を備えている。図４は、光学素子の別の実施の形態を示している。光学素子１２は、基体２０、性能強化コーティング４０、および反射コーティング７５を備えており、この反射コーティング７５は反射金属層６０および１つ以上の調整層８０を含む。図５は、光学素子のさらに別の実施の形態を示している。光学素子１４は、基体２０、性能強化コーティング４０、および反射金属層６０と、調整層８０と、界面層５０および７０と、保護層９０とを含む反射コーティング７５を備えている。光学素子１４は、基体２０と性能強化コーティング４０の間に界面層３０をさらに備えている。層３０、５０、７０、７５、および９０のいずれかまたは全ての層が随意的である。その光学素子は、界面層を備えなくても、または１つ以上の界面層を備えても、または２つ以上の界面層を備えても、または３つ以上の界面層を備えてもよい。２つ以上の界面層が存在する場合、それらは、同じまたは異なる組成を有してよい。
【００５３】
図６は、基体と性能強化コーティングの間に接着層およびバリア層を備える実施の形態を示している。図６において、基体はＴ６  ６０６１−Ａｌであり、性能強化コーティングは、ダイヤモンド旋盤仕上げ過程による仕上げを可能にするのを確実にするために３０μｍの最小厚を有するＡｌまたはＡｌ合金である。仕上げ面が説明の目的で示されており、薄膜反射積層体として特定されている反射コーティングは、仕上げ面と直接接触している。
【００５４】
図７は、性能強化コーティングがＡｌ2Ｏ3の介在層を含む実施の形態を示している。図７において、基体はＴ６  ６０６１−Ａｌであり、光学素子は、性能強化コーティングと基体の間に接着層を備えている。ＡｌまたはＡｌ合金は、腐食保護物質であり、性能強化コーティングの三層中に存在し、ここで、腐食保護物質の最上層は、ダイヤモンド旋盤仕上げ過程による仕上げを可能にするのを確実にするために３０μｍの厚さを有する。仕上げ面が説明の目的で示されており、薄膜反射積層体として特定されている反射コーティングは、仕上げ面と直接接触している。
【００５５】
光学素子の製造は、基体上に性能強化コーティングを形成する工程、その性能強化コーティング上に反射コーティングを形成する工程、および随意的に、界面層、バリア層、および保護層を形成する工程を有してなる。
【００５６】
光学素子の製造は、物質を上に堆積させる前に、基体表面の処理を含むこともある。基体表面の処理により、基体表面が洗浄される、欠陥または不純物が除去される、および／または基体表面が平滑になるであろう。基体表面の処理は、基体表面を加熱する工程、基体表面を研磨する工程、基体表面をプラズマまたはイオンビームに暴露する工程、またはダイヤモンド旋盤仕上げする工程を含むことがある。１つの実施の形態において、基体表面の処理は、８０〜１１０℃で１〜２時間加熱する工程を含む。別の実施の形態において、基体表面の処理は、１５〜３０分間のイオン衝撃を含む。加熱およびイオン衝撃は、基体をダイヤモンド旋盤仕上げした後に行ってよい。研磨は、基体をダイヤモンド旋盤仕上げした後であって、基体の加熱またはイオン衝撃の前に行ってよい。
【００５７】
基体表面の処理により、表面の粗さが低下し、より平らな表面が生じる。処理された基体表面のＲＭＳ（二乗平均平方根）粗さは、６０Å未満、または５０Å未満、または４０Å未満であることがある。処理された基体表面のＲＭＳ平坦性は、０．０５波ＲＭＳ未満、または０．０４波ＲＭＳ未満、または０．０３波ＲＭＳ未満、または０．０２波ＲＭＳ未満であることがある。ここに用いたように、平坦性は、表面を探査するための６３２．８ｎｍの波長を有する光を使用する干渉計により決定されるような、表面の平滑性を称する。表面の干渉解析において、平坦性は、干渉縞を計数することによって評価される。２つの縞は、探査光の波長に対応し、表面の平坦性を特徴付けるためにここに用いられる次元「波」を画成する。
【００５８】
前記性能強化コーティングは、基体の処理された表面に形成されても、または未処理の表面に形成されてもよい。性能強化コーティング、バリア層、界面層、反射層、調整層、および保護層は、スパッタリング、物理的気相堆積、蒸発、プラズマイオン支援堆積、または化学的気相堆積により堆積されてもよい。例示の低圧マグネトロンスパッタリングプロセスが、その開示がここに引用される、米国特許第５５２５１９９号明細書に記載されている。線源と一緒のチャンバ「オーバー」ポンピングおよびガス工具構成により、低圧スパッタリングが可能になり、緻密な反応性膜および非反応性膜の堆積を行うことができる。例えば、ＭｇおよびＡｌの同時スパッタリング、または所定の組成のアルミニウム合金標的からのスパッタリングを使用して、ＡｌまたはＡｌ合金基体とのＣＴＥ一致を向上させることができる。低圧マグネトロンスパッタリングプロセスを使用して、界面層および／または保護層を提供するために、Ａｌおよび他の元素の窒化物、酸化物、または酸窒化物化合物を形成することもできる。その膜の密度は、堆積速度、表面のイオン衝撃、または表面のプラズマへの暴露により、影響し得る。遅い堆積速度は、より緻密で、より欠陥のない層を与える。性能強化コーティングの堆積速度は、１０Å／秒未満、または５Å／秒未満、または２Å／秒未満であってよい。アルミニウムまたはアルミニウム合金コーティングのその場の平滑化は、イオン衝撃またはプラズマへの暴露により行うことができる。表面のアルゴンイオン衝撃が、コーティング堆積前に使用され、ある場合には、Ｎｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｔｉ、Ａｌ2Ｏ3、ＢｉまたはＢｉ2Ｏ3の接着層を使用して、基体／コーティング界面での結合を改善してもよい。表面の調製は適切な接着を得るために重要であり、残留する加工汚染物を除去するために、配慮し、注意するべきである。
【００５９】
性能強化コーティングのための特定の組成が一旦特定されたら、その所定の組成のスパッタリング標的を製造し、所望のコーティングをスパッタリングするために使用する。基体表面はコーティングの形態に影響するので、できるだけ平滑かつ欠陥がないようにするために、上述したように基体表面を処理することが好ましい。特徴的に平滑な表面形態を有する薄膜、例えば、Ａｌ2Ｏ3を、堆積中に層の積層体に挿入することができる。しかしながら、そのような層は、堆積後仕上げ工程において除去されることが見込まれる材料の深さより下に残る必要がある。基体表面での高角度イオン衝撃を使用して、形態を最適化しても差し支えない。
【００６０】
性能強化コーティング、バリア層、界面層、反射層、調整層、および／または保護層は、必要に応じて、欠陥を最小にするために、堆積中に緻密化してもよい。緻密化技術としては、堆積中のイオンまたはプラズマ衝撃、スパッタリング標的からの高角度堆積の最小化（例えば、線源マスキングによる）、または基体上に形成された層の積層体への１つ以上の緻密化層の含有が挙げられる。緻密化技術は層を平滑化することもある。イオンまたはプラズマ衝撃は、不活性ガス（例えば、Ａｒ、Ｋｒ、Ｈｅ）から形成されたイオンまたはプラズマを使用してよい。１つの実施の形態において、堆積中の表面のイオン衝撃は、０．５から１ｍＡ／ｃｍ2の平均Ａｒイオンビーム密度および３０ｅＶから６０ｅＶの平均Ａｒイオンエネルギーを使用する。
【００６１】
堆積後、性能強化コーティングの表面を仕上げて、粗さを低下させてもよい。仕上げは、ダイヤモンド旋盤仕上げおよび／または研磨を含んでよい。性能強化コーティングの厚さは、基体の表面に損傷を与えずに、性能強化コーティングのダイヤモンド旋盤仕上げを可能にするのに十分に大きいように設計される。性能強化コーティングの仕上げ面は、５０Å未満、または４０Å未満、または３０Å未満、または２０Å未満、または１５Å未満、または１０Å未満のＲＭＳ粗さを有することがある。性能強化コーティングの仕上げ面の山対谷（ＰＶ）粗さは、５０ｎｍ未満、または４０ｎｍ未満、３０ｎｍ未満、１０〜５０ｎｍの範囲、１０〜４０ｎｍの範囲、または１０〜３０ｎｍの範囲にあることがある。性能強化コーティングの仕上げ面のＲＭＳ平坦性は、０．０５波ＲＭＳ未満、または０．０４波ＲＭＳ未満、または０．０３波ＲＭＳ未満、または０．０２波ＲＭＳ未満であろう。性能強化コーティングの仕上げ面の山対谷（ＰＶ）形状は、０．４０波未満、０．３０波未満、または０．２０波未満であろう。
【００６２】
基体または性能強化コーティングの研磨は、コロイドシリカ媒質を含む研磨配合物の塗布を含むことがある。このコロイドシリカ媒質は、液体中のコロイドシリカの溶液または懸濁液であってよい。そのコロイドシリカは、０．０１μｍ〜０．１０μｍの範囲、または０．０１μｍから０．０５μｍの範囲、または０．０１μｍ〜０．０３μｍの範囲、または０．０２μｍ〜０．０５μｍの範囲にある平均粒径を有することがある。コロイドシリカ媒質の液体成分は、アルコールを含んでよい。そのアルコールは、エチレングリコールまたはプロピレングリコールなどのジオールまたはグリコールであってよい。その液体媒質は水をさらに含んでよい。１つの実施の形態において、コロイドシリカ媒質は、２５質量％〜５０質量％のコロイドシリカ、５質量％〜５０質量％のアルコール、および２５質量％〜６５質量％の水を含む。１つの実施の形態において、コロイドシリカ媒質は、３０質量％〜４５質量％のコロイドシリカ、５質量％〜４０質量％のアルコール、および２０質量％〜６０質量％の水を含む。１つの実施の形態において、研磨配合物は、３５質量％〜４０質量％のコロイドシリカ、１０質量％〜３５質量％のアルコール、および２５質量％〜５５質量％の水を含む。代表的なコロイドシリカ媒質としては、Ａｌｌｉｅｄ  Ｈｉｇｈ  Ｔｅｃｈ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｉｎｃ．（カリフォルニア州、ランチョドミンゲス所在）からの製品番号１８０−４００１５、１８０−４００１０、１８０−４００００、１８０−２００１５、１８０−２００１０、および１８０−２００００が挙げられる。
【００６３】
前記研磨配合物は、アルミナ懸濁液をさらに含むことがある。そのアルミナ懸濁液は、懸濁媒質中にコロイドアルミナを含む。そのコロイドアルミナは、０．０１μｍ〜０．１０μｍの範囲、または０．０２μｍから０．０８μｍの範囲、または０．０３μｍ〜０．０６μｍの範囲にある平均粒径を有することがある。アルミナ懸濁液の懸濁媒質は、アルコールを含んでよい。そのアルコールは、エチレングリコールまたはプロピレングリコールなどのジオールまたはグリコールであってよい。そのアルミナ懸濁液はコロイドシリカも含んでよい。そのコロイドシリカは、０．０１μｍ〜０．１０μｍの範囲、または０．０１μｍから０．０５μｍの範囲、または０．０１μｍ〜０．０３μｍの範囲、または０．０２μｍ〜０．０５μｍの範囲にある平均粒径を有することがある。１つの実施の形態において、アルミナ懸濁液は、１質量％〜３０質量％のコロイドアルミナ、１質量％〜３０質量％のコロイドシリカ、および５質量％〜４０質量％のアルコールを含む。別の実施の形態において、アルミナ懸濁液は、５質量％〜２５質量％のコロイドアルミナ、５質量％〜２５質量％のコロイドシリカ、および１０質量％〜３５質量％のアルコールを含む。さらに別の実施の形態において、アルミナ懸濁液は、５質量％〜２０質量％のコロイドアルミナ、５質量％〜２０質量％のコロイドシリカ、および１０質量％〜３０質量％のアルコールを含む。代表的なアルミナ懸濁液としては、Ｂｕｅｈｌｅｒ（イリノイ州、レークブラフ所在）から入手できる製品番号４０１００８４、４０６３７７０３２、および４０６３８００６４が挙げられる。
【００６４】
前記研磨配合物は、必要に応じて、界面活性剤（例えば、７Ｘ  Ｍｉｃｒｏｓｏａｐ（ＭＰ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓ（カリフォルニア州、サンタアナ所在）から入手できる））を含んでよい。
【００６５】
前記研磨配合物の組成および成分の相対的比率は、研磨配合物のｐＨを制御するために調節してよい。その研磨配合物のｐＨは、少なくとも８．０、または少なくとも８．５、または８．０と１０．０の間、または８．５と９．５の間、または８．７５と９．２５の間であってよい。その研磨配合物による研磨は、性質が化学的かつ機械的である。穏やかな塩基性条件を提供するためにｐＨを制御すると、基体表面および／または性能強化コーティングの表面上に形成することがある酸化アルミニウムを含む表面酸化物の化学溶解が促進される。
【００６６】
１つの実施の形態において、前記研磨配合物は、６０質量％〜９０質量％のコロイドシリカ媒質、５質量％〜３０質量％のアルミナ懸濁液、および０〜５質量％の洗浄剤を含む。別の実施の形態において、前記研磨配合物は、７０質量％〜８５質量％のコロイドシリカ媒質、１０質量％〜２５質量％のアルミナ懸濁液、および０〜５質量％の洗浄剤を含む。さらに別の実施の形態において、前記研磨配合物は、７５質量％〜８０質量％のコロイドシリカ媒質、１５質量％〜２０質量％のアルミナ懸濁液、および０〜５質量％の洗浄剤を含む。
【００６７】
１つの実施の形態において、前記研磨配合物は、アルミナ懸濁液を含まず、少なくとも９０質量％のコロイドシリカ媒質および０〜５質量％の洗浄剤を含む。別の実施の形態において、前記研磨配合物は、アルミナ懸濁液を含まず、少なくとも９５質量％のコロイドシリカ媒質および０〜５質量％の洗浄剤を含む。
【００６８】
前記研磨配合物は、研磨パッドに塗布してもよい。このパッドは、基体または性能強化コーティングの表面と一致するように設計されることがある。その研磨パッドは、絹、ピッチ、ワックス、樹脂、Ｐｏｌｉｔｅｘ（商標）、フェルトポリウレタン、および／または当該技術分野で公知の他のパッド材料から構成してよい。他の研磨技術としては、磁性仕上げおよびイオンビームミリングを含む確定的研磨方法が挙げられる。性能強化コーティングの厚さは、下にある基体、または存在する場合には、下にある界面層の表面を暴露せずに、ダイヤモンド旋盤仕上げ後でさえ、確定的研磨を可能にするのに十分である。研磨は、基体または性能強化コーティングの表面上に形成する酸化物を除去するであろう。当該技術分野で公知のように、ダイヤモンド旋盤仕上げは、表面上に周期的構造を生じることがある。研磨は、ダイヤモンド旋盤仕上げにより生じる周期的構造を除去するであろう。
【００６９】
反射コーティングが性能強化コーティングと直接接触している場合、この反射コーティングを、性能強化コーティングの未仕上げまたは仕上げ面上に形成してもよい。
【００７０】
１つの態様において、本記載は、光学素子を形成して、その耐食性および耐久性を改善する方法であって、金属および金属合金基体からなる群より選択される基体を提供する工程；その基体を６０〜１００Åの範囲の表面粗さまでダイヤモンド旋盤仕上げする工程；そのダイヤモンド旋盤仕上げされた基体の表面を１０〜２５Åの範囲の粗さまで研磨する工程；１〜２時間の範囲の時間に亘り８０℃から１１０℃の範囲の温度にその基体を加熱する工程；１５〜３０分の範囲の時間に亘りその基体を不活性ガスでイオン衝撃する工程；低圧マグネトロンスパッタリングを使用して、イオン衝撃した基体の表面上に性能強化物質の１つ以上の層を堆積させ、それによって、少なくとも３０μｍの厚さを有する性能強化コーティングを形成する工程；その性能強化コーティングをダイヤモンド旋盤仕上げする工程；および８．９から９．２の範囲のｐＨを有するグリコール系コロイドシリカ媒質を使用して、性能強化コーティングを研磨し、それによって、２５Å未満のＲＭＳ表面粗さを有する性能強化コーティングのダイヤモンド旋盤仕上げ面を形成する工程を有してなる方法に関する。
【００７１】
別の態様において、前記方法は、その基体の上面に５ｎｍから５０ｎｍの範囲の厚さを有する接着層を堆積させる工程；その接着層の上面に性能強化物質の第１の層を堆積させる工程；その性能強化物質の第１の層の上面に１００ｎｍ以上の厚さを有する第１のＡｌ2Ｏ3層を堆積させる工程；その第１のＡｌ2Ｏ3層の上面に性能強化物質の第２の層を堆積させる工程；その性能強化物質の第２の層の上面に１００ｎｍ以上の厚さを有する第２のＡｌ2Ｏ3層を堆積させる工程；およびその第２のＡｌ2Ｏ3層の上面に性能強化物質の第３の層を堆積させる工程を含む。
【００７２】
１つの実施の形態において、本記載による光学素子は、４００ｎｍから１７００ｎｍの波長範囲に亘り少なくとも９４％の反射率を有する。別の実施の形態において、その光学素子は、８００ｎｍから１７００ｎｍの波長範囲に亘り少なくとも９６％の反射率を有する。
【実施例】
【００７３】
以下の実施例は、ここに記載された光学素子およびその製造方法により提示される利益の例証となる。その実施例は、本記載または請求項の範囲を制限する意図はない。
【００７４】
図８は、Ｔ６  ６０６１−Ａｌ基体物質の双方向反射率分布関数（ＢＤＲＦ）を示している。その双方向反射率分布関数は、表面の平滑性の尺度である。Ｔ６  ６０６１−Ａｌ基体物質の２つのサンプルの双方向反射率分布関数が、図８に示されている。サンプル１は、ダイヤモンド旋盤仕上げした表面を有するＴ６  ６０６１−Ａｌサンプルである。サンプル２は、ダイヤモンド旋盤仕上げし、次いで、グリセロール中にコロイドシリカ（Ａｌｌｉｅｄ  Ｈｉｇｈ  Ｔｅｃｈ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．からの製品番号１８０−４００００）を含む研磨配合物で研磨したＴ６  ６０６１−Ａｌサンプルである。サンプル１のＢＤＲＦは、広いバックグラウンドおよび一連の急なピークを示している。急なピークは、ダイヤモンド旋盤仕上げ過程中に基体物質の表面に形成する周期的構造に起因する。周期的表面特徴構造の生成は、ダイヤモンド旋盤仕上げの公知の結果である。広いバックグラウンドの強度は、基体の表面上の非周期的粗さからの散乱に起因する。サンプル２のＢＤＲＦにおいて、周期的特徴構造はなく、バックグラウンドの強度も減少している。その結果は、基体のダイヤモンド旋盤仕上げ面を、グリコール中にコロイドシリカを含む研磨配合物で研磨すると、ダイヤモンド旋盤仕上げ過程により生じた周期的表面特徴構造が除去され、その面の全体的な粗さが低下することを示している。
【００７５】
図９は、Ｔ６  ６０６１−Ａｌ基体物質のいくつかのサンプルのパワースペクトル密度（ＰＳＤ）曲線を示している。このパワースペクトル密度曲線は、表面のＲＭＳ粗さの尺度である。より詳しくは、ＲＭＳ表面粗さは、パワースペクトル密度曲線の下の面積の平方根に比例する。５つのサンプルのパワースペクトル密度曲線が、図９に示されている。これらのサンプルの寸法は、１インチ×１インチ（約２．５４ｃｍ×２．５４ｃｍ）であった。サンプル３、４、および５は、研磨されず、性能強化コーティングを備えていない、ダイヤモンド旋盤仕上げ面を有するＴ６  ６０６１−Ａｌ基体物質に対応する。サンプル６および７は、グリコール系コロイドシリカ媒質で研磨し、ダイヤモンド旋盤仕上げを可能にするのに十分な厚さを有するＡｌの層で被覆された、ダイヤモンド旋盤仕上げ面を有するＴ６  ６０６１−Ａｌ基体物質に対応する。このＡｌの層は、性能強化コーティングを構成し、Ａｌ金属標的を使用した低圧マグネトロンスパッタリングによって形成した。堆積後、Ａｌコーティングをダイヤモンド旋盤仕上げし、グリコール系コロイドシリカ媒質で研磨した。図９の表示の付いていない曲線は、装置の応答関数であり、サンプルに対応していない。
【００７６】
サンプル３〜５のＰＳＤ曲線に観察される構造ピークは、ダイヤモンド旋盤仕上げ過程により生じた周期的表面特徴構造に対応する。サンプル３〜５は、光学素子を形成するために現在使用されている基体物質に典型的な例である。この基体の高い表面粗さは、基体上に形成される反射コーティングの粗さの増加をもたらし、性能強化コーティングがないことにより、図１および２に示されたタイプの腐食および不具合を促進する。先に示したように、研磨により、Ｔ６  ６０６１−Ａｌ基体から周期的構造を除去することができるが、研磨から得られる仕上げの平滑性を制限する金属間粒子の存在のために、全体的な粗さは依然として高い。
【００７７】
周期的特徴構造はサンプル６および７にはなく、バックグラウンドの散乱強度は、サンプル３〜５に観察された強度より著しく低い。このＰＳＤの結果は、性能強化コーティングが基体上に備わる場合、反射コーティングに、ずっと平滑な表面が得られることを示している。サンプル６および７に含まれるＡｌ性能強化コーティングには、Ｔ６  ６０６１−Ａｌに存在した金属間粒子がなく、したがって、より低い（より平滑で、より低い粗さ）の仕上げまで研磨することができる。
【００７８】
図１０は、１インチ×１インチ（約２．５４ｃｍ×２．５４ｃｍ）のＴ６  ６０６１−Ａｌ基体上のＡｌ腐食保護層の表面の二次電子顕微鏡画像（左の図）およびその画像から得た表面の３Ｄモデル（右の図）を示している。この画像の解析は、ＲＭＳ表面粗さが１５．３Åであり、山対谷粗さが１６３．１Åであることを示している。性能強化コーティングの表面の品質は、標準的なＴ６  ６０６１−Ａｌ基体のものよりずっと優れている。したがって、性能強化コーティングの表面上に形成された反射コーティングは、より平滑な表面を有し、その性能強化コーティングの表面は、標準的なＴ６  ６０６１−Ａｌ基体ほど腐食を受けやすいどころではないので、性能強化コーティングの表面上に形成された反射コーティングは、亀裂および腐食に関連する他の損傷をずっと受けにくい。
【００７９】
図１１は、Ｔ６  ６０６１−Ａｌ基体および性能強化コーティングを備えた光学素子の外観を示している。性能強化コーティングは、Ａｌであり、ダイヤモンド旋盤仕上げにより仕上げた。この素子の外観は、温度サイクルの異なる時点で示されている。パネル（ａ）は、真空室の外部の周囲温度での素子の外観を示している。山対谷（ＰＶ）形状は０．２４３波であると測定され、ＲＭＳ形状は０．０４５波であると測定された。パネル（ｂ）は、真空下で−７０℃に冷却された最の素子の外観を示している。山対谷（ＰＶ）形状は０．２５９波であると測定され、ＲＭＳ形状は０．０５２波であると測定された。パネル（ｃ）は、その温度から周囲温度に戻された際の真空下の素子の外観を示している。山対谷（ＰＶ）形状は０．２５３波であると測定され、ＲＭＳ形状は０．０４７波であると測定された。この素子を、第２の熱サイクルにおいて、真空下で−７０℃に冷却し、真空下で周囲温度に戻した。ＲＭＳ形状は、第２の熱サイクルにおいて、−７０℃で０．０４３波、周囲温度で０．０４６波と測定された。
【００８０】
比較のために、図１２は、性能強化コーティングを備えていないベースとなるＴ６  ６０６１−Ａｌ基体の外観を示している。その基体の表面をダイヤモンド旋盤仕上げした。パネル（ａ）は、真空室の外部の周囲温度での素子の外観を示している。山対谷（ＰＶ）形状は０．２４７波であると測定され、ＲＭＳ形状は０．０３７波であると測定された。パネル（ｂ）は、真空下で−７０℃に冷却された最の素子の外観を示している。山対谷（ＰＶ）形状は０．２５０波であると測定され、ＲＭＳ形状は０．０４７波であると測定された。パネル（ｃ）は、その温度から周囲温度に戻された際の真空下の素子の外観を示している。山対谷（ＰＶ）形状は０．２３３波であると測定され、ＲＭＳ形状は０．０４５波であると測定された。この素子を、第２の熱サイクルにおいて、真空下で−７０℃に冷却し、真空下で周囲温度に戻した。ＲＭＳ形状は、第２の熱サイクルにおいて、−７０℃で０．０４２波、周囲温度で０．０４４波と測定された。
【００８１】
図１１および１２の結果は、性能強化コーティングおよびベースの基体の熱膨張における優れた一致を実証している。この性能強化コーティングの熱的特性は、少なくとも−７０℃ほど低い温度まで、ベースの基体の熱的特性と密接に一致する。
【００８２】
図１３は、性能強化コーティングを有する高アスペクト比のＴ６０６１  Ａｌ基体の表面の平坦性の解析を示している。この基体のアスペクト比は２５：１であり、性能強化コーティングはＡｌであった。この性能強化コーティングの表面をダイヤモンド旋盤仕上げした。そのデータは、性能強化コーティングの表面の平坦性が、０．０２±０．００３波のＲＭＳであったことを示す。
【００８３】
図１４は、異なる製造段階での様々なサンプルのＳＥＭ画像（４００倍）を示している。パネル（ａ）は、基体（Ｔ６０６１  Ａｌ）および性能強化コーティング（Ａｌ）を備えた光学素子の表面を示している。この表面は、平滑化を行わず、ダイヤモンド旋盤仕上げを行っていない、堆積後の性能強化コーティングの表面に相当する。この表面の付らさは高く、その表面に粒状物質が観察される。パネル（ｂ）は、平滑化後であって、ダイヤモンド旋盤仕上げ前の性能強化コーティングの表面を示している。この平滑化過程は、表面の品質において著しい改善をもたらす。パネル（ｃ）は、ダイヤモンド旋盤仕上げ後の平滑化された性能強化コーティングの表面を示している。その表面の粗さは、２５ÅのＲＭＳと測定された。パネル（ｄ）は、性能強化コーティングを備えていない、Ｔ６０６１  Ａｌ基体の比較のためのダイヤモンド旋盤仕上げ面の画像を示している。この表面の粗さは、７５ÅのＲＭＳと測定された。そのデータは、光学素子が性能強化コーティングを備える場合、ずっと低い表面仕上げが達成できることを示している。
【００８４】
ＤＭＬＳ（直接金属レーザ焼結）法により製造された３つのＡｌ基体サンプルに、性能強化コーティング（Ａｌ）を施した。ＤＭＬＳは、妥当な期間で複雑な軽量形状を容易に製造する加法的金属製造法である。そのＤＭＬＳサンプルは、最大密度設定を使用して、ＥＯＳ  ２８０  ＤＭＬＳ装置で製造した。これらのサンプルは、２インチ（約５．０８ｃｍ）の直径、０．３７インチ（約０．９４ｃｍ）の厚さ、およびハニカム軽量パターンを有した。これらのサンプルを焼鈍し、平行に機械加工し、熱間静水圧プレスを行った。
【００８５】
図１５は、ＤＭＬＳ法により製造された１つのサンプル基体（Ａｌ）の両面を示している。元素分析により、このＤＭＬＳサンプルは、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｎｉ、およびＦｅを不純物として含むことが判明した。ＤＭＬＳサンプルの表面分析により、大きい空隙の存在および不純物の多い領域が明らかになった（図１６）。これらの空隙および不純物は、サンプルの表面に亘り表面仕上げの著しいばらつきをもたらした。例えば、一例において、表面仕上げ（ｒｍｓ）は、測定の位置に応じて、６９Åから８２６Åまで変動した。表面仕上げのばらつきは、サンプルの中で一貫性がなかった。３つのサンプルの各々に、ダイヤモンド旋盤仕上げを行った。このダイヤモンド旋盤仕上げ過程により、サンプル間の表面仕上げの一貫性が改善され、各サンプルに亘る表面仕上げのばらつきが低下した。ダイヤモンド旋盤仕上げ後の３つのサンプルの平均表面仕上げ（ｒｍｓ）は、それぞれ、６４Å、６９Å、および７４Åであった。ダイヤモンド旋盤仕上げ後の研磨により、表面仕上げがさらに改善された（例えば、１つのサンプルについて、４５Å（ｒｍｓ）および１０４３Å（山対谷）の平均まで低下）。しかしながら、表面に空隙が依然として残り、表面仕上げのさらなる改善は不可能であった。
【００８６】
３つのサンプルに性能強化コーティング（Ａｌ）を施した。それらのサンプルに、追加の研磨を行わずに、再び、ダイヤモンド旋盤仕上げを行った。表面特性化により、空隙のない平滑面が明らかになった。１つのサンプルの平均表面仕上げは、約３７Å（ｒｍｓ）および約３５０Å（山対谷）まで改善された。他の２つのサンプルにおいて、平均表面仕上げは、約１６Å（ｒｍｓ）および約１９０Å（山対谷）まで改善された。この結果は、本開示の方法を使用して、ＤＭＬＳ法により製造された基体の表面仕上げが著しく改善されることを示す。
【００８７】
他に明記のない限り、ここに述べられたどの方法も、その工程が特定の順序で行われることを要求すると考えることは決して意図されていない。したがって、方法の請求項がその工程が従うべき順序を実際に列挙していない場合、またはそれらの工程を特定の順序に制限することが、請求項または記載に、他に具体的に述べられていない場合、どの特定の順序も暗示されることは決して意図されていない。
【００８８】
説明された実施の形態の精神または範囲から逸脱せずに、様々な改変および変更が行えることが、当業者には明白であろう。説明された実施の形態の精神および実体を含む開示の実施の形態の改変、組合せ、下位の組合せおよび変更が、当業者に想起されるであろうから、その記載は、付随する特許請求の範囲およびその同等物の範囲内に全てを含むと考えるべきである。
【００８９】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００９０】
実施形態１
基体を処理する方法において、
基体であって、該基体と組成が異なり、４０μｍから３００μｍの範囲の厚さを有する性能強化コーティングで被覆された表面を有する基体を提供する工程、
前記性能強化コーティングの表面を仕上げる工程であって、該性能強化コーティングの表面をダイヤモンド旋盤仕上げすること、および該性能強化コーティングのダイヤモンド旋盤仕上げされた表面を研磨することを含み、その仕上げる工程により、該性能強化コーティングの表面のＲＭＳ（二乗平均平方根）粗さが４０Å未満に低下する工程、
を有してなる方法。
【００９１】
実施形態２
前記基体が、Ａｌ、Ａｌの合金、Ｍｇ、またはＭｇの合金から作られる、実施形態１に記載の方法。
【００９２】
実施形態３
前記性能強化コーティングがＡｌまたはＡｌの合金から作られる、実施形態１または２に記載の方法。
【００９３】
実施形態４
前記基体がＡｌまたはＡｌの合金から作られる、実施形態３に記載の方法。
【００９４】
実施形態５
前記基体がＴ６  ６０６１−Ａｌ合金から作られる、実施形態４に記載の方法。
【００９５】
実施形態６
前記性能強化コーティングが金属間粒子を含まない、実施形態１から５いずれか１つに記載の方法。
【００９６】
実施形態７
前記研磨することが、前記性能強化コーティングの前記ダイヤモンド旋盤仕上げされた表面に、コロイドシリカおよびアルコールを有するコロイドシリカ媒質を含む配合物を施すことを含む、実施形態１から６いずれか１つに記載の方法。
【００９７】
実施形態８
前記アルコールがエチレングリコールまたはプロピレングリコールを含む、実施形態７に記載の方法。
【００９８】
実施形態９
前記コロイドシリカが０．０１μｍから０．０５μｍの範囲の平均粒径を有する、実施形態７または８に記載の方法。
【００９９】
実施形態１０
前記配合物中の前記コロイドシリカの濃度が３０質量％〜４５質量％の範囲にあり、該配合物中の前記アルコールの濃度が５質量％〜４０質量％の範囲にある、実施形態９に記載の方法。
【０１００】
実施形態１１
前記配合物が、コロイドアルミナおよび懸濁媒質を有するアルミナ懸濁液をさらに含む、実施形態７から１０いずれか１つに記載の方法。
【０１０１】
実施形態１２
前記コロイドアルミナが０．０２μｍから０．０８μｍの範囲の平均粒径を有し、前記懸濁媒質がアルコールを含む、実施形態１１に記載の方法。
【０１０２】
実施形態１３
前記アルコールがエチレングリコールまたはプロピレングリコールを含む、実施形態１２に記載の方法。
【０１０３】
実施形態１４
前記アルミナ懸濁液中の前記コロイドアルミナの濃度が１質量％〜３０質量％の範囲にあり、前記アルコールの濃度が５質量％〜４０質量％の範囲にある、実施形態１１から１３いずれか１つに記載の方法。
【０１０４】
実施形態１５
前記配合物が界面活性剤をさらに含む、実施形態７から１４いずれか１つに記載の方法。
【０１０５】
実施形態１６
前記配合物のｐＨが８．０より大きい、実施形態７から１５いずれか１つに記載の方法。
【０１０６】
実施形態１７
前記配合物のｐＨが８．０と１０．０の間にある、実施形態７から１５いずれか１つに記載の方法。
【０１０７】
実施形態１８
前記配合物のｐＨが８．５と９．５の間にある、実施形態７から１５いずれか１つに記載の方法。
【０１０８】
実施形態１９
前記仕上げる工程により、前記性能強化コーティングの表面のＲＭＳ（二乗平均平方根）粗さが３０Å未満に減少する、実施形態１から１８いずれか１つに記載の方法。
【０１０９】
実施形態２０
前記仕上げる工程により、前記性能強化コーティングの表面のＲＭＳ（二乗平均平方根）粗さが２０Å未満に減少する、実施形態１９に記載の方法。
【０１１０】
実施形態２１
前記基体の表面上に前記性能強化コーティングを形成する工程であって、該基体の表面上に性能強化物質を堆積させることを含む工程をさらに含む、実施形態１から２０いずれか１つに記載の方法。
【０１１１】
実施形態２２
前記性能強化コーティングを形成する工程が、前記腐食保護物質中に一種類以上の元素を含む標的をスパッタリングすることを含む、実施形態２１に記載の方法。
【０１１２】
実施形態２３
前記基体がＡｌから作られ、前記標的がＡｌを含む、実施形態２２に記載の方法。
【０１１３】
実施形態２４
前記性能強化コーティングを形成する工程が、前記基体の表面を６０〜１００ÅのＲＭＳの範囲の粗さまでダイヤモンド旋盤仕上げすることを含み、該基体の表面をダイヤモンド旋盤仕上げすることが、前記性能強化物質の堆積前に行われる、実施形態２１から２３いずれか１つに記載の方法。
【０１１４】
実施形態２５
前記基体のダイヤモンド旋盤仕上げされた表面を、６０Å未満のＲＭＳ粗さまで研磨する工程であって、前記性能強化物質の堆積前に行われる工程をさらに含む、実施形態２４に記載の方法。
【０１１５】
実施形態２６
前記性能強化コーティングを形成する工程が、少なくとも３０分間に亘り８０℃から１１０℃の範囲の温度に前記基体の表面を加熱することを含む、実施形態２１から２５いずれか１つに記載の方法。
【０１１６】
実施形態２７
前記性能強化コーティングを形成する工程が、少なくとも１５分間に亘り、前記基体の表面に、不活性ガスに由来するイオンを衝突させることを含む、実施形態２６に記載の方法。
【０１１７】
実施形態２８
前記性能強化コーティングの表面が、１０ｎｍから３０ｎｍの範囲の山対谷（ＰＶ）粗さを有する、実施形態１から２７いずれか１つに記載の方法。
【０１１８】
実施形態２９
前記基体の表面上に、５ｎｍから５０ｎｍの範囲の厚さを有する接着層を堆積させる工程をさらに含み、前記性能強化物質が該接着層上に堆積される、実施形態２１から２８いずれか１つに記載の方法。
【０１１９】
実施形態３０
前記接着層が、Ｍｇ、ＭｇＦ2、Ｎｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｔｉ、Ａｌ2Ｏ3、Ｂｉ、またはＢｉ2Ｏ3からなる群より選択される物質から作られる、実施形態２９に記載の方法。
【０１２０】
実施形態３１
前記基体がＭｇから作られ、前記腐食保護層がＡｌから作られる、実施形態２９または２０に記載の方法。
【０１２１】
実施形態３２
前記接着層がＭｇから作られる、実施形態３１に記載の方法。
【０１２２】
実施形態３３
前記基体がＡｌから作られ、前記性能強化コーティングがＡｌから作られ、前記方法が、前記接着層と前記性能強化コーティングの間に、アルミニウムの酸化物、アルミニウムの窒化物、およびアルミニウムの酸窒化物からなる群より選択される物質を含む絶縁層を形成する工程をさらに含む、実施形態２９に記載の方法。
【０１２３】
実施形態３４
前記性能強化物質が前記基体の全表面に満たない表面に堆積される、実施形態２１から３３いずれか１つに記載の方法。
【０１２４】
実施形態３５
前記基体が５：１超のアスペクト比を有する、実施形態１から３４いずれか１つに記載の方法。
【０１２５】
実施形態３６
光学素子において、
基体、
前記基体上の性能強化コーティングであって、該基体と組成が異なり、４０μｍから３００μｍの範囲の厚さを有し、４０Å未満のＲＭＳ（二乗平均平方根）粗さを持つ表面を有する、性能強化コーティング、および
前記性能強化コーティングの表面上の反射コーティング、
を備えた光学素子。
【０１２６】
実施形態３７
前記基体が、Ａｌ、Ａｌの合金、Ｍｇ、またはＭｇの合金から作られる、実施形態３６に記載の光学素子。
【０１２７】
実施形態３８
前記性能強化コーティングがＡｌまたはＡｌの合金から作られる、実施形態３６または３７に記載の光学素子。
【０１２８】
実施形態３９
前記基体がダイヤモンド旋盤仕上げ面を有する、実施形態３６から３８いずれか１つに記載の光学素子。
【０１２９】
実施形態４０
前記基体のダイヤモンド旋盤仕上げ面が、６０〜１００ÅのＲＭＳの範囲の粗さを有する、実施形態３９に記載の光学素子。
【０１３０】
実施形態４１
前記性能強化コーティングの表面がダイヤモンド旋盤仕上げ面である、実施形態３９または４０に記載の光学素子。
【０１３１】
実施形態４２
前記性能強化コーティングの前記ダイヤモンド旋盤仕上げ面が、３０Å未満のＲＭＳ粗さを有する、実施形態４１に記載の光学素子。
【０１３２】
実施形態４３
前記性能強化コーティングの前記ダイヤモンド旋盤仕上げ面が、２０Å未満のＲＭＳ粗さを有する、実施形態４１に記載の光学素子。
【０１３３】
実施形態４４
前記性能強化コーティングの前記ダイヤモンド旋盤仕上げ面が、１０〜２５Åの範囲のＲＭＳ粗さを有する、実施形態４１に記載の光学素子。
【０１３４】
実施形態４５
前記性能強化コーティングの表面がダイヤモンド旋盤仕上げ面である、実施形態３６に記載の光学素子。
【０１３５】
実施形態４６
前記性能強化コーティングの前記ダイヤモンド旋盤仕上げ面が、３０Å未満のＲＭＳ粗さを有する、実施形態４５に記載の光学素子。
【０１３６】
実施形態４７
前記性能強化コーティングの前記ダイヤモンド旋盤仕上げ面が、２０Å未満のＲＭＳ粗さを有する、実施形態４５に記載の光学素子。
【０１３７】
実施形態４８
前記性能強化コーティングの前記ダイヤモンド旋盤仕上げ面が、１０〜２５Åの範囲のＲＭＳ粗さを有する、実施形態４５に記載の光学素子。
【０１３８】
実施形態４９
前記性能強化コーティングの前記ダイヤモンド旋盤仕上げ面が、１０〜３０μｍの範囲の山対谷粗さを有する、実施形態４８に記載の光学素子。
【０１３９】
実施形態５０
前記基体と前記性能強化コーティングの間に位置する、５ｎｍから５０ｎｍの範囲の厚さを有する接着層をさらに備えた、実施形態３６から４９いずれか１つに記載の光学素子。
【０１４０】
実施形態５１
前記接着層が、Ｍｇ、ＭｇＦ2、Ｎｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｔｉ、Ａｌ2Ｏ3、Ｂｉ、またはＢｉ2Ｏ3からなる群より選択される物質から作られる、実施形態５０に記載の光学素子。
【０１４１】
実施形態５２
前記基体がＭｇから作られ、前記性能強化コーティングがＡｌから作られる、実施形態５１に記載の光学素子。
【０１４２】
実施形態５３
前記接着層と前記性能強化コーティングの間に位置する絶縁層をさらに備えた、実施形態５０から５２いずれか１つに記載の光学素子。
【０１４３】
実施形態５４
前記絶縁層がアルミニウムの酸化物または窒化物から作られる、実施形態５３に記載の光学素子。
【０１４４】
実施形態５５
前記反射コーティングが、ゼロ価のＡｇ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｐｔ、およびＮｉからなる群より選択される物質から作られ、７５ｎｍから３５０ｎｍの範囲の厚さを有する、実施形態３６から５４いずれか１つに記載の光学素子。
【０１４５】
実施形態５６
前記反射コーティング上に位置する、ＡｌＯＮ、ＳｉＯＮ、ＹｇＦ3、ＹｂＦxＯy、ＹＦ3、およびＳｉ3Ｎ4からなる群より選択される物質から作られる保護層をさらに備えた、実施形態３６から５５いずれか１つに記載の光学素子。
【０１４６】
実施形態５７
８００ｎｍから１７００ｎｍの波長範囲に亘り少なくとも９６％の反射率を有する、実施形態３６から５６いずれか１つに記載の光学素子。
【０１４７】
実施形態５８
前記反射コーティングが反射層および調整層を含む、実施形態３６から５７いずれか１つに記載の光学素子。
【０１４８】
実施形態５９
前記性能強化コーティングと前記基体の間に界面層をさらに備えた、実施形態３６から５８いずれか１つに記載の光学素子。
【０１４９】
実施形態６０
前記界面層と前記性能強化コーティングの間にバリア層をさらに備えた、実施形態５９に記載の光学素子。
【０１５０】
実施形態６１
前記性能強化コーティングの表面が、３０Å未満のＲＭＳ粗さを有する、実施形態３６から６０いずれか１つに記載の光学素子。
【０１５１】
実施形態６２
前記性能強化コーティングの表面が、２０Å未満のＲＭＳ粗さを有する、実施形態６１に記載の光学素子。
【符号の説明】
【０１５２】
１０、１２、１４    光学素子
２０    基体
３０、５０、７０    界面層
４０    性能強化コーティング
６０    反射金属層
７５    反射コーティング
８０    調整層
９０    保護層
【図１】
2017536475.tif 000004
【図２】
2017536475.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017536475.tif 000009
【図７】
2017536475.tif 000010
【図８】
2017536475.tif 000011
【図９】
2017536475.tif 000012
【図１０】
2017536475.tif 000013
【図１１（ａ）】
2017536475.tif 000014
【図１１（ｂ）】
2017536475.tif 000015
【図１１（ｃ）】
2017536475.tif 000016
【図１２（ａ）】
2017536475.tif 000017
【図１２（ｂ）】
2017536475.tif 000018
【図１２（ｃ）】
2017536475.tif 000019
【図１３】
2017536475.tif 000020
【図１４（ａ）】
2017536475.tif 000021
【図１４（ｂ）】
2017536475.tif 000022
【図１４（ｃ）】
2017536475.tif 000023
【図１４（ｄ）】
2017536475.tif 000024
【図１５】
2017536475.tif 000025
【図１６】
2017536475.tif 000026
【国際調査報告】
2017536475.tif 000027
2017536475.tif 000028