JPS5898703A - レ−ザ光用反射鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザ発振器あるいはレーザ光カイト用の全反
射鏡に関する。以下、？：れらに用いる全反射鏡をレー
ザ光用反射鏡と略す。

レーザ光、特に赤外領域のレーザ光に対して有効な反射
鏡としては、金、銀、銅あるいはアルミニウムなどの金
属を反射材として用いることが多い。その場合、レーザ
の発振モードを屡−にするため、あるいはガイドするレ
ーザ光の収束をよくするため、レーザ光用反射鏡の平面
度、反射率およびレーザ光用反射鏡の設定に厳しい条件
が求められる。

従来、レーザ光用反射鏡は銅製反射＠または銅基板に高
反射率層をコーティングしたものか多く用いられている
。しかしなから、銅および銅合金の比重は約９と大きく
、このため、大型の高精度のレーザ光用反射鏡を作製し
ようとすると１反射鏡の重量は大きくなり、研磨は困難
になる。！、た、作製したレーザ光用反射鏡を装置内に
組込む場合も、レーザ光用反射鏡′の重量による光学系
の歪を小さくするため、レーザ光用反射鏡の保持系を中
心にレーザを使用する機器が大型化する欠点があった。

このため２レ一ザ光用反射鏡を軽量化するためにアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金を用いることが考えられ
る。しかし、アルミニウムは軟かく、良質の研磨面を得
にくく、またアルミニウム基板に、金、銀あるいは銅な
どの高反射率層を直接コーティングしても、強い密着力
が得られず、レーザ光用反射鏡を装置に組込む途中ある
いはレーザ光の照射時に反射材が剥離しやすい欠点がお
った。

本発明はこれらの難点を解消するもので、アルミニウム
あるいはアルミニウム合金を反射鏡基板に用い、さらに
その上に密着性の良い高反射率層をコーティングするこ
とによシ、軽量で、高反射率ソ、レーザ光による損傷閾
値の高いレーザ光用反射鏡を提供するものである。

アルミニウムおるいはアルミニウム合金に。

金、銀あるいは銅のような高反射率層を直接密着性良く
被覆することはアルミニウムの酸化膜のため困難であｐ
、耐食性の観点からも好ましくないので、アルミニウム
基板および反射層のいずれとも密着良く、また鏡面研磨
しやすい中間層の材料とその被覆方法を検討した結果、
例えば、電気めっきによるニッケルあるいはニッケル合
金中間層を被覆することによυ、目的を達しうろことを
見出した。

即ち、本発明は、アルミニウムあるいは、アルミニウム
合金の反射鏡一基板上にニッケルあるいは、ニッケル合
金の中間層を単層または複数層被覆し、鏡面研磨後、さ
らに、その上に金、銀あるいは銅などの高反射率層を形
成して成るレーザ光用反射鏡を骨子としている。

第１図を用いて本発明のレーザ光用反射鏡を製造する方
法の一例を説明する。

先ず、アルミニウムまたはアルミニウム合金の金属基板
１を機械研磨する。電気めっきの前処理として１４〜２
０％塩酸、１〜２チ硝酸の酸溶液に基板１を浸漬する。

このアルミニウムあるいはアルミニウム合金に対して密
着性のよいニッケルあるいはニッケル合金めっきを行な
う方法は特に限定されるものではないが、一般的には、
予めアルカリなどにより表面の汚れ、油分などを除去す
ることが好ましい。また、その後、スマット除去の目的
で硝酸中に浸漬して、より清浄表面とすることもある。

これらの操作は、ことに特殊なものでは゛ないが、扱う
素材の疵、汚れ、材質、熱処理により適宜、条件を選択
する必要かある。例えば純度９９．５４以上のアルミニ
ウムを素材とする場合には、スマット除去は必須ではな
いが多くのアルミニウム合金の場合にはスマット除去を
行なうことが望ましい。

続いてニッケルあるいは、ニッケル合金の中間層２を電
気めっきで、単層あるいは複数層被覆する。中間層２を
エメリー紙で予備研磨し、さらにアルミナまたは、ダイ
ヤモンドペーストで錠面研磨する。洗浄および乾燥を十
分に行なった後、真空蒸着、イオンブレーティングある
いはスパッタ法で、金、銀あるいは銅の高反射率層３を
被覆し、レーザ光用反射鏡とする。

このアルミニウムあるいはアルミニウム合金を基板とし
たレーザ光用反射鏡を装置に組込むため、あるいはレー
ザ照射時に安定して使用するためには、高反射率層をア
ルミニウムあるいはアルミニウム合金基板に、安定して
密着させることが必要であり、このためニッケルわるい
はニッケル中間層と基板の密着性について各種電気めっ
きを検討した。

第１表に、各種ニッケルおよびニッケル合金のアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金への電気めっきの試験と、
密着性試験の結果をまとめた。−密着性試験は厚さ３閣
、幅５０ｍｍ、長さ５０覇の板状のアルミニウムまたは
アルミニウム合金の試験片に電気めっきをした後試験片
を１８０°にＵ字曲け、〜めつ＠　Ｉｉ！の剥離から、
良否を判定した。

スルファミン酸浴を用いニッケルめっきしたアルミニウ
ム板の曲は試験の結果、めつきｌ−の剥離は見られず非
常に良好なめっきが得られた。

このニッケルめっき面に直径３ｗｎφの黄銅棒を半田例
し、アルミニウム板と黄銅棒を試験機のチャックにつけ
、引張シ試験を行なった結果、アルミニウムとニッケル
めっき面の剥離までの応力は約１２０　Ｋｇ／ｃｒｎ２
であシ、アルミニウム基板に対し良い密着力が得られて
いる。アルミニウム面にニッケルめっきした後、さらに
その上に、金、銀、銅を真空蒸着、イオンブレーティン
グあるいはスパッタ法でコーティングした構造のレーザ
光用反射鏡は、装置に組込むなどの場合、操作中に、剥
離することなく、実用上支障なかった。

このニッケルめつきＩｆｌは、めっき中あるいは３００
℃の加熱を行なっても、ふくれなどの欠陥はみられず、
たとえ高出力レーザ光の照射によりレーザ光用反射鏡の
温度上昇が起っても、安定したレーザ光用反射鏡基板と
して用いることができる。

また、中間層として塩化物−フッ化物浴によるニッケル
ースズ合金も、同様に曲げ試験によるめっき層の剥離も
なく、アルミニウム基板に対し密着性が極めて良好であ
った。第１表のニッケルースズめつきの条件では、３５
％ニッケルー６５％スズ合金層が得られ、ニッケル合金
として耐食性に優れ、鏡面光沢めっきが得やすく、鏡面
研磨しやすい利点があシ、２８０℃の加熱時においても
ふくれなどのめつき欠陥は見らｒしず、レーザ光用反射
鏡基板として、非常に潰れている。スルファミン酸浴に
よるニッケルめっき層あるいは塩化物−フッ化物浴によ
るニッケル合金層は、アルミニウム基板と較べ、アルミ
ナあるいはダイヤモンドペーストを用い鏡面研磨しやす
く、平滑なレーザ光用基板が得られる。

またワット浴やホウフッ化浴によるニッケルめっき層も
、めっきの一部が剥離することはあるものの、このよう
なニッケルめ゛っき層を設けずに直接高反射層を設けた
ものに比べ、密着性は十分高く、実用上何ら支障はな、
いものである。

このようにしてアルミニウムまたはアルミニウム合金基
材にニッケルまたはニッケル合金層を設けたこれらの基
板の洗浄および乾燥を十分に行なった後金、銀あるいは
銅の高反射率層を真空蒸着、イオンプレーゲイ／グある
いはスパッタ法で被覆を行なう。これらは、いずれも真
空系を用いるので、高反射率層の中に酸化物等の異物を
混入することがなく、密着性のある理想的な膜を作るこ
とができ、また高反射率物質の析出粒子が微細で平滑で
その表面性が良い。

真空度は１０　”　Ｔｏｒｒ　　以下であれば目的を達
成することが可能である。但し、析出のための装置に゛
よっては、その範囲がさらに高真空な領域に移行したシ
、あるいは、その逆の方向に移行じたりすることは有シ
得るので、その条件は厳密には設備、材料などによって
選択されるべきである。しかしなから、いずれの方式に
おいても１０−２Ｔｏｒｒ　　以上においては析出粒子
が粗高反射層はさらに密着性を上げる目的で熱処理を受
けることがある。これは、例えば真空中で２００℃１時
間と言う程度の条件が挙げられる。高反射層を析出させ
る際に、被処理物を加熱しながら行なうことも析出後熱
処理することと同様−有効である。

上記の具体例においてはニッケル、あるいはニッケル合
金をアルミニウムあるいはアルミニウム合金上に直接め
っきできる方法を開示しであるが、本発明においてその
適用範囲は必ずしも直接めつき−する方法に限定される
ものではなく、例えば従来よシアルミニウム上へのめっ
き方法として用いられるジンケート処理法即ち、ジンケ
ート処理の後、銅ストライクめっきを施す方法゛、ある
いはアルスタン法、ボンダル法などの部品名を冠して呼
ばれる方法などにょシ種々の金属層あるいは合金属、例
えば、亜鉛、すす、銅などの金属あるいはそれらの合金
属を設け、その上にニッケルあるいはニッケル合金層を
設けることは何等支障ない。即ち、第１図の１と２の間
に上記のような何等かの金属層あるいは合金層が存在す
ることもｓｂ得る。

実施例 厚す５１Ｗ１１直径１２ｃｒｎφのアルミニウム板（、
ｒｘｓ規、格ｊ１００’−０材）を回転研磨盤を用いて
、エメリー研磨紙ＩＯ［１０番まで仕上げた後、０．３
μｍ％のアルミナ粉末を用いてバフ仕上げを行なった。

続いて脱脂、洗浄の後、１６チ塩酸−２チ硝酸の溶液に
浸漬し、水洗後、ニッケル中間層の場合、第１表のスル
ファミン酸浴のニッケル電気めっきを行ない、ニッケル
を約４０μｍ電着させた。ニッケル合金層の場合。

第１表のニッケルースズめっきを行ない６５％ニッケル
ー６５％スズ合金を約４０μｍ電着させた。

その後、ニッケルあるいはニッケル合金属をダイヤモン
ドペーストを含浸した自動研磨盤により、約１０μｍ厚
さになるまで鏡面研磨した。

洗浄および乾燥を十分に行なった後高反射率層として、
金および銀について、真空蒸着およびスパッタ法を用い
それぞれ１μｍ被覆したレーザ光用反射鏡を８種類作製
した。

真空蒸着はタングステンボートに金あるいは銀をのせ、
真空チャ／バー内の真空度を１０″″２〜１０−３Ｔｏ
ｒｒ　　とし、抵抗加熱によシ蒸発させ、反射鏡基板に
金あるいは銀をコーティングした。

スパッタリングは、直流平板マグネトロン形の装置を用
い、真空チャンバー内の真空度を１０−５Ｔｏｒｒ　　
程度まで下げ、その後１０−２〜１０−３ＴＯｒｒ　　
のアルゴンガス雰囲気に置換し、金あるいは銀のターゲ
ツト板を用い、ターゲット電圧約ｎ、５Ｋｖで、スパッ
タリングし、求射鏡基板に金あるいは銀をコーティング
した。

これらのレーザ光用反射鏡に約５００ＷのＣＯ２レーザ
光（波長１０．６μｍ）を照射し、平均９ａ５十０５チ
の反射率を得ることができた。

以上、述べたように、本発明では、機械研磨したアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金基基板に、電気めっきに
よ多安定したニッケルあるいはニッケル合金の中間層を
被覆し、この中間層を鏡面研磨した後、この上に金、銀
あるいは銅のような高反射率層を密着性良く被覆できる
ため、軽量で、レーザ光による損傷閾値の高い、かつ優
れた反射率を有するレーザ光用反射鏡を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は本発明のレーザ光用反射鏡の一具体例の断
面図である。 代理人　　内　１）　　明 代理人　　萩　原　亮　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１アルミニウムまたはアルミニウム合金の反射鏡基
   板上にニッケルまたはニッケル合金の中間層、更にその
   上に高反射率層を有する構造を特徴とするレーザ光用反
   射鏡。　　　　−（２）　　ニッケル中間層がスルファ
   ミン酸浴のニッケル電気めっきによる被覆で得られたも
   のである、特許請求の範囲第１項記載のレーザ光用反射
   鏡。 （３）　　ニッケル合金中間層かニッケルースズ合金で
   ある特許請求の範囲第１項記載のレーザ光用反射鏡。 （４）　　高反射率層が、金、銀または銅を、真空蒸着
   、イオンブレーティングまたはスパッタリングで被覆し
   たものである、特許請求の範囲第１項、第２項または第
   ３項記載のレーザ光用反射鏡。 （５）　高反射率層が、１０’−２Ｔｏｒｒ　以下の真
   空中で析出したものである特許請求の範囲第４項記載の
   レーザ光用反射鏡。