การเคลือบด้วยแสงคืออะไร

ฉายแสง - IKS PVD

การเคลือบด้วยแสงเป็นกระบวนการเคลือบผิวของชิ้นส่วนออพติคอลของฟิล์มบางหรือฟิล์มบาง ๆ ที่มีหลายชั้น (หรือขนาดกลาง) วัตถุประสงค์ของการเคลือบส่วนแสงคือการลดหรือเพิ่มการสะท้อนแสงการแยกลำแสงการแยกสีการกรองและการโพลาไรซ์ วิธีการเคลือบที่นิยมใช้กัน ได้แก่ เคลือบสูญญากาศ (ชนิดของการเคลือบทางกายภาพ) และการเคลือบสารเคมี

ภาพรวม

เคลือบคือการใช้วิธีทางกายภาพหรือทางเคมีในการชุบผิววัสดุบนชั้นโปร่งใสของอิเล็กโทรไลต์หรือเคลือบด้วยชั้นฟิล์มโลหะมีวัตถุประสงค์เพื่อเปลี่ยนการสะท้อนพื้นผิวของวัสดุและลักษณะการส่งผ่าน ในขอบเขตของแถบมองเห็นและอินฟาเรดส่วนใหญ่ของการสะท้อนแสงของโลหะสามารถเข้าถึง 78% ~ 98% แต่ไม่สูงกว่า 98% ทั้งเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์การใช้ทองแดงโมลิบดีนัมซิลิคอนและเจอร์เมเนียม ฯลฯ เพื่อทำให้เกิดแสงสะท้อนเจอร์เมเนียมและแกลเลียม arsenide สังกะสีซีลีเนียมและออปชันการส่งผ่านเป็นวัสดุหน้าต่างขาออกหรือสำหรับเลเซอร์ YAG ใช้กระจกออปติคัลธรรมดาเป็นกระจกเงา กระจกเงาออกและส่งผ่านวัสดุองค์ประกอบแสงไม่สามารถตอบสนองความต้องการของมากกว่า 99% ของกระจกสะท้อนทั้งหมด การใช้งานที่แตกต่างกันต้องการการส่งผ่านที่แตกต่างกันของกระจกออกเพื่อให้วิธีการเคลือบแสงต้องใช้ สำหรับเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ในแถบคลื่นอินฟราเรดวัสดุเคลือบที่ใช้กันทั่วไปโดยมีธาเทียฟลูออไรด์ฟลูออไรด์ฟอสฟอรัสเนียมเจอร์เมเนียม ฯลฯ สำหรับแถบอินฟราเรดใกล้เคียงหรือแถบที่มองเห็นได้ของหลอดไฟเลเซอร์ YAG วัสดุเคลือบทั่วไป ได้แก่ ซิงค์ซัลไฟด์ฟลูออรีนแมกนีเซียมไททาเนียมไดออกไซด์เซอร์โคเนีย ฯลฯ นอกเหนือจากฟิล์มสะท้อนและโปร่งแสงสูงฟิล์มพิเศษสามารถชุบเพื่อสะท้อนความยาวคลื่นและส่งผ่านได้ ไปยังความยาวคลื่นอื่นเช่นฟิล์มสเปกโตรสโคปในเทคโนโลยีการเพิ่มความถี่เป็นสองเท่าของเลเซอร์

หลักการพื้นฐานของการเคลือบด้วยแสง

การรบกวนด้วยแสงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเลนส์บาง ๆ วิธีการทั่วไปของเทคโนโลยีฟิล์มบางคือการใช้ฟิล์มบางบนพื้นผิวแก้วโดยใช้การสปัทเตอร์แบบสูญญากาศซึ่งใช้ในการควบคุมการสะท้อนและการสลายตัวของแผ่นฐานไปยังลำแสงที่เกิดขึ้นเพื่อให้ตรงกับความต้องการที่แตกต่างกัน เพื่อลดการสูญเสียการสะท้อนแสงบนพื้นผิวของชิ้นส่วนแสงและปรับปรุงคุณภาพการฉายภาพเคลือบฟิล์มอิเล็กทริกแบบโปร่งใสหลายชั้นหรือหลายชั้น ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีเลเซอร์มีความต้องการที่แตกต่างกันสำหรับการสะท้อนแสงและการสลายตัวของชั้นฟิล์มซึ่งจะช่วยส่งเสริมการพัฒนาฟิล์มสะท้อนแสงหลายชั้นและฟิล์มซึมผ่านแบบบรอดแบนด์ สำหรับการใช้งานต่างๆเราใช้ฟิล์มสะท้อนแสงที่มีความสามารถในการผลิตฟิล์มสะท้อนแสงแบบโพลาไรซ์ฟิลม์สเปกโตรโฟโตมิเตอร์แผ่นฟิล์มเย็นและตัวกรองสัญญาณรบกวน ฯลฯ ส่วนแสงหลังจากการเคลือบผิวบนชั้นเมมเบรนของการสะท้อนและการส่งผ่านของแสงการก่อตัวของการรบกวนของลำแสงหลาย ๆ ควบคุมดัชนีหักเหแสงและความหนาของการกระจายความเข้มที่แตกต่างกันสามารถได้รับนี้เป็นหลักการพื้นฐานของการแทรกแซงในการเคลือบ

กระบวนการเคลือบผิว

ฟิล์มออฟติคัลบางชนิดเกิดขึ้นในโพรงที่เคลือบด้วยสูญญากาศสูง กระบวนการเคลือบธรรมดาต้องการอุณหภูมิพื้นผิวที่สูงขึ้น (โดยปกติจะอยู่ที่ประมาณ 300 ℃ ) เทคนิคขั้นสูงเช่น IAD สามารถทำได้ที่อุณหภูมิห้อง กระบวนการ IAD ไม่เพียง แต่ผลิตฟิล์มที่มีสมบัติทางกายภาพที่ดีกว่ากระบวนการเคลือบธรรมดาเท่านั้น แต่ยังสามารถนำมาใช้กับพื้นผิวพลาสติกได้อีกด้วย สูญญากาศระบบหลักประกอบด้วยสองปั๊มไครโยจีนิก โมดูลควบคุมการระเหยของลำแสงอิเล็กตรอนการสะสมของ IAD การควบคุมไฟการควบคุมฮีตเตอร์การควบคุมสูญญากาศและการควบคุมกระบวนการอัตโนมัติทั้งหมดอยู่ที่แผงด้านหน้าของเครื่องเคลือบผิว

แหล่งปืนอิเล็กตรอนสองตัวตั้งอยู่ทั้งสองด้านของพื้นผิวล้อมรอบด้วยกระโปรงทรงกลมและหุ้มด้วยแผ่นกั้น แหล่งกำเนิดไอออนอยู่ตรงกลางและหน้าต่างควบคุมแสงจะอยู่ด้านหน้าของแหล่งไอออน ห้องสุญญากาศที่ด้านบนของห้องสูญญากาศมีระบบดาวเคราะห์ที่มีการติดตั้งแบบวงกลมหกดวง อุปกรณ์ติดตั้งจะใช้เพื่อวางองค์ประกอบแสงที่เคลือบ การใช้ระบบของดาวเคราะห์เป็นวิธีการที่ต้องการเพื่อให้แน่ใจว่ามีการกระจายตัวของวัสดุที่ระเหยอย่างสม่ำเสมอในพื้นที่ที่ติดตั้ง ยึดหมุนบนแกนทั่วไปและหมุนบนแกนของตัวเอง การควบคุมออปติคัลและการควบคุมคริสตัลอยู่ตรงกลางของกลไกการขับเคลื่อนของดาวเคราะห์ ช่องเปิดขนาดใหญ่ด้านหลังนำไปสู่ปั๊มสูญญากาศที่แนบมา ระบบทำความร้อนฐานประกอบด้วยสี่หลอดควอทซ์สองในแต่ละด้านของห้องสูญญากาศ

วิธีการดั้งเดิมของฟิล์มบาง ๆ ได้รับการระเหยด้วยความร้อนหรือใช้แหล่งระเหยความร้อนที่ทนต่อการระเหยของลำอิเล็กตรอน คุณสมบัติของฟิล์มส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยพลังงานของอะตอมที่ฝากและพลังงานของอะตอมในการระเหยแบบดั้งเดิมมีค่าเพียงประมาณ 0.1ev การสะสมของ IAD ส่งผลให้เกิดการสะสมไออ้อนไอน้ำโดยตรงและเพิ่มพลังงานกระตุ้นสำหรับฟิล์มที่กำลังเติบโตโดยปกติจะอยู่ที่ระดับ 50eV แหล่งไอออนช่วยปรับปรุงสมบัติของการระเหยลำอิเล็กตรอนแบบเดิมโดยการชี้ลำแสงออกจากปืนไอออนไปยังพื้นผิววัสดุรองพื้นและฟิล์มที่กำลังเติบโต คุณสมบัติทางแสงของฟิล์มบางเช่นดัชนีหักเหการดูดกลืนและความเสียหายเลเซอร์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับโครงสร้างจุลภาคของเมมเบรน โครงสร้างจุลภาคของฟิล์มอาจได้รับผลกระทบจากความดันและความดันอากาศที่ตกค้าง หากการระเหยของอะตอมของการระเหยมีอัตราการถ่ายโอนต่ำบนพื้นผิวฐานฟิล์มจะมี micropores ในขณะที่ฟิล์มสัมผัสกับอากาศชื้นรูขุมขนเหล่านี้จะเต็มไปด้วยความชื้น

ความหนาแน่นของการบรรจุคืออัตราส่วนของปริมาตรของส่วนที่เป็นของแข็งของฟิล์มต่อปริมาตรรวมของฟิล์ม (รวมทั้งช่องว่างและ micropores) สำหรับฟิล์มบางออปติคัลความหนาแน่นของการบรรจุจะอยู่ที่ 0.75 ~ 1.0 โดยส่วนใหญ่จะมีค่า 0.85 ~ 0.95 และไม่ค่อยเข้าถึง 1.0 ความหนาแน่นของการเติมต่ำกว่า l ทำให้ดัชนีหักเหของวัสดุที่ระเหยต่ำกว่าของบล็อก ในกระบวนการของการสะสมความหนาของแต่ละชั้นด้วยจอภาพออปติคัลหรือควอทซ์คริสตัล แต่ละเทคโนโลยีเหล่านี้มีข้อดีและข้อเสียซึ่งไม่ได้กล่าวถึงที่นี่ จุดที่พบบ่อยคือเมื่อวัสดุถูกทำให้ระเหยพวกเขาจะใช้ในสูญญากาศ ดังนั้นดัชนีหักเหเป็นดัชนีหักเหของวัสดุที่ระเหยกลายเป็นสูญญากาศแทนที่จะเป็นดัชนีหักเหของวัสดุที่สัมผัสกับอากาศชื้น ความชื้นที่ดูดซับโดยฟิล์มจะแทนที่ micropores และ interstices ทำให้ดัชนีหักเหของฟิล์มเพิ่มขึ้น เมื่อความหนาทางกายภาพของฟิล์มยังคงไม่เปลี่ยนแปลงดัชนีหักเหนี้จะเพิ่มขึ้นพร้อมกับความหนาของแสงซึ่งจะทำให้ลักษณะเฉพาะของฟิล์มเลื่อนไปสู่ทิศทางของคลื่นยาว เพื่อลดการลอยของคลื่นที่เกิดจากปริมาตรและปริมาณของ micropores ในชั้นเมมเบรนไอออนพลังงานสูงถูกนำมาใช้เพื่อถ่ายโอนโมเมนตัมของอะตอมไปสู่อะตอมของวัสดุระเหยซึ่งจะช่วยเพิ่มอัตราการเคลื่อนที่ของอะตอมของวัสดุ ในระหว่างการควบแน่นที่พื้นผิวฐาน

ดัชนีหักเหของสารเคลือบผิว

ตามทฤษฎีพื้นฐานของแม่เหล็กไฟฟ้าการถ่ายทอดและการสะท้อนของสื่อต่างๆจะกล่าวถึง ถ้า n1 เกิดขึ้นตามแนวตั้งฉากโดยสื่อเพื่อ n2 สะท้อน = [(n2 - n1) / (n1 + n2) ^ 2 = 4 อัตราการเจาะ n1n2 / (n1 + n2) ^ 2

ตัวอย่างเช่นถ้าดัชนีหักเหของอากาศเป็น 1.0 ดัชนีหักเหของสารเคลือบ (ตัวอย่างเช่น 1.5) ดัชนีหักเหแก้ว n n (ตัวอย่างเช่น 1.8) (1) โดยทางอากาศโดยตรงที่กระจกส่ง = 4 x 1.0 x 1.8 2 / (1 + 1.8) = 91.84% (2) โดยอากาศเข้าสู่ชั้นเคลือบและจากนั้นเข้าสู่กระจกแก้ว = [4 x 1.0 x 1.5 / (1 + 1.5) 2] x [4 * 1.5 * 1.8 (1.5 + 1.8 ) / 2] = 95.2%

กระจกเคลือบมองเห็นได้จะช่วยเพิ่มการส่องผ่านของแสง นอกจากนี้ในสูตรนี้เราสามารถคำนวณแสงแทรกซึมทั้งสองด้านของเลนส์พบว่าแม้แต่ชิ้นส่วนของดัชนีหักเหเลนส์ที่สวยงาม (1.8), ความสามารถในการเจาะประมาณ 85% ด้วยการเคลือบผิว (ดัชนีการหักเหแสงที่ 1.5) การส่งผ่านสามารถทำได้ถึง 91% ความสำคัญของการเคลือบด้วยแสงสามารถมองเห็นได้

ความหนาของการเคลือบผิว

เรารู้อยู่แล้วว่าการส่งผ่านข้อมูลเกี่ยวข้องกับดัชนีหักเหของสารเคลือบผิว แต่เราไม่ทราบเกี่ยวกับความหนาของมัน เราจะพบความแตกต่างระหว่างแสงที่สะท้อนแสง A กับแสงที่สะท้อน B. ถ้า nc x 2 d = (N + 1/2) lambda โดยที่ N = 0,1, 2,3,4,5 ... แลมบ์ดาสำหรับความยาวคลื่นแสงในอากาศอาจทำให้เกิดแสงสะท้อนของความยาวคลื่นที่เฉพาะเจาะจงมีผลทำลายล้างดังนั้นสีของแสงสะท้อนจะเปลี่ยนไป ตัวอย่างเช่นถ้าความหนาของผิวเคลือบที่เกิดจากการยกเลิกไฟเขียวแสงสะท้อนจะเป็นสีแดง กล้องโทรทรรศน์หลายตัวที่อยู่ในท้องตลาดที่มีลักษณะเหมือนเลนส์สีแดงถูกสร้างขึ้นมาโดยใช้หลักการนี้ แม้กระนั้นก็ตามแสงที่ส่งผ่านไม่ได้เป็นปรากฎการณ์สีแดง ในระบบแสงที่ซับซ้อนจำนวนมากการปราบปรามการสะท้อนเป็นสิ่งที่สำคัญมาก ดังนั้นความหนาของวัสดุที่แตกต่างกันจึงถูกใช้เพื่อลดแสงสะท้อนของความถี่ที่ต่างกันระหว่างชุดเลนส์ ดังนั้นระบบออปติคัลที่สูงขึ้นจะมีสีมากขึ้น

วัสดุเคลือบแสง

วัสดุเคลือบแสงทั่วไปมีลักษณะดังนี้:

1 แมกนีเซียมฟลูออไรด์

คุณสมบัติของวัสดุ: ผงคริสตัลสแควร์สีไม่มีความบริสุทธิ์สูงด้วยการจัดทำของการเคลือบแสงสามารถปรับปรุงการส่องผ่านไม่ยุบ

2 ซิลิกา

ลักษณะของวัสดุ: ไม่มีสีโปร่งใสคริสตัลจุดหลอมเหลวสูงความแข็งสูงเสถียรภาพทางเคมีที่ดี ด้วยความบริสุทธิ์สูงจึงได้เตรียมเคลือบ Si02 ที่มีคุณภาพสูงโดยมีสถานะการระเหยที่ดีและไม่มีจุดแตกหัก ตามข้อกำหนดในการใช้งานจะแบ่งออกเป็นรังสีอัลตราไวโอเลตแสงอินฟราเรดและแสงที่มองเห็นได้

3, เซอร์โคเนียมออกไซด์

ลักษณะของวัสดุสีขาวที่หนักและไม่มีรูปร่างดัชนีหักเหสูงและทนต่ออุณหภูมิสูงเสถียรภาพทางเคมีมีความบริสุทธิ์สูงโดยมีการเตรียมเคลือบเซอร์โคเนียที่มีคุณภาพสูงไม่ใช่จุดยุบ