光學鍍膜技術與鍍膜材料
發布日期：2023-09-08 瀏覽次數：829
新材料新功能的開發是新技術發展的物質基礎。新技術的迅速發展必然加速了新材料的開發。鈦、鋯、鉿及其氧化物的應用使光學鍍膜工藝得到迅速發展，使天文、海洋觀測儀器和激光設備的性能得到完善，出現了耐磨耐腐蝕、適應嚴酷環境工作的光電儀器。新技術的發展更進一步促進鍍膜材料向新的廣度和深度發展。鈦、鋯、鉿及其氧化物在鍍膜材料中占有很重要的位置。
1.光學鍍膜
當光線從空氣通過玻璃時，大部分能通過玻璃，但有一部分被玻璃表面反射回來，即使是透光性很好的光學玻璃，被反射光也達到4%以上。一個普通的光學系統有20～30個透鏡，經幾十次反射損失后系統質量嚴重降低甚至失效。采用光學鍍膜技術能減少這種損失，采用不同的工藝，可得到下述幾種不同性能的光學薄膜（光學鏡頭）。
①增透膜AR（也稱減反射膜——提高鏡片的透光度）。在玻璃片S上鍍上一層或多層折射率比玻璃折射率小的材料，即n膜<ns，此時各界面反射光因相干涉而抵消，使反射光大大減少，相當于提高透光率。
②高反射膜（HR）把光全部反射。與增透膜相反，如果膜的折射率n膜>ns，此時反射率大大提高，如果在玻璃表面先鍍一層折射率小的材料再加一層高折射材料形成一低一高的雙層（HL），反射率更高，為了得到反射率大于99.9%鏡片需要20個以上的雙層（HL）。
③濾光片——只讓需要的光通過，把不需要的光反射回來。改變高反射膜中雙層（HL）的材料排列或膜厚可制得濾光片。
2.光學鍍膜的主要方法
在真空鍍膜機的真空室中用電子槍或鎢絲通電將膜料加熱蒸發在鍍件表面凝聚成薄膜。使用電子槍因功率高且能聚焦小面積加熱，可使高熔點的材料蒸發而得到性能優良的硬介質膜層.近來射頻濺射和磁控濺射鍍膜也得到很快發展。在外磁場作用下，用高速重離子（如氬離子）轟擊靶材（膜料），濺射出分子團沉積到鍍件上，可得到面積更大更均勻更牢固的膜層，其特點是膜分子的構成和物化性能與靶材一致，可用于制取高溫超導材料或各種特殊功能的薄膜器件。
3.鍍膜材料
從光學器件性能考慮，對材料有如下要求：①有比較穩定的化學構成和確定的折射率；②對光的吸收和散射損耗低，有害雜質含量少；③在真空鍍膜時易揮發的低沸點物質少，以免破壞鍍膜機的真空度；④薄膜內部應力小，與基體有高的附著力；⑤其它特殊要求。由于有諸多條件限制，能充分滿足要求的鍍膜材料并不多。
4.光學鍍膜工藝的應用
光學鍍膜是現代光電技術必不可少的一部分。增透膜與高反射膜是照相機、顯微鏡、復印機、天文觀測儀器、激光設備和精密醫療設備的關鍵部件。濾光片和偏振光片廣泛用于分析儀器、舞臺燈光和高級燈具。導電透明膜（ITO膜）用作太陽能電池的導電極、液晶顯示板、飛機和艦艇上儀器儀表電加熱除霜除霧、防靜電防微波保護墻等，電變色膜用于眼鏡、汽車和建筑玻璃的調光隔熱。傳感膜用于易燃易燥氣體的報警和自控裝置，是現代醫療檢測儀器中的靈敏電極。采用高溫濺射技術可以在高速切削刀具；汽輪機葉片和各種高速器件上鍍上一層耐高溫耐磨損的氮化鈦（TiN）、氮化鋯（ZrN）等保護膜以延長其使用壽命。鍍膜技術的應用范圍越來越廣泛。
