Справочник технолога-оптика - Окатов М.А.
ISBN 5-7325-0236-Х
Скачать (прямая ссылка):
8.7.3. ВИДЫ ПОКРЫТИЙ И ИХ ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Покрытия, получаемые из растворов гидролизующихся соединений, представляют собой твердые, преимущественно аморфные слои. В покрытиях из оксидов титана, циркония, гафния и тория начало
523
появления кристаллической фазы наблюдается лишь после прогрева при температуре выше 300-350 °С. Покрытия из диоксида кремния аморфны даже после прогрева при 1000 °С.
Покрытия из оксидов мелкопористые (после обработки пленок диоксида кремния при 120-150 °С диаметр пор равен 0,5-0,8 нм). С повышением температуры пористость кремнеземистых пленок уменьшается, и при температуре выше 600 °С наблюдается их спекание. Размер пор пленок из оксидов титана, циркония и гафния с повышением температуры увеличивается вследствие появления кристаллической фазы, причем объем пор почти не изменяется. Покрытия из оксидов характеризуются высокой адгезией к поверхности стекла, обусловленной химическими связями с его гидратированным поверхностным слоем, термостабильностью и химической устойчивостью.
Оптические характеристики покрытий из некоторых оксидов приведены в табл. 8.29.
Все просветляющие покрытия, получаемые из растворов золь — гель-методом, относятся к I группе прочности.
Просветляющие покрытия, получаемые из растворов гидролизующихся соединений, могут быть одно-, двух-, трех- и пятислойные. Однослойные покрытия для уменьшения отражения света УФ-, видимой и близкой ИК-областей спектра преимущественно состоят из диоксида кремния. Их получают из растворов тетраэтоксисилана.
Таблица 8.29. ОСНОВНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКРЫТИЙ
(ПЛЕНОК) ИЗ ОКСИДОВ РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Исходное пленкообразующее вещество Вещество пленки Показатель преломления при длине волны X = 0,5 мкм Область спектрального пропускания, мкм
Тетраэтоксисилан Si02 1,44 0,15-7,50 (и свыше 30)
Тетраэтоксититан тю2 2,15-2,20 0,36-9,50
Тетраэтоксигерманий Ge02 1,66 0,23-10,0
Тетраэтоксиолово Sn02 1,76 0,34-9,00
Хлороксид гафния Hf02 1,98 0,20-9,50
Хлороксид циркония Zr02 2,03 0,25-9,50
Нитрат тория Tho2 2,05 0,20-11,0
Тантал хлористый Ta2°5 2,00 0,35-10,0
Ниобий хлористый Nb205 2,10 0,35-10,0
Сурьма хлористая Sb203 2,05 0,33-12,0
Висмут хлористый 2,36 0,35-9,00
Вольфрам хлористый W03 2,05 0,36-9,50
Алюминий хлористый Al2Og 1,54 0,25-9,00
Изопропоксиалюминий + А120з 4- Si02 1,54 0,25-5,50
тетраэтоксисилан
Хлорид скандия Sc203 1,80 0,22-9,00
Хлорид лантана (или нит- La203 1,80 0,20-9,00
рат)
Тетраэтоксититан + эпоксидная смола Ti02 + эпоксидная смола 1,80-2,10 0,40-1,20
524
р,%
6
5
Ч
г1
1 i
-1г
г'
т 450
500
550 600 А,им
Рис. 8.24. Значения коэффициента спектрального отражения стекол К8 и ТФЗ с однослойной пленкой
На рис. 8.24 представлены значения коэффициента спектрального отражения р стекол К8 с nD = 1,52 и ТФЗ с nD~ 1,72 без покрытий (кривые 1 и 2) и соответственно для тех же марок стекол с покрытием из_ диоксида кремния (кривые 1 и 2).
В табл. 8.30 приведены оптические характеристики и назначение одно-, двух- и трехслойных покрытий.
Для уменьшения ИК-излучения от поверхностей изделия из полупроводниковых материалов с показателем преломления выше 3,0 (германий, кремний,
арсенид галлия и др.) используют однослойные покрытия из оксидов титана, циркония, гафния или вольфрама или их смеси с диоксидом кремния. На рис. 8.25 приведена зависимость коэффициента спектрального пропускания т германия без покрытия (кривая 3) и с покрытием из диоксида титана оптической толщиной 0,87 и 1,25 мкм (кривые 2 и 1) соответственно.
Для изделий из материалов с показателем преломления менее двух пригодно однослойное покрытие, состоящее из смеси оксидов алюминия и кремния, прозрачное до длины волны 5,5 мкм. Например, для оптической керамики К05 коэффициент отражения р может быть уменьшен с 7,5 % до 1,0 %, как показано на рис. 8.26, на котором прямая 1 характеризует отражение К05 без покрытия, а кривые 2 и 3 — с просветляющим покрытием оптической толщиной nh, равной 0,5 и 1,2 мкм соответственно.
Двухслойные просветляющие покрытия предназначены для уменьшения отражения света от поверхности оптических деталей в различных относительно узких областях спектра [8.15, 8.38]. При этом в минимальной области отражение уничтожается практически полностью.
Двухслойные покрытия могут быть различной конструкции. Наиболее часто применяют покрытия со следующими характеристиками слоев: 1-й слой — = 0Д1Х; п1 = 1,9 -*¦ 2,2; 2-й слой —
n2h2 = 0,31Л.; п2 = 1,44, где п1 и п2 — показатели преломления; n1h1 и n2h2 — оптические толщины; А, — длина волны света, для которой необходимо максимальное уменьшение отражения.
В качестве 1-го слоя используют оксиды титана, гафния или циркония, в качестве 2-го — диоксид кремния. Для уменьшения отражения УФ-излучения используют покрытия из оксидов циркония и кремния или из оксидов гафния и кремния. Для уменьшения отражения в видимой и близкой ИК-областях спектра
525
526
Таблица 8.30.
ОСНОВНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОСВЕТЛЯЮЩИХ ПОКРЫТИЙ
Состав слоев
