光学镀膜技术与镀膜材料
发布日期：2023-09-08 浏览次数：141
新材料新功能的开发是新技术发展的物质基础。新技术的迅速发展必然加速了新材料的开发。钛、锆、铪及其氧化物的应用使光学镀膜工艺得到迅速发展，使天文、海洋观测仪器和激光设备的性能得到完善，出现了耐磨耐腐蚀、适应严酷环境工作的光电仪器。新技术的发展更进一步促进镀膜材料向新的广度和深度发展。钛、锆、铪及其氧化物在镀膜材料中占有很重要的位置。
1.光学镀膜
当光线从空气通过玻璃时，大部分能通过玻璃，但有一部分被玻璃表面反射回来，即使是透光性很好的光学玻璃，被反射光也达到4%以上。一个普通的光学系统有20～30个透镜，经几十次反射损失后系统质量严重降低甚至失效。采用光学镀膜技术能减少这种损失，采用不同的工艺，可得到下述几种不同性能的光学薄膜（光学镜头）。
①增透膜ar（也称减反射膜——提高镜片的透光度）。在玻璃片s上镀上一层或多层折射率比玻璃折射率小的材料，即n膜
②高反射膜（hr）把光全部反射。与增透膜相反，如果膜的折射率n膜>ns，此时反射率大大提高，如果在玻璃表面先镀一层折射率小的材料再加一层高折射材料形成一低一高的双层（hl），反射率更高，为了得到反射率大于99.9%镜片需要20个以上的双层（hl）。
③滤光片——只让需要的光通过，把不需要的光反射回来。改变高反射膜中双层（hl）的材料排列或膜厚可制得滤光片。
2.光学镀膜的主要方法
在真空镀膜机的真空室中用电子枪或钨丝通电将膜料加热蒸发在镀件表面凝聚成薄膜。使用电子枪因功率高且能聚焦小面积加热，可使高熔点的材料蒸发而得到性能优良的硬介质膜层.近来射频溅射和磁控溅射镀膜也得到很快发展。在外磁场作用下，用高速重离子（如氩离子）轰击靶材（膜料），溅射出分子团沉积到镀件上，可得到面积更大更均匀更牢固的膜层，其特点是膜分子的构成和物化性能与靶材一致，可用于制取高温超导材料或各种特殊功能的薄膜器件。
3.镀膜材料
从光学器件性能考虑，对材料有如下要求：①有比较稳定的化学构成和确定的折射率；②对光的吸收和散射损耗低，有害杂质含量少；③在真空镀膜时易挥发的低沸点物质少，以免破坏镀膜机的真空度；④薄膜内部应力小，与基体有高的附着力；⑤其它特殊要求。由于有诸多条件限制，能充分满足要求的镀膜材料并不多。
4.光学镀膜工艺的应用
光学镀膜是现代光电技术必不可少的一部分。增透膜与高反射膜是照相机、显微镜、复印机、天文观测仪器、激光设备和精密医疗设备的关键部件。滤光片和偏振光片广泛用于分析仪器、舞台灯光和高级灯具。导电透明膜（ito膜）用作太阳能电池的导电极、液晶显示板、飞机和舰艇上仪器仪表电加热除霜除雾、防静电防微波保护墙等，电变色膜用于眼镜、汽车和建筑玻璃的调光隔热。传感膜用于易燃易燥气体的报警和自控装置，是现代医疗检测仪器中的灵敏电极。采用高温溅射技术可以在高速切削刀具；汽轮机叶片和各种高速器件上镀上一层耐高温耐磨损的氮化钛（tin）、氮化锆（zrn）等保护膜以延长其使用寿命。镀膜技术的应用范围越来越广泛。