膜強(qiáng)度不良的產(chǎn)生原因:
① 基片與膜層的結(jié)合。
一般情況,在減反膜中,這是膜弱的主要原因。由于基片表面在光學(xué)冷加工及清洗過程中不可避免地會有一些有害雜質(zhì)附著在表面上,而基片的表面由于光學(xué)冷加工的作用,總有一些破壞層,深入在破壞層的雜質(zhì)(如水汽、油汽、清洗液、擦拭液、拋光粉等,其中水汽為主要),很難以用一般的方法去除干凈,特別對于親水性好,吸附力強(qiáng)的基片尤其如此。氟化鎂光學(xué)鍍膜材料廠家當(dāng)膜料分子堆積在這些雜質(zhì)上時(shí),就影響了膜層的附著,也就影響了膜強(qiáng)度。
此外,如果基片的親水性差、吸附力差,對膜層的吸附也差,同樣會影響膜強(qiáng)度。
硝材化學(xué)穩(wěn)定性差,基片在前加工過程中流轉(zhuǎn)過程中,表面已經(jīng)受到腐蝕,形成了腐蝕層或水解層(也許是局部的、極薄的)。膜層鍍在腐蝕層或水解層上其吸附就差,膜牢固度不良。
基片表面有臟污、油斑、灰點(diǎn)、口水點(diǎn)等,局部膜層附著不良,造成局部膜牢固度不良。
改善對策:
㈠ 加強(qiáng)去油去污處理,如果是超聲波清洗,應(yīng)重點(diǎn)考慮去油功能,并保證去油溶液的有效性;如若是手擦,可考慮先用碳酸鈣粉擦拭后再清擦。
㈡ 加強(qiáng)鍍前烘烤,條件許可,基片溫度能達(dá)到300℃以上更好,恒溫20分鐘以上,盡可能使基片表面的水汽、油汽揮發(fā)。*注意:溫度較高,基片吸附能力加大,也容易吸附灰塵。所以,真空室的潔凈度要提高。否則基片在鍍前就有灰塵附著,除產(chǎn)生其它不良外,對膜強(qiáng)度也有影響。(真空中基片上水汽的化學(xué)解吸溫度在260℃以上)。但不是所有的零件都需要高溫烘烤,有的硝材溫度高了反而膜強(qiáng)度不高還會有色斑產(chǎn)生。這與應(yīng)力以及材料熱匹配有較大的關(guān)系。
㈢ 有條件時(shí),機(jī)組安裝冷凝機(jī)(PLOYCOLD),除提高機(jī)組真空抽速外,還可以幫助基片水汽、油氣去除。
㈣ 提高蒸鍍真空度,對于1米以上的鍍膜機(jī),蒸鍍啟動真空應(yīng)高于3*10-3Pa,鍍膜機(jī)越大,蒸鍍啟動真空更高。
㈤ 有條件時(shí),機(jī)組安裝離子源,鍍前轟擊,清潔基片表面,鍍膜過程輔助,有利于膜層的密實(shí)牢固。
㈥ 膜料的去潮,將待用膜料用培養(yǎng)皿盛放在真空室干燥。
㈦ 保持工作環(huán)境的干燥(包括鏡片擦拭、上傘工作區(qū)),清潔工作環(huán)境時(shí)不能帶入過多的水汽。
㈧ 對于多層膜,在膜系設(shè)計(jì)時(shí),就要考慮第一層膜與基片的匹配,盡可能考慮用Al2O3膜料,該膜料對大部分基片有較好的吸附力。對于金屬膜,也可考慮第一層鍍Cr或Cr合金。Cr或Cr合金對基片也有較好的吸附力。
㈨ 采取研磨液(拋光液)復(fù)新去除鏡片表面的腐蝕層(水解層)
㈩ 有時(shí)候適當(dāng)降低蒸發(fā)速率對膜強(qiáng)度的提高有幫助,氟化鎂光學(xué)鍍膜材料對提高膜表面的光滑度有積極意義。
② 膜層應(yīng)力:
薄膜的成膜過程,是一個物質(zhì)形態(tài)的轉(zhuǎn)變過程,不可避免地在成膜后的膜層中會有應(yīng)力存在,對于多層膜來說有不同膜料的組合,各膜層體現(xiàn)出的應(yīng)力是有所不同的,有的是張應(yīng)力、有的是壓應(yīng)力,還有膜層及基片的熱應(yīng)力。
應(yīng)力的存在對膜強(qiáng)度是有害的,輕者是膜層耐不住摩擦,重者,造成膜層的龜裂或網(wǎng)狀細(xì)道子。
對于減反膜,由于層數(shù)不多,應(yīng)力一般體現(xiàn)不明顯,(但有些硝材的鏡片即便是減反膜也有應(yīng)力問題存在。)而層數(shù)較多的高反膜、濾光膜,應(yīng)力是一個常見的不良因素,應(yīng)特別注意。
改善對策:
㈠ 鍍后烘烤,最后一層膜鍍完后,烘烤不要馬上停止,延續(xù) 10分鐘“回火”。讓膜層結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。
㈠ 降溫時(shí)間適當(dāng)延長,退火時(shí)效。減少由于真空室內(nèi)外溫差過大帶來的熱應(yīng)力。
㈡ 對高反膜、濾光膜等在蒸鍍過程中,基片溫度不宜過高,高溫易產(chǎn)生熱應(yīng)力。并且對氧化鈦、氧化鉭等膜料的光學(xué)穩(wěn)定性有負(fù)面作用。
㈢ 鍍膜過程離子輔助,減少應(yīng)力。
㈣ 選擇合適的膜系匹配,第一層膜料與基片的匹配。(如五層減反膜采用Al2O3-ZrO2-Al2O3-Al2O3-ZrO2-MgF2;ZrO2也可以采用SV-5(一種ZrO2 TiO2混和膜料)或其他混合高折射率膜料。。
㈤ 適當(dāng)減小蒸發(fā)速率(Al2O3-2.5A/S;ZrO2-3A/S;MgF2-6A/S參考速率)
㈥ 對氧化物膜料全部充氧反應(yīng)鍍,根據(jù)不同膜料控制氧進(jìn)氣量。
光學(xué)鍍膜從字面上就能感覺到三個字,那就是“高”!總之,涂料有很多優(yōu)點(diǎn),可以使汽車更加美觀,具有抗氧化、抗老化的效果,施工后在汽車涂料表面形成固體無機(jī)硅玻璃晶體涂層層,與涂料結(jié)合并提高表面硬度和光滑度,使涂料完全與空氣絕緣,并且沒有外力因素永遠(yuǎn)不會脫落。大多數(shù)金屬的反射率可以達(dá)到78%~98%,但不能高于98%。無論是對于CO2激光器,采用銅、鉬、硅和鍺等制作反射鏡,鍺和砷化鎵、硒化鋅和傳輸光學(xué)元件作為輸出窗口材料,還是對于YAG激光器采用普通光學(xué)玻璃作為反射鏡,輸出反射鏡和傳輸光學(xué)元件材料,都不能滿足99%以上全反射鏡的要求。
氟化鎂晶體被應(yīng)用在光學(xué)系統(tǒng)中,它的透過波段為0.11μm-8.5μm。輻照不會導(dǎo)致色心的產(chǎn)生,它有良好的機(jī)械性能,可以承受熱和機(jī)械震動,很大的外力才能使氟化鎂解理。氟化鎂單晶由于有微弱的雙折射性能,通常的切向?yàn)楣廨S垂直于晶片表面。
氟化鎂是一種應(yīng)用很廣泛的晶體,具有如下特性:
1、抗撞擊和熱波動以及輻照。
2、可用于光學(xué)棱透鏡、鍥角片、窗口和相關(guān)光學(xué)系統(tǒng)中。
3、四方雙折射晶體性能,可用于光通訊。
4、良好的化學(xué)穩(wěn)定性。
5、在針孔紫外到紅外(0.11-8.5μm)波段有很高的透過率。
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