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鍍銀反射玻璃

鍍銀玻璃

打孔鍍銀玻璃

鍍銀反射鏡

石英玻璃黑膜

鍍膜工藝

光學(xué)鍍膜概念及原理

　　鍍膜是用物理或化學(xué)的方法在材料表面鍍上一層透明的電解質(zhì)膜，或鍍一層金屬膜，目的是改變材料表面的反射和透射特性，達(dá)到減少或增加光的反射、分束、分色、濾光、偏振等要求。常用的鍍膜法有真空鍍膜（物理鍍膜的一種）和化學(xué)鍍膜。光學(xué)零件表面鍍膜后，光在膜層層上多次反射和透射，形成多光束干涉，控制膜層的折射率和厚度，可以得到不同的強(qiáng)度分布，這是干涉鍍膜的基本原理。

光學(xué)薄膜分類：

　　增透膜：硅、鍺、硫化鋅、硒化鋅等基底較多，氟化物較為少見。
　　單波長(zhǎng)、雙波長(zhǎng)、寬帶
　　反射膜：分介質(zhì)與金屬反射膜，金屬反射膜一般為鍍金加保護(hù)層。
　　半反射、單波長(zhǎng)、雙波長(zhǎng)、寬帶
　　硬碳膜 :也叫DLC膜，一般鍍?cè)诠?、鍺、硫系玻璃外表面，做保護(hù)/增透作用， 產(chǎn)品另一側(cè)一般要求鍍?cè)鐾改ぁ?br /> 　　分光膜 :有些要求特定入射角情況下，可見光波段反射，紅外波段透過，多用于光譜分析中。
　　45度分光片、雙色分束、偏振分束片&棱鏡
　　濾光膜：寬帶、窄帶
　　激光晶體膜：YAG/YV04/KTP/LBO/BBO/LIND03
　　紫外膜-增透：193/248/266/308/340/355,鋁反射180-400nm
　　紅外膜：CO210.6UM/YAG2940NM/SI&GE&ZNSE&ZNS

鍍膜工序和設(shè)備

清洗設(shè)備：

　　超聲波清洗機(jī)：指清洗和烘干一體化的，可直接裝盤鍍膜。同時(shí)這個(gè)機(jī)器必須在潔凈空間使用；

光學(xué)鏡片的超聲波清洗技術(shù)：

　　在光學(xué)冷加工中，鏡片的清洗主要是指鏡片拋光后殘余拋光液、黏結(jié)劑、保護(hù)性材料的清洗；鏡片磨邊后磨邊油、玻璃粉的清洗；鏡片鍍膜前手指印、口水以及各種附著物的清洗。

　　傳統(tǒng)的清洗方法是利用擦拭材料（紗布、無塵紙）配合化學(xué)試劑（汽油、乙醇、丙酮、乙醚）采取浸泡、擦拭等手段進(jìn)行手工清擦。

　　這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，清潔度差，顯然不適應(yīng)現(xiàn)代規(guī)?；墓鈱W(xué)冷加工行業(yè)。這迫使人們尋找一種機(jī)械化的清洗手段來代替。于是超聲波清洗技術(shù)逐步進(jìn)入光學(xué)冷加工行業(yè)并大顯身手，進(jìn)一步推動(dòng)了光學(xué)冷加工業(yè)的發(fā)展。

　　超聲波清洗技術(shù)的基本原理，大致可以認(rèn)為是利用超聲場(chǎng)產(chǎn)生的巨大作用力，在洗滌介質(zhì)的配合下，促使物質(zhì)發(fā)生一系列物理、化學(xué)變化以達(dá)到清洗目的的方法。

　　當(dāng)高于音波（28～40khz）的高頻振動(dòng)傳給清洗介質(zhì)后，液體介質(zhì)在高頻振動(dòng)下產(chǎn)生近乎真空的空腔泡，空腔泡在相互間的碰撞、合并、消亡的過程中，可使液體局部瞬間產(chǎn)生幾千大氣壓的壓強(qiáng)，如此大的壓強(qiáng)使得周圍的物質(zhì)發(fā)生一系列物理、化學(xué)變化。

工藝流程：

等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 (PECVD)：

　　是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子體化學(xué)活性很強(qiáng)，很容易發(fā)生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜。因?yàn)槔昧说入x子的活性來促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，PECVD可以在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)。

等離子輔助氣相沉積：

　　目前DLC膜常用制備方法。采用射頻技術(shù)（RF-PACVD）將通入的氣體（丁烷、氬氣）離化，在極板自偏壓（負(fù)）的吸引下，帶正電的粒子向基板撞擊，沉積在基板表面。

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功能：它的功能是增加光學(xué)表面的反射率。

類別：反射膜一般可分為兩大類，一類是金屬反射膜，一類是全電介質(zhì)反射膜。此外，還有把兩者結(jié)合起來的金屬電介質(zhì)反射膜。

金屬反射膜：一般金屬都具有較大的消光系數(shù)，當(dāng)光束由空氣入射到金屬表面時(shí)，進(jìn)入金屬內(nèi)的光振幅迅速衰減，使得進(jìn)入金屬內(nèi)部的光能相應(yīng)減少，而反射光能增加。消光系數(shù)越大，光振幅衰減越迅速，進(jìn)入金屬內(nèi)部的光能越少，反射率越高。

介質(zhì)反射膜：電介質(zhì)反射膜是建立在多光束干涉基礎(chǔ)上的。與增透膜相反，在光學(xué)表面上鍍一層折射率高于基體材料的薄膜，就可以增加光學(xué)表面的反射率。最簡(jiǎn)單的多層反射是由高、低折射率的二種材料交替蒸鍍而成的，每層膜的光學(xué)厚度為某一波長(zhǎng)的四分一。在這種條件下，參加疊加的各界面上的反射光矢量，振動(dòng)方向相同。合成振幅隨著薄膜層數(shù)的增加而增加。

金屬反射膜

　　在光學(xué)薄膜中，高反射膜和減反射膜幾乎同樣重要。高反射膜是把入射光能量大部分或幾乎全部反射回去的光學(xué)元件。有些反射鏡要求具有足夠高的反射率，而對(duì)膜的吸收率和透射率無要求，它們可以用單純的金屬膜就能滿足常用的要求。在某些應(yīng)用中，如果要求的反射率高于金屬膜所能達(dá)到的數(shù)值，則可在金屬膜上加鍍額外的介質(zhì)層，以提高它們反射率。還有一些反射鏡不但要求有大的反射率，而且要求有最小的吸收率，這類反射鏡多用全介質(zhì)多層反射膜。

　　鍍制金屬反射膜常用的材料有鋁（Al）、銀（Ag）、金（Au）等，它們的光譜反射率曲線表示在圖3-7上。鋁膜是從紫外區(qū)到紅外區(qū)都具有很高反射率的唯一材料，同時(shí)鋁膜表面在大氣中能生成一層薄薄的氧化鋁（AlOg）膜，起到保護(hù)膜層的功效，所以膜層比較牢固、穩(wěn)定。由于上述原因，鋁膜的應(yīng)用非常廣泛。銀膜在可見光區(qū)和紅外區(qū)都有很高的反射率，而且在傾斜使用時(shí)引入的偏振效應(yīng)也最小。但是蒸發(fā)的銀膜用作前表面鏡鍍層時(shí)卻因下列兩個(gè)原因受到嚴(yán)重的限制∶它與玻璃基片的黏附性很差;易受到硫化物的影響而失去光澤。有人曾試圖使用蒸發(fā)的一氧化硅或氟化鎂作為保護(hù)膜，但由于它們與銀的黏附性很差，沒有獲得成功。所以通常僅用于短期作用的場(chǎng)合或作為后表面鏡的鍍層。金膜在紅外區(qū)的反射率很高，它的強(qiáng)度和穩(wěn)定性比銀膜好，所以常用它作為紅外反射鏡。金膜與玻璃基片的附著性較差，為此常用鉻膜作為襯底層。如果在金膜的沉積過程中，輔之以離子束轟擊，則可顯著提高金膜與基片的附著力。

常見金屬膜反射率曲線

　　由于多數(shù)金屬膜都比較軟，容易損壞，所以常常在金屬膜外再加鍍一層保護(hù)膜。這樣既能改進(jìn)強(qiáng)度，又能保護(hù)金屬膜不受大氣侵蝕。鍍了保護(hù)膜后，反射鏡的反射率或多或少會(huì)有所下降，保護(hù)膜的折射率越高，反射率下降得越多。最常用的保護(hù)膜是一氧化硅，此外，氧化鋁（Al2O3）也常作為鋁保護(hù)膜。Al2O3；可以用電子束真空蒸發(fā)，或?qū)︿X膜進(jìn)行陽(yáng)極氧化來制備。經(jīng)陽(yáng)極氧化保護(hù)的鋁鏡，機(jī)械強(qiáng)度非常好。

分類：

    反射膜分為介質(zhì)高反膜和金屬高反膜；
    其中金屬高反膜常見的有
    增強(qiáng)鋁：R>90%@400-700nm
    保護(hù)鋁：R>87%@400-1200nm
    紫外保護(hù)鋁：R>80%@250-700nm
    保護(hù)銀：R>95%@400-12000nm
    增強(qiáng)銀：R>98.5%@700-1100nm
    保護(hù)金：R>98%@2000-12000nm；

    金屬膜都是針對(duì)寬帶的波段，且沒有入射角限制，但反射率相對(duì)較低；相對(duì)于金屬膜，介質(zhì)膜一般針對(duì)單點(diǎn)波長(zhǎng)，也可以針對(duì)寬帶的波段，但在保證反射率的情況下，帶寬一般比較窄，通常在300-400nm左右，且有入射角限制，反射率通?？梢宰龅?9%以上，甚至更高。例如HR@532nm，R>99.8%，AOI=45°；或者HR@400-700nm，R>99.5%，AOI=45°，當(dāng)然除此之外也可以做其他單一角度或者寬入射角（如0-45°），但反射率也會(huì)有相應(yīng)的變化。

常見的幾種金屬鍍膜：

　　1）保護(hù)鋁：在紫外區(qū)常用的金屬薄材料是鋁，在可見光區(qū)常用鋁（和銀）

R>88%@可見光區(qū)

　　2）保護(hù)銀，紅外區(qū)常用金、銀

＞95%可見光區(qū)
＞98%微米紅外區(qū)

　　3）保護(hù)金 ：在0.65微米后的紅外光區(qū)具有非常高的反射率

＞95%0.65-2微米
＞98%2-12微米紅外光區(qū)

高反射膜

金屬鏡(Metallic Mirror)

    成本較低，反射波段較寬。
    一般用于反射率要求不是特別高，但是波段很寬的應(yīng)用。
    因?yàn)榇嬖诓糠治眨虼讼拗屏似湓诩す忸I(lǐng)域的應(yīng)用。

全介質(zhì)反射鏡(Dielectric HR coatings )

    成本較高，反射波段較窄。
    反射率可以做到很高。
    反射波段范圍有限，如加大反射波段范圍，膜層鍍制難度將提高。
    膜層較厚，應(yīng)力較大，存在膜層脫落風(fēng)險(xiǎn)。

鍍膜基片

　　指在什么材質(zhì)上鍍膜?；淄鞘褂铆h(huán)境和用途決定。常見的鍍膜基底選擇？ 如氣體分析保護(hù)金多用氟化鈣基底，普通反射鏡用浮法玻璃，激光腔鏡用硅基底，紅外濾光片多用硅鍺，可見及近紅外多是玻璃，無氧銅多是鎳和金等。

　　氟化鈣，氟化鋇，氟化鎂，藍(lán)寶石，鍺，硅，硫化鋅，硒化鋅，硫系玻璃，N-BK7，熔融石英等。

鍍膜材料

　　附著在基底上的起到透射，反射，分光等作用的材料，可能是光學(xué)材料如硫化鋅、氟化鎂等，也可能是金屬，如鋁金等。目前成熟大批量光學(xué)鍍膜材料多是顆粒狀或是藥片狀，也有整塊晶體鍍膜靶材；金屬鍍膜材料多是絲及塊狀；基底，用途，和鍍膜指標(biāo)決定用什么鍍膜材料。