光学镀膜技术及应用调查
光学镀膜技术的应用

光学镀膜技术的应用光学镀膜技术是一种利用光学薄膜的干涉与反射性质对光线进行处理的技术。
其应用广泛,包括光电器件、液晶显示器、摄像头镜片、激光光束等等。
下面,我们一起来分步骤阐述光学镀膜技术的应用。
1.光电器件光电器件是光学镀膜技术的重要应用领域之一。
光电器件中的光学镀膜通常是多层光学膜的堆积。
在光学镀膜过程中,需要根据器件需要,选择合适的光学薄膜材料进行镀膜,以达到器件的设计要求。
例如,太阳能电池板为了提高吸收光线的效率会采用內膜式结构进行反射光的利用。
2.液晶显示器现代液晶显示器中的各种反射、散射板、吸收体等都需要采用光学镀膜技术。
光学镀膜技术主要应用于其背光源中的反射或衰减材料,以及显示屏幕上的抗反射材料。
经过光学镀膜处理的液晶显示器,不仅能够保证其高清晰度和色彩还原度,还能有效减少其反光和眩光等负面影响。
3.摄像头镜片摄像头镜片上的光学镀膜主要应用于反射板上。
通过搭配反光板材料,利用光学干涉等原理,可以大大提高镜片的成像质量。
在镀膜过程中,需要根据实际需求选择合适的材料,进行特定的反光率、吸收率和透射率等处理。
4.激光激光技术中的光学镀膜主要应用于光学元件的薄膜增透或反射,以提高激光的利用效率。
例如,在某些激光器中,通过在管壳内部镀上透镜、反射镜等光学薄膜,可以调整激光器的光束发散角;在激光器的输出窗口上镀上透镜膜等材料,可以提高激光能量的输出。
总之,光学镀膜技术已经广泛应用于日常生活的各个领域中。
在实际应用中,镀膜材料的选择、光学膜的生产过程以及成品产品的检测等都是非常重要的环节。
人们应当加强理论研究,不断改进技术工艺,进一步完善各类光学器件的性能和质量,为新的科技研究和产业应用提供可靠的基础和支撑。
光学用薄膜市场分析和技术研究综述

光学用薄膜市场分析和技术研究综述光学用薄膜是一种被广泛应用于光学仪器、光电子器件和光学镀膜领域的材料。
它具有光学透明性、抗反射、反射、色散、滤波、极化等特性,通过对光的干涉和反射来实现对光的控制和调节。
在光学领域中,光学用薄膜的市场需求不断增长,并展现出广阔的应用前景。
光学用薄膜市场分析:1.市场规模:光学用薄膜市场规模正在逐年扩大。
随着科技的发展和应用领域的不断扩展,光学仪器、光电子器件和光学镀膜等行业对高质量、高性能光学薄膜的需求不断增长,推动了市场的快速发展。
2.应用领域:光学用薄膜主要应用于光学仪器、光电子器件和光学镀膜等领域。
在光学仪器领域,光学用薄膜广泛应用于望远镜、显微镜、激光干涉仪等设备中,用于提高传输效率和减少光损耗。
在光电子器件领域,光学用薄膜被用于太阳能电池、液晶显示器、LED等器件中,实现对光的控制和管理。
在光学镀膜领域,光学用薄膜广泛应用于镜片、滤光片、反射镜、透镜等光学元件中,可以实现抗反射、反射、色散等功能。
3.技术研究:光学用薄膜的研究涉及多个技术领域。
其中,主要的研究方向包括薄膜制备技术、薄膜材料研究、薄膜光学特性分析等。
薄膜制备技术包括物理气相沉积、化学气相沉积、溅射沉积等多种方法,用于制备高质量、高纯度的光学薄膜。
薄膜材料研究主要涉及到材料的选择和设计,以及材料的物理、化学、光学性质的研究。
薄膜光学特性分析主要通过光学测量技术和模拟仿真等手段,研究薄膜的透过率、反射率、色散等光学性能。
综合来看,光学用薄膜市场在不断扩大,具有广阔的应用前景。
随着科技的发展和应用领域的不断拓展,对高质量、高性能光学薄膜的需求将愈加增长。
与此同时,薄膜制备技术、材料研究和光学性能分析等技术也将得到进一步的发展,以满足市场的需求。
光学用薄膜是一种相对较薄而且具有特殊光学性质的材料,它可以通过对光的干涉和反射来实现对光波的控制和调节。
光学薄膜主要用于改变光的传播特性,例如抗反射、反射、色散、滤波和极化等。
光学镀膜技术以及应用调查

光学镀膜技术以及应用调查关键词:镀膜;技术;应用摘要:镀膜主要是为了减少反射,为了提高镜头的透光率和影像的质量,在现代镜头制造工艺上都要对镜头进行镀膜。
并且其可分为隔热膜,防爆膜。
镀膜主要是为了减少反射,为了提高镜头的透光率和影像的质量,在现代镜头制造工艺上都要对镜头进行镀膜。
镜头的镀膜是根据光学的干涉原理,在镜头表面镀上一层厚度为四分之一波长的物质,使镜头对这一波长的色光的反射降至最低。
显然,一层膜只对一种色光起作用,而多层镀膜则可对多种色光起作用。
多层镀膜通常采用不同的材料重复地在透镜表面镀上不同厚度的膜层。
多层镀膜可大大提高镜头的透光率,;例如,未经镀膜的透镜每个表面的反射率为5%,单层镀膜后降至2%,而多层镀膜可降至0.2%,这样,可大大减少镜头各透镜间的漫反射,从而提高影像的反差和明锐度。
隔热膜隔热膜(Sun Contral window film),又俗称太阳隔热膜等,其中,隔热膜是最常见的称呼,“隔热”是指对红外光区的有效阻隔。
根据car2100权威定义,隔热膜一般是由PET基材复合而成的薄膜,带有的水溶性压敏胶,它能紧紧贴住玻璃碎片,当发生碰撞车祸或被歹徒敲打挡风玻璃,玻璃碎片不会脱落飞溅。
对此,专业的解释是隔热膜本身有多余3层的功能材料,厚度达到大于0.051mm,能承受国际标准97.1105磅的撞击测试。
隔热膜又被称为防晒隔热膜,“防晒”是指能有效阻隔紫外线达90%以上。
第三代产品运用了很多新技术,如“磁控镀膜”、“微米技术”、“纳米技术”、“航天科技”等,紫外线阻隔率提高到90%~100%左右,红外线阻隔率提高到30%~95%左右,胶的粘性更强,从而达到既降低膜的厚度又提高了防爆性能的效果.隔热膜的一些特点:1.隔热 ---希雅图建筑膜是高档热反射式窗膜,其太阳能总阻隔率可高达79%,具有极好的隔热性能。
与低端产品染色膜和原色膜等存在极大的不同,后者属于吸热式窗膜,只能通过吸热暂时起到隔热的作用。
光学薄膜技术及其应用

光学薄膜技术及其应用张三1409074201摘要:介绍了传统光学薄膜的原理,根据薄膜干涉的基本原理及其特点,介绍了光学薄膜的性能、制备技术,研究了光学薄膜在的应用和今后的发展趋势。
关键词:光学薄膜、薄膜干涉、应用、薄膜制备引言:光学薄膜是指在光学玻璃、光学塑料、光纤、晶体等各种材料的表面上镀制一层或多层薄膜,基于薄膜内光的干涉效应来改变透射光或反射光的强度、偏振状态和相位变化的光学元件,是现代光学仪器和光学器件的重要组成部分。
光学薄膜技术的发展对促进和推动科学技术现代化和仪器微型化起着十分重要的作用,光学薄膜在各个新兴科学技术中都得到了广泛的应用。
本文在简单叙述薄膜干涉的一些相关原理的基础上,介绍了光学薄膜常见的几种制备方法,研究了光学薄膜技术的相关应用,并且展望了光学薄膜研究的广阔前景。
正文:1.光学薄膜的原理光学薄膜的直接理论基础是薄膜光学, 它是建立在光的干涉效应基础上的、论述光在分层介质中传播行为。
一列光波照射到透明薄膜上,从膜的前、后表面或上、下表面分别反射出两列光波,这两列相干光波相遇后叠加产生干涉。
该理论可以比较准确地描述光在数十微米层、纳米层甚至原子层厚的薄膜中的传播行为,由此设计出不同波长、不同性能、适应不同要求的光学薄膜元件。
2.光学薄膜的性质及功能光学薄膜最基本的功能是反射、减反射和光谱调控。
依靠反射功能, 它可以把光束按不同的要求折转到空间各个方位;依靠减反射功能,它可以将光束在元件表面或界面的损耗减少到极致, 完美地实现现代光学仪器和光学系统的设计功能;依靠它的光谱调控功能, 实现光学系统中的色度变换, 获得五彩缤纷的颜色世界。
不仅如此, 光学薄膜又是光学系统中的偏振调控、相位调控以及光电、光热和光声等功能调控元件, 光学薄膜的这些功能, 在激光技术、光电子技术、光通信技术、光显示技术和光存储技术等现代光学技术中得到充分的应用, 促进了相关技术和学科的发展。
3.传统光学薄膜和新型光学薄膜3.1传统光学薄膜传统的光学薄膜是以光的干涉为基础。
光学镀膜机中的多功能镀膜技术研究

光学镀膜机中的多功能镀膜技术研究光学镀膜技术是光学领域中一项重要的制造工艺,主要用于增加光学元件的反射、透射和抗反射能力。
随着科技的发展和需求的增加,传统的单一功能镀膜已不能满足现代光学领域的需求。
多功能镀膜技术的应用成为研究的热点,光学镀膜机中多功能镀膜技术也成为镀膜技术研究的重要内容。
多功能镀膜技术不仅仅通过一次镀膜实现多种功能,而是通过设计复杂的多层膜堆结构来实现多种功能的相互叠加。
多层膜堆结构通常由多个极薄的导电和非导电薄膜层交替堆积而成,每一层薄膜层的材料和厚度都是通过精确控制而得到的。
利用这些复杂的多层膜堆结构,可以实现光学元件的多种功能,如抗反射、高反射、透射增强和波长选择等。
多功能镀膜技术的研究主要包括设计优化、材料选择和工艺改进等方面。
首先,针对需要实现的多种功能,研究人员需要设计出具有最佳性能的多层膜堆结构。
这需要综合考虑膜层材料的光学特性、物理特性和厚度等因素,并利用模拟软件进行仿真分析。
设计出的多层膜堆结构应满足所需的反射率、透射率和光学波长等性能指标。
其次,材料的选择也是多功能镀膜技术研究中至关重要的一环。
不同的应用要求不同的材料特性,例如高反射镀膜要求导电材料具有高导电率和低吸收率,透射增强镀膜则需要非导电材料具有低折射率和低吸收率。
研究人员需要详细研究和评估各种材料的光学性能、机械性能和化学稳定性等,选择适合多功能镀膜技术的材料。
最后,工艺改进是实现多功能镀膜技术的关键。
在光学镀膜机中,需要精确地控制膜层的厚度、折射率和薄膜结构等参数。
研究人员通过改进镀膜机的控制系统、压电调节和离子束平坦化等技术,实现对薄膜制备过程的准确控制。
此外,还需要通过调整沉积时间、温度和气压等工艺参数,优化薄膜的物理和光学性质,以获得更好的多功能镀膜效果。
多功能镀膜技术在实际应用中具有广泛的前景。
例如,在太阳能电池领域,多功能镀膜技术可以实现抗反射和防反射功能,提高光电转换效率。
在光学器件中,可以通过镀膜技术实现滤光、偏振、色彩校正和增强光谱性能等多种功能。
镀膜实践总结报告

镀膜实践总结报告镀膜实践总结报告根据我们团队的计划,我们在过去的几周中进行了一次镀膜实践。
镀膜是一种涂覆在表面的薄膜,可以提供保护、改善性能或增加美观等功能。
在这次实践中,我们主要关注了光学镀膜和防腐镀膜两个方面。
首先,我们进行了光学镀膜的实践。
我们选择了一些常见的透明材料,如玻璃和塑料,在其表面进行了不同种类的镀膜。
我们使用了真空蒸发镀膜的方法,将金属蒸发在材料表面。
通过调整镀膜的材料和厚度,我们成功地制备了不同种类的光学镀膜。
通过对镀膜后样品的测试,我们发现镀膜对光的透过性、反射性和折射率都产生了显著的影响。
这表明我们的实践是成功的,并且我们获得了一些有用的数据和知识。
其次,我们进行了防腐镀膜的实践。
我们选择了一些常见的金属材料,如铁和铝,在其表面进行了不同种类的镀膜。
我们使用了电镀的方法,在金属表面电镀一层防腐膜。
通过对镀膜后样品进行腐蚀测试,我们发现镀膜能够显著改善金属的耐腐蚀性能。
这意味着我们的实践对于保护金属材料免受腐蚀具有重要意义。
在这次镀膜实践中,我们遇到了一些挑战。
首先,真空蒸发镀膜的设备使用起来比较复杂,需要熟练的操作和调试。
我们花了一些时间来熟悉设备的使用方法,并逐渐提高了我们的技能。
其次,镀膜的制备过程需要严格的实验条件,如洁净的实验环境和合适的温度控制。
我们花了很多时间来准备实验环境,并对实验参数进行优化,以确保我们获得高质量的镀膜。
最后,我们在实践中也遇到了一些结果不一致的情况。
通过分析实验数据和讨论,我们发现了问题所在,并采取了相应的措施进行改进。
通过这次镀膜实践,我们学到了很多知识和技能。
我们了解了光学镀膜和防腐镀膜的原理和应用,并学会了一些镀膜的制备方法和技巧。
我们还学会了如何设计实验、分析数据和改进实验,以提高实验的可重复性和准确性。
这些知识和技能对我们今后的学习和工作都具有重要的意义。
总的来说,这次镀膜实践是一次有意义的实践活动。
通过参与其中,我们不仅获得了实践经验和知识,还提高了实验技能和团队合作能力。
光学镀膜材料的应用及工艺

光学镀膜材料的应用及工艺(一)光学镀膜材料的分类(二)1、从化学组成上,薄膜材料可分为:氧化物类:Al2O3、SiO、SiO2、TiO2、Ti2O3、ZrO2等氟化物类:MgF2、BaF2、YF3、Na3AlF6等其它化合物类:ZnS、ZnSe、PbTe等金属(合金)类:Al、Cr、Ti、Ag、Al-Ti、Ni-Cr等2、从材料功能分,镀膜材料可分为:(1)光介质材料:起传输光线的作用。
这些材料以折射、反射和透射的方式改变光线的方向、强度和相位,使光线按预定要求传输,也可吸收或透过一定波长范围的光线而调整光谱成份。
(2)光功能材料:这种材料在外场(力、声、热、电、磁和光)的作用下,光学性质会发生变化,因此可作为探测、保护和能量转换的材料(如AgCl2,WO3等)。
(二)光学镀膜材料的特点从化学结构上看,固体材料(薄膜)中存在着以下键力: 1. 离子键:离子晶体中,每个离子被一定数量的异号离子所包围,离子晶体中作用力较大,所以离子键很牢固,这就决定了离子晶体具有熔点高、沸点高和硬度大、强度高的特点; 2. 共价键:主要通过同质原子贡献电子构成的极性或非极性双原子偶化学键。
共价键在气体分子结构中较为普遍,如H2,Cl2,CCl4等。
金属键中也常出现不同程度的共价键力;3. 原子键:(或金属键):原子键也十分牢固,这类键组成的化合物(Si,SiC及氮化物)也具有硬度高、强度大和熔点高的特点; 4. 分子键(或范德华键):把原子联结成分子的力相当大,而分子之间的键又十分弱(MgCl2等),因此,这类键组成的化合物具有熔点低,强度低的特点。
实际上,固体化合物中化合键的组成是组合型的,就是说一种化合物中原子或分子的结合力并不是纯粹由单一键连结的,往往是以上几种键交互作用的。
(三)由于化学键的特性,决定了不同薄膜材料或薄膜具有以下不同特点:(1)氧化物膜料大都是双电荷(或多电荷)的离子型晶体结构,因此,决定了氧化物膜料具有熔点高、比重大、高折射率和高机械强度。
镀膜技术在光学镜头上的应用

镀膜技术在光学镜头上的应用最早的镜头是没有镀膜的,有的甚至连镜筒内部消光和镜片边缘发黑处理都没有,然后出现了单层镀膜,不过这主要是用在军用望远镜上用以实现镜片消光,降低被敌人发现的可能性(例如蔡司顶顶大名的T*镀膜最早就是为军用开发的),而在民用相机领域,1941 Kodak公司生产首次采用镀膜镜头的照相机Ektra,但镀膜技术的大发展应该从70年代初宾得推出SMC镀膜的太苦马镜头开始算起。
现代镜头上的镀膜大而化之可以分成两种,一种叫增透膜,是增加光线透过率的,而另一种镀膜则是改变镜头的色彩光谱透过特性的,比如一支镜头种某一片镜片所用的光学材料虽然折射率等等指标很好,但却存在偏黄现象,那就给它镀上一层光谱遮断膜,把偏色纠正回来(宾得那仨公主都使用高折射玻璃,因此都有些略微偏黄),而现在镀膜技术的发展已经可以补偿一些较为廉价的光学材料的不足之处,镜头的设计已经不必像过去一样使用昂贵的特殊配方光学玻璃来完成,所以新的镜头一般都是在每个镜片的空气接触面上都有多层镀膜的,这也从另一方面凸显了镀膜对于镜头的重要作用。
宾得在1971年推出了SMC超级多层镀膜的太苦马镜头,在当时可以算是举世瞩目,虽然在此之前,尼康,佳能和徕卡都掌握了多层镀膜技术(3-4层)但是超过6层以上的镀膜仍然是难以完成的目标,另一方面,Fuji宣称他们开发的电子波束镀膜EBC (Electron-Beam Coating)可以达到11层,已经处于领先地位,他们将EBC镀膜技术用于某些电影摄影机镜头,并用于1964年奥林匹克运动会,但并未用于民用镜头的开发,此后在宾得SMC的压力之下才逐渐开发EBC和超级EBC的富士龙摄影镜头,并取得了良好的市场反应。
多层镀膜使得开发现代的超广角镜头和大变焦镜头成为可能。
随着变焦镜头的流行,焦距的长度和变焦范围逐步扩大(需要更多的光学组件),为了保证光学质量多层镀膜技术就变的非常重要。
有意思的是事实上几乎所有的主要镜头制造商(包括Canon,Nikon和Zeiss)都付授权费给宾得以使用部分或全部的多层镀膜工艺,以能够接受的成本在光学元件的表面镀上很薄的防反射化合物。
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光学镀膜技术及应用调查摘要:金属光学镀膜最早用于光学元件表面制备保护膜。
光学镀膜技术和应用始于19 世纪初叶。
在20世纪的后50年内,光学镀膜技术得到飞速发展。
目前金属贴膜玻璃是在平板玻璃表面贴上一层或多层金属氧化物,以改善玻璃的性能和强度,使其具有保温、隔热、防爆、防紫外线、美化外观、安全、节能和美化装饰等功能。
而有色金属镀膜材料主要用于传统工业领域,稀有金属或其氧化物主要用于高科技领域。
其中氧化钦贴膜玻璃获得了广泛应用,占据较大市场份额。
本文就光学镀膜的方法、材料及其应用状况进行简要概括,同时介绍日常生活常见的隔热膜和防爆膜[1]。
关键词:光学镀膜材料防爆膜隔热膜1 光学镀膜方法及其应用状况1.1 脉冲激光沉积(PLD)利用激光对物体进行轰击,然后将轰击出来的物质沉淀在不同的衬底上,得到沉淀或者薄膜。
PLD作为一种新的先进的成膜技术。
与其他工艺相比,生长参数独立可调、可精确控制化学计量比,易于实现超薄薄膜的生长和多层膜的制备,生长的薄膜结晶性能很好,膜的平整度也较高。
PLD技术的成膜效率高,能够进行批量生产,这是它的很大的优势,有望在高质量ZnO薄膜的研究和生产中得到广泛的应用。
但是由于等离子体管中的微粒、气态原子和分子沉积在薄膜上会降低薄膜的质量,采取相应的措施后可以获得改善,但不能完全消除。
而且PLD生长在控制掺杂、生长平滑的多层膜和厚度均匀等方面都比较困难,从而比较难以进一步提高薄膜的质量。
1.2化学气相沉积(CVD)化学气相沉积(CVD)法是一种或几种气态反应物在衬底表面发生化学反应而沉积成膜的。
反应物质是由金属载体化合物蒸汽和气体载体所构成,沉积在衬底上形成金属氧化物薄膜,衬底表面上发生的这种化学反应通常包括金属源材料的热分解和原位氧化。
CVD法的主要控制参数为气体流量、气体成分、沉积温度和衬底的几何形状等。
按工作压强CVD可分为常压CVD(APCVD)和低压CVD(LPCVD);按激活能源区可分为等离子体CVD(PECVD)、光CVD、热CVD 和电子回旋共振CVD(ECRCVD)等;按使用的原材料不同,可分为普通CVD和有机金属CVD(MOCVD)。
CVD法所需设备相对于溶胶凝胶法而言比较复杂和昂贵,但制备的薄膜相对来说比较致密、质量稳定可靠。
一般CVD法所需要的衬底温度为600℃左右,采用等离子体辅助可以适当降低成膜温度。
其中,MOCVD法成膜质量高,并且能实现高速度、大面积、均匀、多片同时生长,符合产业化要求,因此成为人们研究的重点。
MOCVD法的缺点是原料化学性质不稳定、有毒且价格昂贵,尾气需要专门的备处理。
1.3分子束外延分子束外延(MBE)是在超高真空条件下,精确控制原材料的中性分子细流即分子束强度,把分子束射入到被加热的衬底上而进行外生长(在单晶衬底(基片)上生长一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶层,犹如原来的晶体向外延伸了一段,故称外延生长)。
MBE是一种有效地薄膜制备技术,易于控制组分和高浓度掺杂,可进行原子操作,而且源和衬底分别进行加热和控制生长温度低,但设备要求超高真空,生长速度也较慢。
1.4溶胶凝胶溶胶一凝胶(sol-gel)技术是指金属有机或无机化合物(称前驱物),经溶液、溶胶、凝胶而固化,在溶胶或凝胶状态下成型,再经处理转化为氧化物或其它化合物固体薄膜的方法,是应用胶体化学原理制备无机材料的一种湿化学方法【21。
24】。
此法易于控制薄膜组分,可在分子水平控制掺杂,尤其适用于制备掺杂水平要求精确的薄膜。
此法无需真空设备,工艺简单,可获得理想厚度和组分的薄膜,适用于大面积且形状复杂的衬底,而不损伤衬底,对TCO薄膜的大型产业化具有非常重要的意义。
此法的不足之处是薄膜制的过程中影响薄膜的不确定因素很多,难以控制薄膜质量。
1.5磁控溅射磁控溅射法被认为是镀膜技术中最成熟的ZnO:A1薄膜制备方法,通常分为直流溅射(DC)和射频溅射(RFs)两种。
该方法是利用高能粒子轰击靶材,使得靶材原子或分子被溅射出来并沉积到衬底表面的一种工艺,以溅射产率高、基片温升低、薄膜基底结合力好、装置性能稳定、操作控制方便等优点受到青睐,磁控溅射法可获得高度c轴取向,表面平整度高,可见光透过率较高及低电阻率ZnO:A1的薄膜。
但是在磁控溅射过程中,因为粒子轰击衬底及已生长的薄膜易于造成表面损伤,以及部分锌原子与氧原子没有完全反应所产生的缺陷等但在目前的技术条件下,磁控溅射仍然是是研究最多、应用最广泛的薄膜沉积方法,是大面积均匀沉积ZnO:A1透明导电膜玻璃的的首选方案。
1.6原子层沉积(ALD)原子层沉积(Atomic layer deposition)是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法。
原子层沉积与普通的化学沉积有相似之处。
但在原子层沉积过程中,新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的,这种方式使每次反应只沉积一层原子。
2光学镀膜材料及其应用状况[5]2.1 “预熔化”光学镀膜材料传统的光学镀膜材料其形态主要包括自由颗粒和药片状两种。
镀膜时,先往坩埚中填充一定量的材料,然后进行预熔,一般地,根据不同的镀膜需要,预熔时间大约2h~4h。
采用传统材料主要有以下问题: 其一,由于颗粒和小片堆积密度小,因此坩埚装料有限;其二,预熔需要大量时间,对于工业生产,降低了生产效率;其三,在实际镀膜过程中,随着材料的消耗,往往会产生薄膜性能的差异,所以实际上材料利用率非常有限。
因此,当镀制多层精密膜系和规模化生产时,传统材料具有一定的局限性。
“预熔化”光学镀膜材料正是针对以上缺点而设计的一种全新概念的材料。
真空镀膜时的预熔过程是通过电子枪轰击来实现的,对于氧化物镀膜材料来说,电子束轰击预熔过程使材料在坩埚中完全或部分熔化成一体,但同时失去少量晶格氧。
“预熔化”光学镀膜材料就是在材料的制备过程中,模拟真空镀膜的预熔化过程,一方面,它是严格按照坩埚尺寸制备的一块整体;另一方面,尽可能使材料致密化,如“预熔化”TiO2材料的相对密度达99%以上;同时对于一些高折射率材料,如TiO2、ZrO2、HfO2等,通过采用特殊得处理工艺,使得失去少量晶格氧。
采用预熔化材料进行镀膜,能提高坩埚的装填量,减少预熔时间,提高材料的利用率,并有可能提高薄膜的性能。
“预熔化”光学镀膜材料是一种全新概念的材料,国内外都刚开始进行研究开发,目前尚未得到大规模应用,关于该种材料的镀膜特性以及薄膜性能有待深入研究。
2.2高阈值激光膜材料[4]高功率激光器是当前强激光领域的研究热点,影响激光系统的功率输出最关键的因素是光学薄膜的激光损伤阈值(LIDT)。
影响LIDT的主要因素包括: 高低折射率材料的选择和匹配、镀膜工艺过程和薄膜质量。
可以说,性能优异的镀膜材料是得到高LIDT激光薄膜的前提,一方面,镀膜材料应尽可能地满足镀膜工艺的需要,减少或避免喷溅的发生;另一方面,材料应尽可能避免敏感杂质元素的污染。
目前主要的用于高LIDT激光膜的镀膜材料有: ZrO2- x、ZrO2复合膜料、HfO2( Zr< 0. 5%) 及其复合膜料。
2.2.1 ZrO2- x、ZrO2 复合膜料氧化锆在近紫外( ~300nm) 到红外( ~1300nm) 对光不吸收,膜层致密牢固,与SiO2 膜层的匹配性好。
但氧化锆最大的缺点是镀膜时不易控制,容易产生喷溅。
采用部分失氧的ZrO2- x或ZrO2 复合膜料则能克服上述缺点,得到性能良好的薄膜。
在制备近紫外( 300nm~400nm) 和红外( 1064nm) 高LIDT 激光薄膜中得到应用。
2.2.2 HfO2( Zr< 0. 5%) 及其复合膜料HfO2光学镀膜材料是一种性能优异的高折射率材料,其透射波段范围包括远紫外( ~200nm) 到红外( 8000nm) ,在此波段范围内,光吸收、散射都极少,其折射率在波长500nm 处为2. 00。
用电子枪蒸发可以得到致密的氧化铪膜层,该膜层硬度高;与石英玻璃、CaF2 玻璃基体具有较强的附着力;化学物理性能稳定、耐腐蚀性好。
广泛用于紫外激光多层膜、红外镜的遮盖层、无色差分束镜等。
可以说,HfO2光学镀膜材料是一种性能优异的制备具有高LIDT 激光膜的材料。
但在自然界,Zr 与Hf 伴生,两者的化学性能非常接近,它们之间的深度分离一直是技术难题。
在紫外波段,Zr 的存在严重影响薄膜的性能。
从光学性能来看,ZrO2 的透射波段不能到250nm 以下,在250nm以下紫外波段有明显吸收,而且在此波段,两者折射率相差较大( HfO2 的折射率是1. 95,ZrO2的折射率是2. 04);另外,两者同低折射率材料如SiO2的匹配作用相反,因此氧化锆的存在破坏膜层的性能。
从物理化学性能看,HfO2比ZrO2稳定得多。
通常情况下,不含稳定剂的纯ZrO2热力学不稳定,在摩擦、受热、压力等条件下容易发生相变,相变的同时伴随体积的变化。
因此低ZrO2含量的HfO2膜料是制备具有高LIDT的紫外强激光薄膜的关键。
2.2.3 用于树脂基片冷镀的镀膜材料树脂镜片的镀膜越来越多。
但树脂镜片不耐热,当受热温度超过80℃时,会发生变形。
一般的光学镀膜材料镀膜时为了得到致密的膜层,基体都要加热到200℃~300℃。
通过镀膜工艺的改进在某种程度上也可以实现对塑料镜片进行冷镀,但往往会增加设备投资的成本。
如果能采用可以直接冷镀的镀膜材料,将更加普遍适用。
采用某些稀土化合物同现有普通材料的复合有望实现材料的直接冷镀。
3 隔热膜原理及应用状况3.1 基本概念许多现代建筑都采用玻璃幕墙、大玻璃和落地玻璃门(阳台),这种情况在改善房间景观的同时,却使传入室内的太阳辐射热量增多,增加了房间空调的用电。
空调是建筑能耗中的第一杀手,空调能耗已经占到了建筑能耗的20%到50%[3]。
为了解决以上问题,美国研制出了太阳隔热膜,它具有隔热节能、抗紫外线、美观舒适、安全防爆等功能,有效便捷地解决了玻璃带来的很多问题。
在汽车玻璃表面粘贴的膜俗称为车膜、防爆膜,最初是称为太阳膜,所以顾名思义,汽车贴膜都是为了对付夏季那火辣灼热的阳光以及紫外光。
防爆膜除了隔热隔光之外,还具有防爆功能。
优质的防爆膜是用特殊的聚酯膜作基材,膜本身就具有很强的韧性,并配合特殊压力敏感胶,遇到意外时,玻璃破裂后被车膜粘牢而不会飞溅伤人。
汽车防爆膜还具有单向透视、降低眩光的功能。
3.2 隔热原理太阳光全部能量,主要分布在可见光区和红外区,前者占太阳辐射总能量的约50%,后者占约43%粒子发生能态跃迁时,会发射或吸收与与特征频率相同的电磁辐射。
因为原子和分子的振动的特征频率分布在宽广的红外光谱区,因此红外辐射有使物体显著变热的热效应。
所以隔热膜的原理是阻挡太阳光中的红外辐射,有效防止室内升温。