TFC膜系设计实例教程_最新修正版

TFC增透膜系设计

TFC增透膜系设计
首先，材料选择是设计TFC增透膜的关键步骤之一、TFC膜由支撑层、中间层和表层组成，不同层次的材料选择对于膜的结构和性能都有重要影响。

支撑层需要具备良好的力学性能和稳定性，因此一般选择聚酰胺类材
料或陶瓷材料；中间层的选择要考虑其对盐离子的选择性和透过性，一般
选择聚丙烯醇或聚乙烯醇等；表层的选择需要考虑其对水的通透性和抗污
染性能，一般选择聚醚砜等。

通过优化各层次材料的组合和厚度，可以实
现更高的水通量和较低的盐离子渗透率。

其次，膜结构的优化是设计TFC增透膜的另一个重要方面。

膜的结构
可以通过控制各层次的厚度和孔隙度进行调节。

较薄的支撑层和中间层可
以提高膜的通透性，而适当增加表层的厚度可以提高其抗污染性能。

此外，可以通过采用交叉层（cross-linked）方式将支撑层和中间层进行交叉连接，以进一步提高膜的稳定性和防止材料的渗透。

最后，进行性能测试是设计TFC增透膜的关键一步。

性能测试主要包
括水通量、盐离子渗透率和抗污染性能等。

通过适当调节膜的结构和材料
组合，可以实现较高的水通量和较低的盐离子渗透率。

此外，膜的抗污染
性能也是一个重要的考量指标，可以通过进行静态和动态清洗试验来评估
膜的抗污染性能。

总之，设计TFC增透膜需要综合考虑材料选择、膜结构优化和性能测
试等因素。

通过优化膜的结构和材料组合，可以实现较高的水通量和较低
的盐离子渗透率，具有较高的应用价值。

未来还可以进一步研究和发展TFC增透膜，在提高膜的性能和稳定性的基础上，开拓更广泛的应用领域。

TFCalc设计膜层方法指导(简单)

TFCalc设计膜层方法指导（简单）假设我们要设计一个反射率>%高反膜系（波长10600nm）：条件：（1）基底材料：GaAs（2）膜料：ZnSe，YF3具体步骤：1．点击TFCalc图标进入其操作界面：图中弹出对话框，要求输入要编辑的文件名。

因为我们是要新编膜系，则点击“取消”按钮，则只显示如下界面：图中自左到右的菜单名称中文意思分别是：“文件”、“编辑”、“修改”、“运行”、“结果”、“杂项”和“帮助”。

点击其中的任何一项将弹出其包含的菜单内容。

2．点击第一项“File”，弹出如下菜单项：左图中的中文意思自上到下分别是：新建膜系文件重新打开膜系文件关闭膜系文件保存膜系文件以其他的文件名保存膜系文件恢复原始文件打印膜系打印设置退出TFCalc关于TFCalc3．点击第一项“New Coating”弹出如下“编辑环境对话框”：上图左边图中英文对应的中文意思分别是：Angle角度Incident Medium入射介质Substrate基底Front Layer基底前面Back Layer基底后面Exit Medium出射介质在上图的右边框内分别输入：Reference Wavelength(参考波长)：1580Illuminate（光源）：WHITE（白光）Incident angle（入射角）：Incident medium（入射介质）：AIR（空气）Substrate（基底）GaAs（砷化镓）Thickness（厚度）mm1（一般不考虑基底材料的厚度）Exit medium（出射介质）GaAs（如果是透视膜系，则出射介质一般是空气）Detector（探测器）：IDEA(理想探测器)First Surface（第一面）Front注：光源、基底材料、探测器应该分别在Illuminate、substrate、detector库中存在。

这些库可以增减。

4．点击下面的“Analysis Parameters”（分析参数）按钮，弹出下面的对话框：因为本例我们考虑是入射角为0的条件，因此选中第一项的圆形无线电按钮------Range of wavelengths（波长范围）（nm），其他的均不选。

TFC膜系设计实例教程_最新修正版

TFC膜系设计实例教程TFC膜系实例设计步骤（首先以AR膜三层为例介绍）1．首选镀膜材料：AL2O3 ZRO2 MGF22．AR膜技术要求：400------700 R〈13．运行TFC软件(如图1)，选择“取消”按钮，如要打开已设计好的膜系文件，可按“打开”来调用文件。

图14．在File菜单中选择New Coating选项（如图2）。

图25．进入环境编辑界面（Edit Environment）如图3图36.在环境编辑界面中，第一项为监控波长（Reference wavelength）,默认设制为550（图3）。

如果设计400-700波段的AR的话，就可以用这个设制。

如要设计红外波段的话，那就要改大点。

设好后，点击Analysis Parameters….项，进入下一个波段的设制界面（Set Analysis Parameters）。

（如图4）图46．在Set Analysis Parameters界面中选Wavelengths and Angles设计波段范围，在第一个输入框里输入起始波段400，第二输入框里输入结束波段700，第三个输入框里的为步长，可以不改，其它的不动（如图4）。

输入完成后，按“OK”键确认，返回到如图3的界面，再按“OK”键，进入设计界面（如图5）图57.在Modify菜单中选Layers—Front(如图6)，然后进入添加膜层。

（如图7）图6图77．选择Options Front Layers…..,添加层数，如图7，在弹出的输入框的第一个中输入3代表3层，如图8图88．然后点“OK”，进入，出现如图9的画面。

图99．现在把Material(材料)项中的，改成你所要的材料AL2O3 ZRO2 MGF2，把Optimize?(优化否)项中的NO，全部改为YES（如图10）图1010.选择Modify菜单中的Targets—continuous项来设定优化目标（如图11）图1111．选择Options中的Add Continuous targets….(如图12)，点击进入，如果是创建一个优化目标的话就不用改，如果要创建几个优化目标的话，就在第一个输入框中输入几。

使用TFCalc编辑膜系的方法_最新修正版

使用TFCalc编辑膜系的方法（简易操作步骤）假设我们要设计一个反射率>99.9%高反膜系（波长10600nm）：条件：（1）基底材料：GaAs（2）膜料：ZnSe，YF3具体步骤：1．点击TFCalc图标进入其操作界面：图中弹出对话框，要求输入要编辑的文件名。

因为我们是要新编膜系，则点击“取消”按钮，则只显示如下界面：图中自左到右的菜单名称中文意思分别是：“文件”、“编辑”、“修改”、“运行”、“结果”、“杂项”和“帮助”。

点击其中的任何一项将弹出其包含的菜单内容。

2．点击第一项“File”，弹出如下菜单项：左图中的中文意思自上到下分别是：●新建膜系文件●重新打开膜系文件●关闭膜系文件●保存膜系文件●以其他的文件名保存膜系文件●恢复原始文件●打印膜系●打印设置●退出TFCalc●关于TFCalc3．点击第一项“New Coating”弹出如下“编辑环境对话框”：上图左边图中英文对应的中文意思分别是：Angle 角度Incident Medium 入射介质Substrate 基底Front Layer 基底前面Back Layer 基底后面Exit Medium 出射介质在上图的右边框内分别输入：Reference Wavelength(参考波长)：1580Illuminate（光源）：WHITE（白光）Incident angle（入射角）：0.0Incident medium（入射介质）：AIR（空气）Substrate（基底）GaAs（砷化镓）Thickness（厚度）mm 1（一般不考虑基底材料的厚度）Exit medium（出射介质）GaAs（如果是透视膜系，则出射介质一般是空气）Detector（探测器）：IDEA(理想探测器)First Surface（第一面）Front注：光源、基底材料、探测器应该分别在Illuminate、substrate、detector库中存在。

这些库可以增减。

TFCalc设计膜层方法指导(简单)

TFCalc设计膜层方法指导（简单）假设我们要设计一个反射率>99.9%高反膜系（波长10600nm）：条件：（1）基底材料：GaAs（2）膜料：ZnSe，YF3具体步骤：1．点击TFCalc图标进入其操作界面：图中弹出对话框，要求输入要编辑的文件名。

因为我们是要新编膜系，则点击“取消”按钮，则只显示如下界面：图中自左到右的菜单名称中文意思分别是：“文件”、“编辑”、“修改”、“运行”、“结果”、“杂项”和“帮助”。

点击其中的任何一项将弹出其包含的菜单内容。

2．点击第一项“File”，弹出如下菜单项：左图中的中文意思自上到下分别是：●新建膜系文件●重新打开膜系文件●关闭膜系文件●保存膜系文件●以其他的文件名保存膜系文件●恢复原始文件●打印膜系●打印设置●退出TFCalc●关于TFCalc3．点击第一项“New Coating”弹出如下“编辑环境对话框”：上图左边图中英文对应的中文意思分别是：Angle 角度Incident Medium 入射介质Substrate 基底Front Layer 基底前面Back Layer 基底后面Exit Medium 出射介质在上图的右边框内分别输入：Reference Wavelength(参考波长)：1580Illuminate（光源）：WHITE（白光）Incident angle（入射角）：0.0Incident medium（入射介质）：AIR（空气）Substrate（基底）GaAs（砷化镓）Thickness（厚度）mm 1（一般不考虑基底材料的厚度）Exit medium（出射介质）GaAs（如果是透视膜系，则出射介质一般是空气）Detector（探测器）：IDEA(理想探测器)First Surface（第一面）Front注：光源、基底材料、探测器应该分别在Illuminate、substrate、detector库中存在。

这些库可以增减。

TFC设计增透膜膜系实例

第一期:TFC 设计增透膜膜系实例基底:BK7/K9 基底折射率:1.51680 要求:400nm 至700nm 反射低于1.0% 第一步:点FILE(文件)NEW COATING(新建膜系)会弹出如下窗口:以上窗口翻译如下中心波段 550 光源白光入射角度 0 附带介质空气基底材料 K9 厚度（mm） 1 出射介质 K9 探测器理想的第一面前面环境参量 1点(分析参量)会弹出如下窗口:分析参量如上图所示将波段范围设置为300nm 至780nm,当然你也可以设置再宽一点儿设置好后点OK第二步:点MODIFY(修改) STACK FORMULA(堆栈公式)弹出窗口如下对以上对话框进行设置:此框中输入堆栈公式,设计AR 膜根据经验来说初始膜系越厚就适合设计总厚度比较厚的膜系,越薄则适合设计总厚度较薄的膜系,层数也相对较少,因此可以输入H,2H 等等,后面用针法设计自动添加层数,这里不进一步探讨高折射率材料低折射率材料按上图设置好后点可以看到第三步:设置优化目标:设置后如下图:第四步: 设定优化参量点击后会弹出以下窗口:上面的参数是初始设置,一般不需要变动,有经验者可根据自己的需要设置,下面进入针法设计的参量设置点击会弹出来根据需要输入参数:设置完成后点OK 退出第五步:开始第一次优化操作步骤如下图:当然你也可以点F4进行优化了,第一次优化结果如下图点ANALYZE 进行曲线分析分析曲线已经能达到要求了,那么我们再来看一看膜系结构有没有什么变化呢?通过上图我们能看到第四层厚度太薄,这么薄的膜层在实际控制当中是非常困难的,即使用晶控的话镀这么一点儿启动一次电子枪不说还浪费预熔时的膜料,通过经验大家在设计时可以试着将Thickness 小于10nm 的层去掉,像这种层数较少的层一次只去一层,然后点或者点F3分析,这里我们先将第四层去掉再来看看曲线:曲线已经完全变坏,所以此时设计是不成功的,需要进一步修改,有经验者可以点击太薄进行手动调整各层厚度实现,这里不再多说,我们利用软件将此膜系调整好,下面我们重新设置一下软件来实现我们的要求,通过前面的步骤我们发现5层已经能够满足要求,所以我们不能再用针法设计来优化,因为如果再用针法优化的话它会再次将我们刚才删除掉的层插入进去,大家可以试一下,前面我们删除掉第四层的时候曲线400nm 至500nm 处的反射很高,此时可以再添加一个优化目标,以便软件在优化时重点考虑这一段,如下图设置了目标2:然后需要设置优化方法,如下图:设置好后点OK,F4优化, 优化结果如下图:单纯形一法从曲线图上可以看出此次优化后550nm至700nm处反射又变高了,此时可再针对这一波段增设一个优化目标如下图: Array Array设置好好点F4再次优化,优化后曲线如下:通过上图可以看出曲线已经完全满足要求了,可以结束设计了,最终设计结果如下图:结束语:由于本人也是自学的TFC,软件中也有很多东西没搞懂,所以本教程肯定很多地方难免有错误及不足之处,请大家多提宝贵意见,大家一起学习,还有设计方面也比较潦草,并不是很好的设计方案,在这里H4的折射率是2.05,因此五层膜要满足400nm到700nm有点勉强, 实际上H4的折射率一般不会做得这么低的，大家可根据自己设备的特点添加材料，此例中如果H4换成折射率更高点的材料可能效果会好一点,其实不去掉最薄的那一层时的曲线是最完美的,因此期待大家做出更加完美的教程.有点儿晚了,加上答应版主要及时做出来,所以排版更是乱七八糟,希望大家别介意.以后还会有其它教程出来,大家如果满意的话有需要什么教程的请提出,谢谢!!!薄膜网技术论坛原创作者:傻男孩论坛ID：lxykokoQQ:1836038182009年5月5日夜于成都。

膜系设计软件TFC的中文说明书_最新修正版

最新修正版TFCalc薄膜设计软件功能强大★TFCalc 是一个光学薄膜设计和分析的通用工具，这里有按顺序排列介绍了TFC 的功能：吸收、有效镀膜、角度匹配、双锥形的穿透、黑体光源、色彩优化、约束、继续优化目标、派生目标、探测器、散射公式、电场强度、同等折射率、同等堆叠、获得材质、全局优化、组优化、发光体、膜层敏感性、局部优化、多重环境、针优化、光学监控、光学密度、相位移动、psi、发光分布、折射率的确定、反射、敏感度分析、堆叠公式、综合、穿透率、隧道效应、可变材料。

创新★TFCalc 软件是膜系设计软件中提供创新方法的领导者。

例如，TFCalc 允许活动材料-材料的折射率随着外部影响而改变。

这个功能是其它商业软件没有的功能。

容易使用★TFCalc 是标准的windows 和苹果机程序；薄膜设计工程师利用菜单、对话框和窗口来输入并显示结果。

★Software Spectra 努力让TFCalc 软件尽可能的容易使用，特别是对仅仅偶尔使用软件的工程师来说这一点更加重要。

TFCalc 软件包中包含了大量的设计实例。

价格★TFCalc 软件每套售价1.6 万元人民币，包含一年的升级和技术支持服务。

量大和教学会有一定的折扣优惠。

多种平台TFCalc 可以在以下计算机和操作系统下工作：★运行windows 3.1 ，3.11，95，98，2000，XP 的PC。

★运行System 7 或更新版本的苹果电脑。

★TFCalc 所输出的文件格式兼容这两个平台，让你和同时可以共享数据。

TFCalc 3.80 功能概要TFCalc 是一款具有多种强大功能的软件。

这个概要并没有列出它的所有功能。

要想了解TFCalc 的所有功能，可以阅读TFCalc 用户手册。

另外一种学习TFCalc 软件的方法就是使用它的演示版本。

薄膜★基层的两侧可以达到5000 层★膜层可以手动的添加，也可以使用堆叠公式自动创建，例如（HL）^5 1.2(HL)^5★膜层可以具有可变的折射率★膜层可以是两种材料的混合体★膜层的厚度可以用物理的或波长的四分之一作为厚度输入值★膜层的厚度可以被束缚★厚度可以根据角度值做调整★一个膜层可以被等效膜层的（HLH）或者（LHL）的堆叠所代替★膜层可以成组的对称保存或者按顺序移动★折痕的镀膜也可以模拟★膜层可以由活动性和增益性材料组成分析★计算反射、穿透、吸收、光学密度、损耗、相位改变、psi、组延迟（GD）、组延迟散射（GDD）、TOD 和电场强度★计算反射或穿透颜色（CIE 和LAB）★计算连续膜层的等价折射率（Herpin）★计算反射、投射、吸收、光学密度、损耗、相位改变和正常生产中的公差（厚度和折射率）的敏感度★计算膜层的敏感度★计算反射，穿透、吸收、密度和用户自定义的损耗平均锥角（也叫做biconical）★交互式的分析可以用来决定影响表现的参数的改变★使用交互式的功能可以创造生动的结果★生产分析可以让用户决定一个膜层的生产★Muller 或Abeles 相位改变的定义都可以选定★模拟光的监控器的输出优化★三个局部方法：可变的公制、梯度和单一的★全局搜索可以用来找到最佳的镀膜设计★针优化（带有隧道效应的）用来针对综合的非寻常设计★厚度和折射率都可以设为变量★膜层的厚度可以在优化过程中被束缚★背离和折射率的轮廓可以在优化过程中显示出来★灵活的评价函数★同时地优化前后层★优化组因子★敏感度也可以被优化★零厚度的层看可以能在优化过程中自动地移出★可以输入照明和探测功能，这样对于膜层在特定环境下的优化成为可能★产品的R*T 能够被优化★膜层两侧的表现都可以被优化★锥角平均值可以被优化★极端快速量可以被优化（GD、GDD、TOD）★使用原型方法自动设计带通滤波器优化目标★优化目标可以为反射、穿透、吸收、密度、颜色、照明、相位移动、组延迟、组延迟散射、TOD 和任意波长、偏振以及角度的psi★目标可以是不连续的（单一波长）、连续的（一段波长）或者锥角平均（对于锥形角）★这些量的第一、第一和第三派生都可以作为变量★目标可以手动的、一般情况是自动的或者从文件读取★一般情况下目标是波长、波数或者对数的形式★目标值可以是不等的★最多可以设定5000 个目标★针对多种环境的目标★等波纹的目标★目标值可以用dB 的形式输入结果★结果可以用数字和图片的方式显示★所有的表格和图片都可以打印★结果可以保存到文件中，让其他程序使用★结果可以灵活的保存★五个膜系设计的结果可以同时显示在一张图片中★两个结果，例如反射和投射可以同时在一张图片中涵盖★屏幕上有一个指针，用户可以利用它在图片上读出数值★对于随机的结果可以计算出统计值光学数据★材料、基质、光源、探测器和辐射文件的数值没有限制★折射率可以用表格或散射公式的形式输入★对于基质，内部穿透率可以读出★使用填写功能（interpolation）可以增加丢失的N 或K 数值★折射率可以从频谱或椭圆偏振光中计算出★材料和基质数据可以产生吸收和散射★一个膜层的反射和投射可以保存为一个发光体★每个文件都可以保存注释★数据可以从文本文件中读取★可以建立黑体发光体★数据文件可以保存为苹果电脑和IBM-PC 的兼容格式镀膜文件★包含膜层、目标、注释、可变材料等等的所有信息★方便的将一个膜层的部分复制到其它文件中★镀膜文件兼容苹果电脑和IBM-PC精确而快速★所有的计算都是16 位浮点算法★在优化过程中，TFCalc 可以计算50 万层/接近计算机的最好水平用户界面★容易使用，标准Windows 或苹果用户界面★和Windows 一样的菜单、对话框、表格★非常容易编辑和重新计算TFCalc 3.80 的更新重要的新功能★交互式的分析★灵活的保存★生产分析★极限快速表现计算★分析参数的交互式设定★等效膜层的散射★敏感度分析：各折射率独立变化★带锥角的敏感度分析★极限快速量的优化★锥角目标优化★带通滤波器的自动设计★材料的混合★结构参数存储在每一个设计中有很多升级在本文档中没有提及，这里提到的更新只是针对Windows 版本的；除了以下bug 被修正外，苹果电脑版本没有其它改变。

TFCalc设计膜层方法指导

TFCalc设计膜层方法指导（简单）假设我们要设计一个反射率>99.9%高反膜系（波长10600nm）：条件：（1）基底材料：GaAs（2）膜料：ZnSe，YF3具体步骤：1．点击TFCalc图标进入其操作界面：图中弹出对话框，要求输入要编辑的文件名。

因为我们是要新编膜系，则点击“取消”按钮，则只显示如下界面：图中自左到右的菜单名称中文意思分别是：“文件”、“编辑”、“修改”、“运行”、“结果”、“杂项”和“帮助”。

点击其中的任何一项将弹出其包含的菜单内容。

2．点击第一项“File”，弹出如下菜单项：左图中的中文意思自上到下分别是：●新建膜系文件●重新打开膜系文件●关闭膜系文件●保存膜系文件●以其他的文件名保存膜系文件●恢复原始文件●打印膜系●打印设置●退出TFCalc●关于TFCalc3．点击第一项“New Coating”弹出如下“编辑环境对话框”：上图左边图中英文对应的中文意思分别是：Angle 角度Incident Medium 入射介质Substrate 基底Front Layer 基底前面Back Layer 基底后面Exit Medium 出射介质在上图的右边框内分别输入：Reference Wavelength(参考波长)：1580Illuminate（光源）：WHITE（白光）Incident angle（入射角）：0.0Incident medium（入射介质）：AIR（空气）Substrate（基底）GaAs（砷化镓）Thickness（厚度）mm 1（一般不考虑基底材料的厚度）Exit medium（出射介质）GaAs（如果是透视膜系，则出射介质一般是空气）Detector（探测器）：IDEA(理想探测器)First Surface（第一面）Front注：光源、基底材料、探测器应该分别在Illuminate、substrate、detector库中存在。

这些库可以增减。