[doc格式] 可见光范围镀铝反射率的研究

[doc格式] 可见光范围镀铝反射率的研究 可见光范围镀铝反射率的研究 第32卷第1期 2009年3月 :=—一===—=—======__ 长春理工大学(自然科学版) JournalofChangchunUniversityofScienceandTechnology(NaturalScienc eEdition) VO1.32NO.1 Mar.200l9 可见光范围镀铝反射率的研究 王禹皓.,李春,付秀华,常艳贺,李珊 (1.长春理大学光电一【程学院,长春130022;2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130033) 摘要:介绍在可见光范围内,在玻璃基底上制备铝膜,保护膜采用高反介质膜堆.采用离子辅助手段,使其反射 率在450nm,750nm波长范围内提高到95%左右.同时讨论了膜料的选择,膜系的设计,工艺参数的优化及基片 清洗等问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 关键词:镀铝;介质膜;离子辅助 中图分类号:0484文献标识码:A文章编号:1672—9870(2009)Ol一 0057—03 ResearchonCoatingAluminumFilm’sReflectance inVisibleSpectrum WANGYuhao.LIChun,FUXiuhua,CHANGYanhe,LIShan (1.SchoolofOpto—ElectronicEngineering,ChangchunUniversityofScienceandTechnology,Changchun130022; 2.ChangchunInstituteofoptics,FineMechanicsandPsics,ChineseAcademyofSciences,Changchun130033) Abstract:Intherangeofvisiblespectrum,wepreparealuminumcoatingonglasssubstrateandthenaddhighreflective dielectricfilmstackasprotectionfilm.Withtheaidofionsource,theaveragereflectanceincreasestoapproximately95%in thewavelengthrangefrom450nmto750nm.Inaddition,choosingcoatingmaterials,designingcoatingsystem,optimizing manufacturingparametersandcleaningthesurfaceofsubstratearealsodiscussed. Keywords:coatingaluminumfilm;dielectricfilm;ionassisteddeposition(IAD) 镀铝反射镜在军事,航天以及人们日常生活中 都有着广泛的应用.铝是从紫外到红外都有很高反 射率的唯一材料.在可见光区,铝反射膜的反射率 在88%左右.未经保护的铝膜 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面在大气中会生成 一 层薄的氧化铝(AI:O,)膜层,从而导致其反射率 随时间推移迅速下降.通常考虑在铝膜外面加一层 SiO保护膜,但反射率没有提高,达不到设计要 求.所以,常常在铝膜外面加多层介质膜.这样既 能提高强度,保护其不受大气侵蚀,又能使其反射 率在可见光区达到平均95%左右.在镀制过程中, 采用离子辅助手段,使铝膜对基片的附着力增强. 同时提高其机械强度和化学稳定性. l材料的选择 在可选择低折射率材料中,SiO在较低温度下 成膜牢固,耐磨,抗腐蚀,是分解很少的低折射率 氧化物材料,因此低折射率材料选择SiO:.而M 虽然折射率较低,但应力较差,且低温下成膜不 牢.选择高折射率材料时,应首先考虑硬膜材料, 其抗腐蚀能力强,机械强度高.另外高低折射率差 值越大,反射带越宽.TiO折射率较高(2,2,2.4), 透明区较宽(35O,1200nm),薄膜表面平整,连续, 颗粒均匀致密,因此高折射率材料选择Ti0:. 2膜系的设计 提高金属膜层的反射率,常用的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 是在金属 膜层表面加镀(LH)膜堆.(H为高折射率材料TiO, L为低折射率材料S)如果金属膜层的折射率是 收稿tq期:2008-09—14 作者简介:王禹皓(1985一).男,主要从事光学薄膜技术的研究.E-mail:wangyuhao1985@gmail.tom. 通讯作者:李春(1965一).女,高级工程师.主要从事薄膜光学的研究.E-mail:lichun_ciomp@hotmail.com. 58长春理工大学(自然科学版)2009年 niik,单层金属膜层的反射率是 尺-l而1-(n-ik)5 加镀(LH)膜堆后,在(LH)膜堆的反射带中心 的反射率是 : JI l+(鲁)(l 后者的反射率正比于詈和(LH)膜堆的周期数 .同时应当注意到,在(LH)膜堆的反射带内的反 射率是提高了,但在(LH)膜堆的反射带之外的波 段,反射率反倒下降了.经过TFC软件的模拟,当 s=2时平均反射率最佳,在95%左右. 兰:兰.憧:兰 图1理论设计光谱曲线 Fig.1Thedesignedresultofthereflectancecurve 3镀制工艺 实验中,我们采用河南中光学公司生产的llo0 型镀膜机进行实验,该设备配备美国Veeco公司生 产的MarklI离子源,和美国Telemark公司的820 型光学膜厚控制仪和270.e型磁偏转电子枪. 3.1蒸发工艺 热蒸发是一种较常用的蒸发方式.当材料被加 热时,其原子就会从表面逸出.热蒸发法主要有电 阻加热和电子束加热的方法.电阻加热设备简单, 操作方便.镀铝膜时采用热蒸发的方法.在镀制前 一 定要对基底做彻底的清理,先是用抛光液擦拭, 然后用醇醚混合液擦拭,再快速放到真空室中进行 镀制.在钨丝上悬挂纯度为99.99%铝丝,用很高的 速率蒸镀在基片上,同时真空室内压强维持在 1.33~l03pa或更低,尽量减少铝的氧化,蒸发过程 中基片不加温. 镀介质膜TiO:和SiO时采用电子束蒸发.因 为电阻加热蒸发有明显的缺点,它不能蒸发高温薄 膜材料.采用电子束加热可以克服电阻加热法的这 一 缺点,电子束蒸发的优点是不会导致坩埚与被镀 材料之间的反应与污染,有利于制备纯净的薄膜, 能得到比电阻加热法更牢固更致密的薄膜. 3.2离子束辅助 利用离子辅助沉积技术,使离子轰击沉积中的薄 膜,由于外来离子对凝聚中的成膜粒子的动量传递, 使得凝聚粒子的能量和稳定性增加,从而使膜层具有 高的凝聚密度和良好的致密性,保证膜层的光学与机 械性能的稳定性. MarkII离子源工作时,阴极中和器发出大量的 高速电子,在电场的加速作用下向阳极发射,轰击 阳极冲入的中性气体分子或原子,使气体分子或原 子电离产生离子.这些气态混合电子和离子组成了 等离子体中,电子在磁棒产生的磁场中相互作用激 发出电场.等离子体中的正离子与电子中和后在电 场的加速作用下飞向基板. MarklI离子源的最大优点是阴极用中和器代替 了传统霍尔,考夫曼等离子源的阴极灯丝.中和器 产生的电子数量大,能量高,方向性强.使得等离 子体中的电场更强,因而离子源的轰击速率和动能 更大,进而提高了膜层的牢固度.同时,MarklI离 子源产生的离子发散角较大,使得轰击面积大,膜 层更加均匀. 离子辅助系统中气体采用0:,其流量控制在 l5sccm.离子源相对真空室水平面的角度为30.. 在蒸发开始之前打开离子源进行轰击,目的是清洁 基片,增加凝聚系数和附着力.在镀铝开始时关闭 离子源,防止Al与0:反应生成AI0,.在镀铝结束 后,开始镀介质膜时再次打开离子源,它可以提高 膜层的聚集密度,增进化学反应,减少氧化物膜的 吸收.为防止TiO在蒸发过程中失氧而游离出金属 Ti导致膜层吸收而影响薄膜的光学性能,选择充0: 使其和产生的Ti反应再次生成TiO:.不仅折射率提 高,而硬度和不溶性也得到改进. 表1离子源的最佳参数值: Tab.1Theoptimalparametersoftheionsource 3.3膜厚控制 在膜层的镀制过程中,除了选择适当的材料, 蒸发工艺,离子辅助沉积技术以外,还要精确控制 第1期王禹皓,等:可见光范围镀铝反射率的研究59 每一层的厚度.合理地控制工艺对最终成膜的光学 性能起着决定性作用:在实验中,我们采用光学极 值法对所设计膜系的厚度进行监控.根据光束干涉 理论,薄膜的透射率或反射率是随着薄膜厚度的变 化而变化的由下式可知膜层的振幅透射系数 !:.71:里一,一Il 一1+r~r2e一!’no一 于是透射率为 Ho’ 毒1+一2,.cosI?l式中,t=t,:,F=--t?,t”2.由此可见,透射光强度为薄膜厚 度的函数,当d等于四分之一波长的整数倍时, 反射率出现极值:南于这种特性,可以通过判断极 值来对膜系的厚度进行控制. 在进行膜厚控制时,监控波长为550nm,基片 采用K9试片,薄膜的反射光谱特性曲线由2950型 分光光度计测量.具体制备工艺参数为:当蒸镀 TiO:材料时,控制氧气流量使压强在1.8×10.Pa左 右,阳极电流为5A,阳极电压为200V,阴极电流 为1500mA.在此过程中离子源起到了关键的作 用,它确保了镀膜材料折射率的稳定,并解决了吸 收和膜层牢同度问题. 4测试结果与 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 (上接第81页) 从图16可以看出,光谱本底平滑,数据分析 波动在士3个AD计数值范围内波动,这个波动还包 括外界杂散光. NMOS阵列探测器$3901.1024是一个在光谱 测量应用中的理想探测器.在分析了器件模型的基 础上设计的电荷放大和采样保持电路,实现了探测 器的视频信号放大和预处理.提出的电子学设计方 案在数据转换速率和数据传输速率与器件的视频输 速率像匹配,是较精简和集成的方案:从测试结 果数据看出,电子电路的实施是成功的 参考文献 [1李永敏.检测仪器电子线路[M].西安:西北业大学出 版社.1996. [2]王庆有.CCD应用技术lM].天津大学出版社,2000. 31褚振勇.FPGA设计及应用[M].西安电子科技大学出版 社.2002. [4]日本滨松.HAMAMASTU手册[M]_PCDLinearImage Sensors. 测试试片的实际反射率曲线如图2所示. 蘸t 图2实际测试光谱曲线 Fig.2Measuredresultoftherefle~ancecurve 从测试结果可以看出,在以500nm为中心的范 围内,平均反射率达到95%左右,可以满足可见光 镀铝反射率的要求 将已经制备好的铝膜用强力胶带粘牢,然后快 速用力扯下,膜层没有脱落的痕迹.说明非常牢 固.另外,使用离子辅助提高基底与膜层的粘合 性,增加其牢固度,并提高其使用寿命: 参考文献 [1]傅晶晶,付秀华,刑政倩子束辅助沉积红外增透薄膜工 艺[JJ.长春理工大学,2008,2(31):44—45. [2]卢进军,刘卫国.光学薄膜技术[M].西安:西北l业大学 出版社,2006:29—30. [3]唐晋发,顾培夫,刘旭.现代光学薄膜技术:M].浙江大学 出版社,2006:l03—104. 【5』AnalogDevice,Inc.Complete14?Bit3.0MSPSMonoli— thicA/DConvenerfM1. [6]萧世文.USB2.0硬件设计(第2版)[M].北京:清华大学 出版社,2006. [7]钱峰.EZ—USBFX2单片机原理,编程及应用[M].北京: 航空航天大学出版社,2006. [8]修连存,郑志忠.近红外光谱分析技术在蚀变矿物鉴定中 的应用[J].地质,2007,80(11)1584-1590. 19ICypressSemiconductorCorporation.EZ.USBFX2Tech. nicalReferenceManual(Version2.1)jEB/OLi.12o0li.ht一 ://WVCW.cypress.com. IlOICypressSemiconductorCorporation.EZ.USB?FX27G. PIFPrimer[EB/OL?2003].. [11]Compaq,Hewlett-Packard.Intel,eta1.UniversalSerial BusSpecificationRevision1.1[EB/OLI.E1998].hap://w WW.usb.org. 112】Compaq,Hewlett-Packard,Intel.eta1.UniversalSedal BusSpecificationRevision2.0,April27,2000. 【l3JMicrosoftCorporation.TheMSDNLibrarylEB/OL]. [2001].WWW.microsoft.com. 【l4]Walter0neProgrammingtheMicrosoftWindowsDriv- erModelIMI.America,MicrosoftPress,l999.