光學薄膜基礎知識

光學薄膜講解內(nèi)容：①光學薄膜的理論基礎及應用范圍和發(fā)展前景光學薄膜基礎理論知識鍍膜制備技術鍍膜材料鍍膜檢測光學薄膜是一門綜合性非常強的工程技術科學。 它的理論基礎是電磁場理論和麥克斯韋方程，涉及光在傳播過程中，通過多層介質(zhì)時的反射、反射各偏振性能等。隨著科學的進步和人們生活水平的不斷提高，促使鍍膜技術得到了非速的發(fā)展。在許多情況下，人們關心的是材料的表面，在普通的基底材料上若鍍以適當?shù)哪ぃ涂梢垣@得奇跡般的效果。膜是物質(zhì)存在的一種形式。多年來，在膜的理論、制備工藝、測試方法和應用等方面，進行了大量的研究和開發(fā)工作，已發(fā)展成為一門新興的邊緣科學 膜學。它涉及物理學、化學、數(shù)學等基礎學科和材料、等離子體、真空、測量與控制等技術領域。它是多種學科綜合的產(chǎn)物，同時也促進了相關學科和技術的發(fā)展。膜學是材料中最活躍、最富成效、最有前途的一項技術。鍍膜的方法很多，分類方法也各不相同。按膜層的形成方法分類，可以分為干式鍍膜和濕式鍍膜。干式鍍膜是指要真空的條件下，應用物理或化學的方法，將材料汽化成原子、分子或使成電離成離子，并通過氣相過程，在基體表面沉積一層具有特殊性能的薄膜技術。 因此也有人稱為氣相過程或真空鍍膜。在干式鍍膜中有以真空鍍、濺射鍍膜、離子鍍?yōu)榇淼奈锢須庀喑练e(pvd 和化學氣相沉積(CVD。濕式鍍膜是指將工件置于電解質(zhì)溶液中， 通過化學、電化學的方法，使其表面形成鍍層，所以也有人稱溶液法為液相沉積法，它可以分為電鍍、化學鍍、化學轉(zhuǎn)化膜處理幾種。鍍膜技術應用廣泛，如太陽能電池、太陽能集熱管、集成電路、半導體器件、平板顯示器、光控及節(jié)能玻璃、信息儲存作用器件、敏感元件、工模具超硬涂層及手表、眼鏡、衛(wèi)生潔具等日用品精銃層、塑料制品金屬化、包裝用塑料薄膜等各個領域，在工業(yè)現(xiàn)代化和國民經(jīng)濟發(fā)展中的越來越大， 在國內(nèi)外生產(chǎn)、科研、教學領域受到普遍重視，得到了迅猛發(fā)展。光學薄膜基礎理論知識光波：紫外光、可見光、紅外光光的顏色紅橙黃綠青紫波長范圍(nm)760-630630-600600-570570-500500-450450-430430-400可見光：波長在400nm到760nm之間的電磁波，能引起人眼視覺。紫外光：波長比400nm短的光波。紅外光：波長比760nm長的光波。波長比紅外光更長的電磁波是無線電波， 整個無線電波又按波長劃分為微波、超短波、中波和長波。波長為幾毫米的電磁波，可以用光學方法產(chǎn)生叫遠紅外光，也可以用電學方法產(chǎn)生叫微波。單位換算1m（米）=102cm（厘米）=103mm毫米）=106（微米）=109mu（毫微米，或納米）=10心入0（埃）一般在紅外光波段采用的單位是 u（微米），在紫外光到可見光波段中采用的是Ao（埃），近年來用毫微米（mu或nm）來代替。什么叫做光學薄膜？所謂光學薄膜，首先它應該是薄的，厚度應該和入射光波長可以相比擬的；然后它應該會產(chǎn)生一定的光學效應，即光的干涉現(xiàn)象。什么叫光的干涉？物理定義：當兩個或多個光波（光束）在空間疊加時，在疊加區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的各點強度穩(wěn)定的強弱分布現(xiàn)象。產(chǎn)生的條件：1.光波產(chǎn)生的相位差穩(wěn)定不變光波的振幅不能相互垂直光波的頻率要一致光學薄膜的類型增透膜（減反射增透過），按波長、波段和帶寬又細分為：單點增透（單波長），寬帶增透（有一定帶寬要求的），紫外增透（波長在紫外光的），可見光增透（波長在可見光的），紅外及遠紅外增透膜（波長在紅外光、遠紅外光的），此外還有倍頻增透膜。防眩光膜（含吸收層），可以減少周圍雜光的影響。分光膜：透過與反射近似于1:1.偏振膜（透過P分量與S分量100比1）反射膜（內(nèi)外射、夕卜反射）濾光片（長波通、短波通、帶通、截止等）保護膜金屬膜（金、銀、鋁、鉻、錫、鐐、鈦等）導電膜（較低的電阻和可見區(qū)高透過）防水膜（也叫憎水膜，防水防指紋）真空真空：指在給定空間內(nèi)，壓強低于1標準大氣壓的氣體狀態(tài)。真空度：表明真空狀態(tài)下氣體稀薄程度的物理量。鍍膜為什么要抽真空？空氣中的活性分子與薄膜、蒸發(fā)材料、蒸發(fā)用的加熱器發(fā)生反應，形成化合物空氣分子進入薄膜形成雜質(zhì)。氣體分子妨礙蒸發(fā)物質(zhì)的原子、分子直線前進，從而不少蒸氣分子不能到達基底。蒸氣物質(zhì)在真空中達到飽和蒸氣壓所需的溫度低于空氣中要求的溫度。真空劃分：粗真空1,013X105-103Pa低真空103—10「pa高真空10_1—10-6pa超周真空10-6—10-12Pa極高真空＜10-i2Pa一般要求鍍膜的真空度高于 7x10-3Pa,衡量一臺鍍膜機真空性能的判定標）隹是極限真空和抽速。鍍膜制備技術鍍膜機的構(gòu)造分為三個系統(tǒng)：真空、蒸發(fā)和膜厚控制、電路衡定一臺鍍膜機真空的好壞有兩個參數(shù)：抽速和極限真空。鍍膜主要工藝因素對薄膜性能的影響主要工藝因素基板處理制備參數(shù)老化處理拋光清潔離子轟擊基溫蒸發(fā)速率真空度蒸汽入射角老化處理微觀結(jié)構(gòu)化學成分微觀結(jié)構(gòu)化學成分薄膜性質(zhì)工藝因素對薄膜性能的影響機理大致為:1.膨脹系數(shù)不同熱應力的主要原因;2.化學親和力不同影響膜層附著力和牢固度;3. 表面粗糙度和缺陷散射的主要來源。.基片清潔

殘留在基片表面的污物和清潔劑將導致:膜層對基片的附著力差;散射吸收增大抗激光損傷能力差；透光性能變差。離子轟擊的作用提高膜層在基片表面的）凝聚系數(shù)和附著力； 提高膜層的聚集密度，氧化物膜層的透過率增加，折射率提高，硬度和抗激光損傷閾值提高。初始膜料化學成分（純度/雜質(zhì)種類）、物理狀態(tài)（粉/塊）和預處理（真空燒結(jié)/鍛壓）影響膜層結(jié)構(gòu)和性能蒸發(fā)方法不同蒸發(fā)方法提供給蒸發(fā)分子和原子的初始動能差異很大，導致膜層結(jié)構(gòu)有較大差異，表現(xiàn)為折射率、散射、附著力有差異。蒸發(fā)速率速率是動能的又一表征，它對膜層的折射率、應力、附著力有明顯影響。真空度對膜層聚集密度，化學成分有影響，從而使膜層的折射率、硬度，牢固性發(fā)生變化。蒸氣入射角影響膜層的生長結(jié)構(gòu)和聚集密度。對膜層的折射率和散射性能有較大影響。一般應限制在 30°之內(nèi)?；瑴囟群暧^反映在膜層折射率、散射、應力、