光學(xué)玻璃增透膜介紹

新聞發(fā)布時間：2015-8-3新聞瀏覽次數(shù)：4885新聞作者：錦泰特種玻璃

增透膜涂在光學(xué)玻璃零件表面，以減少光的反射率，增加光的透過率。如折射率為1.52未涂增透膜的玻璃，每一面反射率大于4%，而涂四層增透膜的玻璃其反射率可降低到1%以下，不僅增加了圖像的亮度，而且最顯著的改進了圖像的對比度和清晰度。
增透膜有單層和多層兩大類，雖然可根據(jù)要求設(shè)計成雙層、三層或四層的，但單層增透膜約占95%。
增透膜的主要原理還是利用膜和玻璃兩個介質(zhì)中反射光的相位干涉而使反射光線相互抵消。在折射率耐ns的玻璃和折射率n0的空氣中間，涂一層折射率n1=（ns•n0）0.5的光學(xué)薄膜，當(dāng)其厚度為 λ/4時（λ為光波長），光線由透鏡內(nèi)部通過薄膜進入空氣中時，其反射光即可抵消。如這些反射率能適當(dāng)?shù)仄胶�，則兩種反射波返回透鏡內(nèi)部的總能量為零，此時絕對不會有反射光產(chǎn)生，光波沒有能量損失。
在涂膜過程中，要獲得膜厚度為λ/4有困難時，只要膜厚度λ/4的奇數(shù)倍即可。
單層增透膜可以用同樣材料同時涂在不同折射率的玻璃上，即使薄膜厚度有誤差，也能減少反射。單層增透膜的材料有MgF2、SiO2、CaF2、冰晶石等。MgF2膜的折射率為1.38，可用真空沉積法涂膜，有機強度高，化學(xué)穩(wěn)定性好，是常用的增透膜材料。SiO2膜折射率1.44，對高折射率玻璃，如nD=1.7172的ZF-3玻璃涂SiO2增透膜后，反射率可降低到1.2%。SiO2膜有良好的牢固性和化學(xué)穩(wěn)定性。涂SiO2膜可用真空沉積法，也可用水解法，由硅酸乙酯水解，得到硅酸，失水后成SiO2薄膜。
Si(OC2H5)4+4H2O=H4SiO4+4C2H5OH
乙醇揮發(fā)，正硅酸脫水，形成SiO2吸附在玻璃表面。
H4SiO4→SiO2+2H2O
實踐證明，采用7.5%~14.0%的硅酸乙酯的乙醇溶液，比單純用硅酸乙酯為好。玻璃經(jīng)過清潔處理后，放在專用機床的夾具上，由垂直的軸帶動旋轉(zhuǎn)，用移液管加入硅酸乙酯溶液，由于離心力，是溶液均勻分布，在空氣濕度80%的情況下，可以得到n=1.46的膜。零件涂膜以后，用預(yù)熱空氣吹幾分鐘或在室溫下載機床放置40~50min進行干燥，以得打牢固的膜。
用真空沉積法涂CaF2、冰晶石膜，可以降低高折射玻璃的反射率。
凡用單層反射膜不能獲得滿意效果時，可以涂多層增透膜，最簡單的是雙層膜。如膜1的折射率n1，膜2的折射率為n2,當(dāng)（n1/n2）2=n0/ns,膜厚δ1= λ/4、δ2= λ/4時，可以得到零反射的效果。對折射率為1.51的玻璃，理想薄膜的折射率為n1=1.38，n2=1.70,可采用氟化鎂和氧化鉍。氟化鎂用真空沉積法，氧化鉍在氧氣中進行陰極濺射。也可采用CeO2(n1=2.2)、MgF2(n2=1.4)的雙層膜，必要時還可采用三層膜與四層膜。三層膜如MgF2（n1=1.4）、ZrO2(n2=2.1)、CeO2(n=2.2),四層膜MgF2、ZnS、CaF2、MgF2。
增透膜對光線反射有選擇性，并在觀察反射光時，呈干涉色彩。對于目測儀器，如雙筒望遠鏡和顯微鏡等，選擇反射率在550nm處最小，能得到最好的增透效果，其干涉色為深紫色。對于照相機的物鏡來講，要求在450nm處有最低的反射率。對典型的單層、雙層和四層膜的減反光性質(zhì)繪成圖10-20.

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