Расчет многослойных просветляющих и отражающих покрытий

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

«Расчет многослойных просветляющих и отражающих покрытий»

Задание 1

Для заданной марки оптического материала произвести расчёт однослойного, двухслойного, трёхслойного и многослойного просветляющего покрытия с минимальным коэффициентом отражения для данной длины волны л0.

Подобрать оптические толщины и материалы напыляемых покрытий, а также методы их нанесения.

Варьируя оптической толщиной плёнки в заданном интервале длин волн, построить спектральные зависимости коэффициента отражения R=f(в), R=f(л). Для оптимальной конструкции покрытия составить технологическую карту его нанесения.

Исходные данные:

Вариант №1

Материал: ЛК-1 ГОСТ3514-94

nс=1.441

устойчивость к химическим реагентам - III;

устойчивость к влажной атмосфере - А;

однослойное покрытие: л0/4;

двухслойное покрытие: л0/4 - л0/4;

трёхслойное покрытие: л0/4 - л0/2 - л0/4 (л0/4 - л0/4 - л0/4);

четырехслойное покрытие - л0/4 - л0/4 - л0/4 - л0/4.

л0=600±20 нм

л1 - л2=400 - 800 нм

1. Расчет многослойного просветляющего покрытия.

.1 Однослойное просветляющее покрытие

n1 = 1;

Условие потери полуволны:

n1< n2< n3

n2h2 = л0/4

n2h2 = 600/4 = 150 нм

Рассчитываем показатель преломления:

Из таблицы плёнкообразующих материалов выбираем материал с наиболее близким показателем преломления к расчётному для заданного диапазона л1-л2=400 - 800 нм

Пленкообразующий материалПоказатель преломления слоя, nМетоды нанесенияТемпература плавления, Тпл,° СОбласть спектра, l1-l2, мкмфтористый кальций СaF21,23 - 1,46И, ИЭ13600,15-12.

n2 = 1,23

Рассчитаем минимальный коэффициент отражения по формуле:

Рассчитаем амплитудные и энергетические коэффициенты отражения системы воздух - плёнка - подложка по формулам:

;

,

где i - порядковый номер слоя,

j - число слоёв,

в - угол сдвига фаз:

,

где л - длина волны;

Ri,j = |ri,j|2;

Тi,j = 1 - Ri,j

;

;

.

R1,3 = |r1,3|2

Т1,3 = 1 - R1,3

Для построения спектральной характеристики R1,3 = f(в) и R1,3 = f(л) составим таблицы 1.1 и 1.2.:

Таблица 1.1

n2·h20л0/4л0/23л0/4л0в0р/2р3р/22рcos2в1-11-11r1,3-0,1807-0,0243-0,1807-0,0243-0,1807R1,30,03260,00060,03260,00060,0326T1,30,96740,99940,96740,99940,9674

Таблица 1.2

л, нм400450500550600650700750800в0,75000,66670,60000,54550,50000,46150,42860,40000,3750cos2в0,0000-0,5000-0,8090-0,9595-1,0000-0,9709-0,9010-0,8090-0,7071r1,3-0,1031-0,0639-0,0395-0,0276-0,0243-0,0266-0,0322-0,0395-0,0476R1,30,01060,00410,00160,00080,00060,00070,00100,00160,0023T1,30,98940,99590,99840,99920,99940,99930,99900,99840,9977

.2 Двухслойное просветляющее покрытие

n2h2 = n3h3= л0/4 = 600/4 = 150 нм

Рассчитываем показатель преломления n3:

Из таблицы плёнкообразующих материалов выбираем материал с наиболее близким показателем преломления к расчётному для заданного диапазона л1-л2=400 - 800 нм

Пленкообразующий материалПоказатель преломления слоя, nМетоды нанесенияТемпература плавления, Тпл,° СОбласть спектра, l1-l2, мкмФтористый иттрий YF31,54 - 1,56И, ИЭ1136l1>0.3

Рассчитаем минимальный коэффициент отражения по формуле:

Рассчитаем амплитудные и энергетический коэффициент отражения системы воздух - плёнки - подложка:

;

;

.

где

R1,3 = |r1,3|2

Т1,3 = 1 - R1,3

Для построения спектральной характеристики R1,4= f(в) и R1,4 = f(л) составим таблицы 1.3 и 1.4:

Таблица 1.3

n2·h20л0/4л0/23л0/4л0в0р/2р3р/22рcos2в1-11-11r2,4-0,0790-0,1446-0,0790-0,1446-0,0790r1,4-0,180660,04207-0,180660,04207-0,18066R1,40,03260,00180,03260,00180,0326T1,40,96740,99820,96740,99820,9674

Таблица 1.4

л, нм400450500550600650700750800в0,75000,66670,60000,54550,50000,46150,42860,40000,3750cos2в0,000-0,5000-0,8090-0,9595-1,0000-0,9709-0,9010-0,8090-0,7071r2,4-0,1119-0,1283-0,1384-0,1433-0,1446-0,1436-0,1414-0,1384-0,1350r1,4-0,1031-0,03930,00890,03480,04210,03690,02450,0089-0,0077R1,40,01060,00150,00010,00120,00180,00140,00060,00010,0001T1,40,98940,99850,99990,99880,99820,99860,99940,99990,9999

.3 трехслойное просветляющее покрытие

1 вариант: n2h2 = n3h3= n4h4=л0/4

n2h2 = n3h3= n4h4=л0/4 = 600/4 = 150 нм

Находим показатель преломления n4:

Из таблицы плёнкообразующих материалов выбираем материал с наиболее близким показателем преломления для заданного диапазона л1-л2=400 - 800 нм

Пленкообразующий материалПоказатель преломления слоя, nМетоды нанесенияТемпература плавления, Тпл,° СОбласть спектра, l1-l2, мкмФтористый лантан LaF31.59И, ИЭ17500,22-2

Рассчитаем минимальный коэффициент отражения по формуле:

Рассчитаем амплитудные и энергетический коэффициенты отражения системы воздух - плёнки - подложка:

;

;

;

;

;

.

R1,5= |r1,52 |

Т1,5= 1 - R1,5

Для построения спектральной характеристики R1,5= f(в) и R1,5 = f(л) составим таблицы 1.5 и 1.6:

Таблица 1.5

n4·h40л0/4л0/23л0/4л0в0р/2р3р/22рcos2в1-11-11r3,50,0332-0,06510,0332-0,06510,0332r2,5-0,07900-0,04717-0,07900-0,04717-0,07900r1,5-0,18066-0,05624-0,18066-0,05624-0,18066R1,50,03260,00320,03260,00320,0326T1,50,96740,99680,96740,99680,9674

Таблица 1.6

л, нм400450500550600650700750800в1 (nh=л0/4)0,75000,66670,60000,54550,50000,46150,42860,40000,3750cos2в10,0000-0,5000-0,8090-0,9595-1,0000-0,9709-0,9010-0,8090-0,7071r3,5-0,0160-0,0405-0,0557-0,0631-0,0651-0,0637-0,0602-0,0557-0,0507r2,5-0,1119-0,0919-0,0672-0,0517-0,0472-0,0505-0,0580-0,0672-0,0764r1,5-0,1031-0,0575-0,0491-0,0538-0,0562-0,0544-0,0512-0,0491-0,0494R1,50,01060,00330,00240,00290,00320,00300,00260,00240,0024T1,50,98940,99670,99760,99710,99680,99700,99740,99760,9976

2 вариант: n2h2 = n4h4=л0/4

n3h3 =л0/2

n2h2 = n4h4=л0/4 = 600/4 = 150 нм

n3h3 =л0/2=600/2=300 нм

Находим показатель преломления n4:

Из таблицы плёнкообразующих материалов выбираем материал с наиболее близким показателем преломления для заданного диапазона л1-л2=400 - 800 нм

Пленкообразующий материалПоказатель преломления слоя, nМетоды нанесенияТемпература плавления, Тпл,° СОбласть спектра, l1-l2, мкмФтористый лантан LaF31.59И, ИЭ17500,22-2

Рассчитаем минимальный коэффициент отражения по формуле:

Рассчитаем амплитудные и энергетический коэффициенты отражения системы воздух - плёнки - подложка:

;

;

;

;

;

.

R1,5= |r1,52 |

Т1,5= 1 - R1,5

Для построения спектральной характеристики R1,5= f(в) и R1,5 = f(л) составим таблицы 1.7 и 1.8:

Таблица 1.7

n4·h40л0/4л0/23л0/4л0в0р/2р3р/22рcos2в1-11-11r3,50,0332-0,06510,0332-0,06510,0332r2,5-0,07900-0,04717-0,07900-0,04717-0,07900r1,5-0,18066-0,05624-0,18066-0,05624-0,18066R1,50,03260,00320,03260,00320,0326T1,50,96740,99680,96740,99680,9674

Таблица 1.8

л, нм400450500550600650700750800в1 (nh=л0/4)0,75000,66670,60000,54550,50000,46150,42860,40000,3750в2 (nh=л0/2)1,50001,33331,20001,09091,00000,92310,85710,80000,7500cos2в10,0000-0,5000-0,8090-0,9595-1,0000-0,9709-0,9010-0,8090-0,7071cos2в2-1,0000-0,50000,30900,84131,00000,88550,62350,30900,0000r3,5-0,0160-0,0405-0,0557-0,0631-0,0651-0,0637-0,0602-0,0557-0,0507r2,5-0,0961-0,0919-0,1289-0,1640-0,1757-0,1672-0,1488-0,1289-0,1119r1,5-0,1031-0,05750,00110,05510,07390,06020,03140,0011-0,0242R1,50,01060,00330,00000,00300,00550,00360,00100,00000,0006T1,50,98940,99671,00000,99700,99450,99640,99901,00000,9994

1.4 Четырехслойное просветляющее покрытие

n2h2 = n3h3= n4h4= n5h5=л0/4 = 600/4 = 150 нм

Находим показатель преломления n5:

Из таблицы плёнкообразующих материалов выбираем материал с наиболее близким показателем преломления для заданного диапазона л1-л2=400 - 800 нм

Пленкообразующий материалПоказатель преломления слоя, nМетоды нанесенияТемпература плавления, Тпл,° СОбласть спектра, l1-l2, мкмФтористый иттрий YF31,54 - 1,56И, ИЭ1136l1>0.3

Рассчитаем минимальный коэффициент отражения по формуле:

Рассчитаем амплитудные и энергетический коэффициенты отражения системы воздух - плёнки - подложка:

;

;

;

;

;

R1,6= |r1,62 |

Т1,6= 1 - R1,6

Для построения спектральной характеристики R1,6= f(в) и R1,6 = f(л) составим таблицы 1.9 и 1.10:

Таблица 1.9

n4·h40л0/4л0/23л0/4л0в0р/2р3р/22рcos2в1-11-11r4,60,0492-0,01720,0492-0,01720,0492r3,60,033210,001270,033210,001270,03321r2,6-0,0790-0,1132-0,0790-0,1132-0,0790r1,6-0,180660,01015-0,180660,01015-0,18066R1,60,03260,00010,03260,00010,0326T1,60,96740,99990,96740,99990,9674

Таблица 1.10

л, нм400450500550600650700750800в0,75000,66670,60000,54550,50000,46150,42860,40000,3750cos2в0,0000-0,5000-0,8090-0,9595-1,0000-0,9709-0,9010-0,8090-0,7071r4,60,0160-0,0006-0,0109-0,0159-0,0172-0,0163-0,0140-0,0109-0,0075r3,6-0,0160-0,0157-0,0072-0,00070,0013-0,0002-0,0034-0,0072-0,0107r2,6-0,1119-0,1041-0,1061-0,1113-0,1133-0,1119-0,1088-0,1061-0,1044r1,6-0,1031-0,0514-0,01740,00370,01030,0056-0,0051-0,0174-0,0296R1,60,01060,00260,00030,00000,00010,00000,00000,00030,0009T1,60,98940,99740,99971,00000,99991,00001,00000,99970,9991Rсмод0,01010,00250,00040,00000,0001030,0000240,0000370,000340,9990

.5 Анализ результатов расчетов

Для выбора оптимальной конструкции просветляющего покрытия построим графики спектральных зависимостей R= f(л) для всех типов покрытий в единой системе координат.

Оптимальной будет та конструкция, которая обеспечивает минимальный коэффициент отражения на рабочей длине волны л0=600 нм и более широкую зону просветления в заданной области спектра.

Таким образом, оптимальным является 4-х слойное оптическое покрытие.

Построим графики спектральных зависимостей R= f(л) для 4-хслойного покрытия (теоретический и смоделированный):

Обозначим выбранную конструкцию просветляющего покрытия:

ВД - Просветл. 97ИЭ 112 ИЭ 97 ИЭ 110 ИЭ150

л0 = 600 нм ±20 нм;

сmin = 0,006;

л1 - л2 = 400 - 800 нм.

Материал подложки: ЛК-1 ГОСТ 3514-94;

nс=1.441

Для данной конструкции просветляющего покрытия составим технологический процесс.

Технологический процесс

Технологический процесс включает следующие основные операции:

Очистка подложек.

Подготовка вакуумной камеры.

Ионная очистка подложек.

Нагрев подложек до фиксированной температуры.

050 Нанесение оптических покрытий:

Нанесение оптического покрытия YF3.

Нанесение оптического покрытия LaF3.

Нанесение оптического покрытия YF3

Нанесение оптического покрытия CaF2.

Разгерметизация вакуумной камеры, выгрузка готовых изделий.

Контроль оптических параметров покрытия.

Содержание операций:

010 - Очистка подложек: подложки из стекла ЛК-1 ГОСТ 3514 - 94 обезжиривают в смеси петролейного эфира и этилового спирта в соотношении 75% - 25% и окончательно протирают тампонами обезжиренной ваты, смоченной в абсолютном этиловом спирте. Очищенные детали протирают обезжиренными батистовыми салфетками. Готовые детали вставляют в съёмные оправы подложкодержателя и с поверхностей беличьей кисточкой удаляются ворсинки. Очищенные детали в оправах загружают в подложкодержатель, и подложкодержатель устанавливается в вакуумную камеру. При выполнении этой операции оператор должен работать в резиновых перчатках или напальчниках.

020 - Подготовка вакуумной камеры происходит параллельно с операцией 010:

SОчистка элементов подколпачной аппаратуры (экранов, испарителей, заслонов) от пленок испаряемых материалов и пропитку их спиртом.

SЗагрузка исходных пленкообразующих материалов в испарители (YF3, LaF3, и CaF2 в 4х позиционный тигель электронно-лучевого испарителя).

SЗагрузка подложкодержателя с очищенными оптическими деталями.

SПроверка работоспособности механизмов и устройств в вакуумной камере: вращение подложкодержателя, перемещение заслонок, работа фотометра.

SОткачка камеры до давления примерно 2 Па.

030 - Операция ионной очистки подложек проводится в камере (р=2…1.38 Па) в течение 5-10 минут при напряжении 500 В на электроде ионной очистки и токе разряда 150 - 200 мА. При этом включается вращение подложкодержателя с частотой n = 10-20 мин -1. В процессе ионной очистки ионами остаточных газов с поверхности удаляются пылинки и молекулы тяжелых газов. По окончании ионной очистки камера откачивается до Р = 10 -2 - 10 -3 Па.

040 - Нагрев подложек до фиксированной температуры Тподл =1500С, происходит в высоком вакууме при одновременном вращении подложкодержателя. При этом с поверхности оптических деталей удаляются пары воды и молекулы легких газов. Время нагрева 5 - 15 минут.

050 - Нанесение оптического покрытия начинают после обезгаживания пленкообразующих материалов при закрытой заслонке. Для этого материал нагревают до температуры на 100 0С ниже, чем Тисп. В процессе прогрева давление вакуумной камеры повышается, а потом понижается до Р = 10-3 Па. Обезгаживание считается законченным, когда давление восстанавливается до первоначального значения. Далее включают фотометр, выводят нагреватель или ЭЛИ на режим испарения, открывают заслонку и проводят испарение материала, фиксируя параметры испарителя или ЭП. Контроль за нанесением испарителя ведут по фотометру. При нанесении просветляющих покрытий метод контроля на пропускание раздельный, так как m ?3, и экстремальный.

051 - Нанесение оптического покрытия YF3.

Режимы нанесения пленки:

ИЭ Р=10-3 Па;

Тисп = 1136° С;

Тпод =150° С;

U = 6 кВ;

Iн = 10-12 А;

Iэм = 20-60 мА.

052 - Нанесение оптического покрытия LaF3.

Режимы нанесения пленки:

ИЭ Р=10-3 Па;

Тисп = 1750° С;

Тпод =150° С;

U= 6кВ;

Iн = 10-12 А;эм = 20-60 мА.

053 - Нанесение оптического покрытия YF3

Режимы нанесения пленки:

ИЭ Р=10-3 Па;

Тисп = 1136° С;

Тпод =150° С;

U= 6кВ;

Iн = 10-12 А;эм = 20-60 мА.

054 - Нанесение оптического покрытия CaF2.

Режимы нанесения пленки:

ИЭ Р =10 -3 Па;

Тисп.= 1360° С;

Тпод =150° С

U = 6кВ;

Iн = 10-12 А;

Iэм = 20-60 мА.

060 - Разгерметизация вакуумной камеры: после окончания процесса нанесения выключается вращение подложкодержателя. При снижении Тподл до 50єС камера отсекается высоковакуумным затвором от высоковакуумной системы откачки, производится напуск воздуха, открывается вакуумная камера и производится выгрузка оптических деталей в специальную кассету.

070 - Контроль. В связи с проведением группового технологического процесса нанесения покрытий на контроль попадают от 2 до 3 штук из партии, проверяют параметры rl=f(l), tl=f(l) на фотометре СФ-8 или СФ-4 и сравнивают полученные характеристики с расчетными. Определяют группу механической прочности на установке СД-500.

Построим графики зависимости от разности фаз:

i.Для первого свидетеля (на отражении):

ii.Для второго свидетеля (на отражении):

Номер свидетелялфотомФазовая толщина1 свидетель5461,563845461,565695461,565692 свидетель5461,56384

2. Расчет многослойного отражающего покрытия

.1 Однослойное отражающее покрытие

n1 = 1;

n1< n2 >n3

n2= nв

n3= nн

n2h2 = л0/4, n2h2 = 600/4 = 150 нм

Из таблицы плёнкообразующих материалов выбираем материал с максимальным показателем преломления для заданного диапазона л1-л2=400 - 800 нм

Пленкообразующий материалПоказатель преломления слоя, nМетоды нанесенияТемпература плавления, Тпл,° СОбласть спектра, l1-l2, мкмДвуокись титана TiO22.4ИЭ16400,35-12.

n2 = 2.4

Рассчитаем интегральный коэффициент отражения по формуле:

nв=2.4н=1.441

Рассчитаем амплитудные и энергетический коэффициенты отражения системы воздух - плёнка - подложка по формулам:

;

,

где i - порядковый номер слоя,

j - число слоёв,

в - угол сдвига фаз:

,

где л - длина волны;

Ri,j = |ri,j|2;

Тi,j = 1 - Ri,j

;

;

.

R1,3 = |r1,3|2

Т1,3 = 1 - R1,3

Для построения спектральной характеристики R1,3 = f(в) и R1,3 = f(л) составим таблицы 2.1 и 2.2.:

Таблица 2.1

n2·h20л0/4л0/23л0/4л0в0р/2р3р/22рcos2в1-11-11r1,3-0,1807-0,5998-0,1807-0,5998-0,1807R1,30,03260,35970,03260,35970,0326T1,30,96740,64030,96740,64030,9674

Таблица 2.2

л, нм400450500550600650700750800в0,75000,66670,60000,54550,50000,46150,42860,40000,3750cos2в0,0000-0,5000-0,8090-0,9595-1,0000-0,9709-0,9010-0,8090-0,7071r1,3-0,4118-0,5104-0,5666-0,5928-0,5998-0,5948-0,5827-0,5666-0,5484R1,30,16960,26050,32110,35150,35970,35380,33960,32110,3008T1,30,83040,73950,67890,64850,64030,64620,66040,67890,6992

.2 Двухслойное отражающее покрытие

n2h2 = n3h3= л0/4 = 600/4 = 150 нм

n2= nв

n3= nн

Находим показатель преломления n3:

Из таблицы плёнкообразующих материалов выбираем материал с минимальным показателем преломления для заданного диапазона л1-л2=400 - 800 нм:

Пленкообразующий материалПоказатель преломления слоя, nМетоды нанесенияТемпература плавления, Тпл,° СОбласть спектра, l1-l2, мкмфтористый кальций СaF21,23 - 1,46И, ИЭ13600,15-12.

n3 = 1,23

Рассчитаем минимальный коэффициент отражения по формуле:

nв=2.4

nн=1.23

Рассчитаем амплитудные и энергетический коэффициенты отражения системы воздух - плёнки - подложка:

;

;

.

где

R1,3 = |r1,3|2

Т1,3 = 1 - R1,3

Для построения спектральной характеристики R1,4= f(в) и R1,4 = f(л) составим таблицы 2.3 и 2.4:

Таблица 2.3

n2·h20л0/4л0/23л0/4л0в0р/2р3р/22рcos2в1-11-11r2,40,24970,39130,24970,39130,2497r1,4-0,18066-0,69166-0,18066-0,69166-0,18066R1,40,03260,47840,03260,47840,0326T1,40,96740,52160,96740,52160,9674

Таблица 2.4

л, нм400450500550600650700750800в0,75000,66670,60000,54550,50000,46150,42860,40000,3750cos2в0,000-0,5000-0,8090-0,9595-1,0000-0,9709-0,9010-0,8090-0,7071r2,40,32230,35730,37840,38860,39130,38940,38470,37840,3715r1,4-0,4118-0,5499-0,6375-0,6802-0,6917-0,6834-0,6636-0,6375-0,6086R1,40,16960,30240,40650,46270,47840,46710,44040,40650,3704T1,40,83040,69760,59350,53730,52160,53290,55960,59350,6296

2.3 Четырехслойное отражающее покрытие

n2h2 = n3h3= n4h4= n5h5=л0/4 = 600/4 = 150 нм

n2= nв

n3= nн

n4= nв

n5= nн

Находим показатели преломления n4 и n5:

Из таблицы плёнкообразующих материалов выбираем материалы с максимальным nв= n4 и минимальным показателем преломления nн= n5 для заданного диапазона л1-л2=400 - 800 нм

Пленкообразующий материалПоказатель преломления слоя, nМетоды нанесенияТемпература плавления, Тпл,° СОбласть спектра, l1-l2, мкмДвуокись титана TiO22.4ИЭ16400,35-12.фтористый кальций СaF21,23 - 1,46И, ИЭ13600,15-12.

n4 = 2,4

n5 = 1,23

Рассчитаем интегральный коэффициент отражения по формуле:

nв=2.4

nн=1.23

Рассчитаем амплитудные и энергетический коэффициенты отражения системы воздух - плёнки - подложка:

;

;

;

;

;

R1,6= |r1,62 |

Т1,6= 1 - R1,6

Для построения спектральной характеристики R1,6= f(в) и R1,6 = f(л) составим таблицы 2.5 и 2.6:

Таблица 2.5

n4·h40л0/4л0/23л0/4л0в0р/2р3р/22рcos2в1-11-11r4,60,24970,39130,24970,39130,2497r3,6-0,07900-0,63372-0,07900-0,63372-0,07900r2,60,24970,79390,24970,79390,2497r1,6-0,18066-0,90862-0,18066-0,90862-0,18066R1,60,03260,82560,03260,82560,0326T1,60,96740,17440,96740,17440,9674

Таблица 2.6

л, нм400450500550600650700750800в0,75000,66670,60000,54550,50000,46150,42860,40000,3750cos2в0,0000-0,5000-0,8090-0,9595-1,0000-0,9709-0,9010-0,8090-0,7071r4,60,32230,35730,37840,38860,39130,38940,38470,37840,3715r3,6-0,3223-0,4737-0,5720-0,6206-0,6337-0,6243-0,6017-0,5720-0,5393r2,60,32230,51950,68320,77000,79390,77670,73580,68320,6267r1,6-0,4118-0,6066-0,7857-0,8822-0,9086-0,8897-0,8443-0,7857-0,7230R1,60,16960,36800,61730,77830,82560,79150,71280,61730,5227T1,60,83040,63200,38270,22170,17440,20850,28720,38270,4773Rсмод0,17370,32900,52360,70860,82480,73400,63350,54420,5000

2.4 Анализ результатов расчетов

Для выбора оптимальной конструкции отражающего покрытия построим графики спектральных зависимостей R= f(л) для всех типов покрытий в единой системе координат.

Оптимальной будет та конструкция, которая обеспечивает максимальный коэффициент отражения на рабочей длине волны л0=600 нм и более широкую зону отражения в заданной области спектра.

Таким образом, оптимальным является 4-х слойное оптическое покрытие.

Обозначим выбранную конструкцию просветляющего покрытия:

- ВД Отраж. (110ИЭ 88 ИЭ) 250Ч2

л0 = 600 нм ±20 нм;

сmах = 0,42;

л1 - л2 = 400 - 800 нм.

Материал подложки: ЛК-1 ГОСТ 3514-94;

nс=1.441

Для данной конструкции отражающего покрытия составим технологический процесс.

Технологический процесс

Технологический процесс включает следующие основные операции:

Очистка подложек.

Подготовка вакуумной камеры.

Ионная очистка подложек.

Нагрев подложек до фиксированной температуры.

050 Нанесение оптических покрытий:

Нанесение оптического покрытия СаF2.

Нанесение оптического покрытия TiO2.

Нанесение оптического покрытия СаF2.

Нанесение оптического покрытия TiO2.

Разгерметизация вакуумной камеры, выгрузка готовых изделий.

Контроль оптических параметров покрытия.

Содержание операций:

010 - Очистка подложек: подложки из стекла ЛК-1 ГОСТ 3514 - 94 обезжиривают в смеси петролейного эфира и этилового спирта в соотношении 75% - 25% и окончательно протирают тампонами обезжиренной ваты, смоченной в абсолютном этиловом спирте. Очищенные детали протирают обезжиренными батистовыми салфетками. Готовые детали вставляют в съёмные оправы подложкодержателя и с поверхностей беличьей кисточкой удаляются ворсинки. Очищенные детали в оправах загружают в подложкодержатель, и подложкодержатель устанавливается в вакуумную камеру. При выполнении этой операции оператор должен работать в резиновых перчатках или напальчниках.

020 - Подготовка вакуумной камеры происходит параллельно с операцией 010:

SОчистка элементов подколпачной аппаратуры (экранов, испарителей, заслонов) от пленок испаряемых материалов и пропитку их спиртом.

SЗагрузка исходных пленкообразующих материалов в испарители (TiO2, и CaF2 в 4х позиционный тигель электронно-лучевого испарителя).

SЗагрузка подложкодержателя с очищенными оптическими деталями.

SПроверка работоспособности механизмов и устройств в вакуумной камере: вращение подложкодержателя, перемещение заслонок, работа фотометра.

SОткачка камеры до давления примерно 2 Па.

030 - Операция ионной очистки подложек проводится в камере (р=2…1.38 Па) в течение 5-10 минут при напряжении 500 В на электроде ионной очистки и токе разряда 150 - 200 мА. При этом включается вращение подложкодержателя с частотой n = 10-20 мин -1. В процессе ионной очистки ионами остаточных газов с поверхности удаляются пылинки и молекулы тяжелых газов. По окончании ионной очистки камера откачивается до Р = 10 -2 - 10 -3 Па.

040 - Нагрев подложек до фиксированной температуры Тподл =2500С, происходит в высоком вакууме при одновременном вращении подложкодержателя. При этом с поверхности оптических деталей удаляются пары воды и молекулы легких газов. Время нагрева 5 - 15 минут.

050 - Нанесение оптического покрытия начинают после обезгаживания пленкообразующих материалов при закрытой заслонке. Для этого материал нагревают до температуры на 100 0С ниже, чем Тисп. В процессе прогрева давление вакуумной камеры повышается, а потом понижается до Р = 10-3 Па. Обезгаживание считается законченным, когда давление восстанавливается до первоначального значения. Далее включают фотометр, выводят нагреватель или ЭЛИ на режим испарения, открывают заслонку и проводят испарение материала, фиксируя параметры испарителя или ЭП. Контроль за нанесением испарителя ведут по фотометру. При нанесении просветляющих покрытий метод контроля на пропускание раздельный, так как m ?3, и экстримальный.

051 - Нанесение оптического покрытия CaF2.

Режимы нанесения пленки:

ИЭ Р =10 -3 Па;

Тисп.= 1360° С;

Тпод =250° С

U = 6кВ;

Iн = 10-12 А;

Iэм = 20-60 мА.

052 - Нанесение оптического покрытия TiO2.

Режимы нанесения пленки:

ИЭ Р=10-3 Па;

Тисп = 1640° С;

Тпод =250° С;

U= 6кВ;

Iн = 10-12 А;эм = 20-60 мА.

053 - Нанесение оптического покрытия CaF2.

Режимы нанесения пленки:

ИЭ Р =10 -3 Па;

Тисп.= 1360° С;

Тпод =250° С

U = 6кВ;

Iн = 10-12 А;

Iэм = 20-60 мА.

054 - Нанесение оптического покрытия TiO2.

Режимы нанесения пленки:

ИЭ Р=10-3 Па;

Тисп = 1640° С;

Тпод =250° С;

U= 6кВ;

Iн = 10-12 А;эм = 20-60 мА.

060 - Разгерметизация вакуумной камеры: после окончания процесса нанесения выключается вращение подложкодержателя. При снижении Тподл до 50єС камера отсекается высоковакуумным затвором от высоковакуумной системы откачки, производится напуск воздуха, открывается вакуумная камера и производится выгрузка оптических деталей в специальную кассету.

070 - Контроль. В связи с проведением группового технологического процесса нанесения покрытий на контроль попадают от 2 до 3 штук из партии, проверяют параметры rl=f(l), tl=f(l) на фотометре СФ-8 или СФ-4 и сравнивают полученные характеристики с расчетными. Определяют группу механической прочности на установке СД-500.

Построим графики зависимости от разности фаз:

1.Для первого свидетеля (на отражении):

2.Для второго свидетеля (на отражении)

Номер свидетелялфотомФазовая толщина1 свидетель5581,563841,574091,574092 свидетель5581,56384

Список использованной литературы

оптический отражение спектральный

1.Конспект лекций по дисциплине «Оптические покрытия».

2.Справочник технолога-оптика/ М.А. Окатов, Э.А. Антонов, А. Байгоджин и др.; под редакцией М.А. Окатова. - 2-е издание, переработанное и дополненное - СПб.: Политехника, 2009-679 с.

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ «Расчет многослойных просветляющих и отражающих покрытий» Задание 1

Больше работ по теме: