[新版]光学镀膜分类
- 格式:doc
- 大小:19.50 KB
- 文档页数:7
镀膜工作原理一、简介镀膜是一种常见的表面处理技术,通过在物体表面形成一层薄膜,可以改善物体的性能和外观。
镀膜工作原理是在物体表面涂覆一层化学物质,使其形成一种保护层或改变物体的光学、电学、磁学等特性。
二、镀膜分类根据不同的目的和应用,镀膜可以分为以下几类:1. 保护性镀膜:主要是为了保护物体表面不受外界环境的腐蚀和磨损。
常见的保护性镀膜有防腐蚀镀膜、耐磨镀膜等。
2. 光学镀膜:通过改变物体表面的光学特性,实现透光性、反射性、折射性等方面的优化。
常见的光学镀膜有反射镀膜、透明镀膜等。
3. 导电镀膜:通过在物体表面形成一层导电膜,使其具有导电性能。
常见的导电镀膜有金属镀膜、导电聚合物镀膜等。
4. 功能性镀膜:通过在物体表面涂覆一层具有特殊功能的薄膜,如防水、防尘、防指纹等。
常见的功能性镀膜有防水镀膜、防指纹镀膜等。
三、镀膜工艺流程镀膜的工艺流程主要包括准备工作、预处理、镀膜过程和后处理等步骤。
1. 准备工作:包括选择合适的镀膜设备和材料、准备工作场地等。
2. 预处理:在进行镀膜之前,需要对物体表面进行预处理,以确保膜层的附着力和均匀性。
预处理包括去除表面污垢、清洗、脱脂等。
3. 镀膜过程:根据需要选择合适的镀膜方法和条件进行镀膜。
常见的镀膜方法有电镀、物理气相沉积、化学气相沉积等。
4. 后处理:镀膜完成后,需要进行后处理,以提高膜层的质量和性能。
后处理包括烘干、退火、抛光等。
四、镀膜原理镀膜的原理主要涉及到物理和化学过程。
1. 物理过程:物理镀膜主要是通过物理气相沉积或物理吸附等方式,在物体表面形成一层薄膜。
物理气相沉积是利用高温或真空条件下,将镀膜材料蒸发或溅射到物体表面,形成薄膜。
物理吸附是指将气体或溶液中的镀膜材料吸附到物体表面,形成薄膜。
2. 化学过程:化学镀膜主要是通过化学反应,在物体表面形成一层薄膜。
化学镀膜可以分为电化学镀膜和化学气相沉积两种方式。
电化学镀膜是利用电解质溶液中的金属离子,在电流作用下,将金属离子还原成金属沉积在物体表面。
光学镀膜材料光学镀膜材料是一种应用广泛的功能性材料,它在光学领域具有重要的应用价值。
光学镀膜材料是指在光学元件表面进行一层或多层薄膜沉积的材料,其目的是改变光学元件的透射、反射和吸收等性能。
光学镀膜材料的种类繁多,常见的有金属膜、氧化物膜、氟化物膜等。
本文将对光学镀膜材料的种类、特性和应用进行介绍。
光学镀膜材料的种类。
光学镀膜材料的种类多种多样,根据其化学成分和结构特点可以分为金属膜、氧化物膜、氟化物膜等。
金属膜是将金属原子通过真空蒸发、溅射等技术沉积在基片表面形成的薄膜,具有良好的导电性和光学性能,常用于反射镜、透镜等光学元件的镀膜。
氧化物膜是将氧化物材料沉积在基片表面形成的薄膜,具有良好的耐腐蚀性和光学性能,常用于光学滤波器、反射镜等光学元件的镀膜。
氟化物膜是将氟化物材料沉积在基片表面形成的薄膜,具有良好的耐磨性和光学性能,常用于光学镜片、滤光片等光学元件的镀膜。
光学镀膜材料的特性。
光学镀膜材料具有一系列特殊的光学性能,如高透射率、低反射率、高吸收率等。
其中,高透射率是指光学镀膜材料对光的透射能力较强,能够使光线通过材料而不产生明显的衍射、散射等现象;低反射率是指光学镀膜材料对光的反射能力较弱,能够减少光线的反射损失;高吸收率是指光学镀膜材料对光的吸收能力较强,能够有效地吸收光线的能量。
这些特性使光学镀膜材料在光学系统中起着重要的作用,能够提高光学元件的透射率、反射率和吸收率,从而提高光学系统的整体性能。
光学镀膜材料的应用。
光学镀膜材料在光学领域具有广泛的应用,主要包括光学镜片、滤光片、反射镜、透镜等光学元件。
其中,光学镜片是将光学镀膜材料沉积在玻璃或塑料基片上形成的薄膜,具有调节光线透射、反射和吸收性能的功能,广泛应用于相机、望远镜、显微镜等光学仪器中;滤光片是将光学镀膜材料沉积在光学玻璃或塑料基片上形成的薄膜,具有选择性透射或反射特定波长光线的功能,广泛应用于激光器、光谱仪、光学仪器等领域;反射镜是将光学镀膜材料沉积在金属或玻璃基片上形成的薄膜,具有增强或减弱特定波长光线的反射性能,广泛应用于激光器、光学系统、激光打印机等领域;透镜是将光学镀膜材料沉积在玻璃或塑料基片上形成的薄膜,具有调节光线透射、反射和吸收性能的功能,广泛应用于眼镜、显微镜、望远镜等光学仪器中。
光学镀膜膜系类型-回复光学镀膜膜系类型指的是在光学元件表面通过镀膜技术形成的一层薄膜,用于调节光学元件的光学性能。
膜系类型的选择对于光学性能的影响至关重要。
本文将一步一步回答有关光学镀膜膜系类型的问题,以帮助读者更好地理解该主题。
第一步:了解光学镀膜的基本原理在进行光学镀膜膜系类型的探讨之前,我们首先需要了解光学镀膜的基本原理。
光学镀膜主要通过操控光的干涉效应来改变光的传播性能。
通过在光学元件表面上镀上一定的膜层,可以增强或减弱特定波长的光的反射或透射。
通过精确控制膜层的折射率、厚度以及层序,可以实现对光学性能的精确调控。
第二步:介绍光学镀膜的应用光学镀膜具有广泛的应用,涵盖了光学元件制造、激光技术、光通信、显示技术等众多领域。
在这些应用中,光学镀膜的膜系类型直接影响着光学元件的反射率、透过率、光学透明性以及耐久性等性能。
第三步:分类光学镀膜膜系类型光学镀膜膜系类型可以根据不同的分类标准进行划分。
按照光学镀膜的功能,可将其分为反射膜系和透射膜系。
反射膜系主要用于改变光的反射性能,用于增强光学元件的反射率。
而透射膜系则用于控制光线的透射性能,以提高光学元件的透过率。
此外,还可以根据光学镀膜的波长范围将其分为可见光镀膜、紫外光镀膜、红外光镀膜等类型。
第四步:详细介绍反射膜系的类型在反射膜系中,最常见的类型包括单层反射膜系、金属多层反射膜系和介质多层反射膜系。
单层反射膜系由单一材料的一层薄膜组成,用于特定波长范围内的光学性能控制。
金属多层反射膜系则由多个金属及其氧化物层交替堆积组成,用于特定波长范围内的反射增强。
介质多层反射膜系由多个介质材料层交替堆积组成,用于特定波长范围内的反射增强或增强特定波长的反射。
第五步:详细介绍透射膜系的类型在透射膜系中,主要包括单层透射膜系和介质多层透射膜系。
单层透射膜系由单一材料的一层薄膜组成,用于特定波长范围内的透射性能调节。
介质多层透射膜系由多个介质材料层交替堆积组成,用于增强或抑制特定波长范围内的透射。
光学镀膜膜系类型-回复什么是光学镀膜?光学镀膜是指在光学元件的表面涂覆一层特定的薄膜,用于改变光的传播性质和增强特定光学性能。
薄膜的组成和结构在很大程度上决定了光学元件的反射、透射和吸收特性。
光学镀膜膜系类型主要有以下几种:单层膜系、多层膜系、分层膜系和激光镀膜膜系。
1. 单层膜系:单层膜系是指在基底上仅涂覆一层薄膜。
单层膜系通常用于增强或减弱特定波长的透射或反射。
例如,透明玻璃上涂覆一层反射膜,可使玻璃具有反射镜的作用。
单层膜系相对简单,适用于需求简单的光学元件。
2. 多层膜系:多层膜系是指在基底上涂覆多层薄膜。
多层膜系通过控制各层膜的厚度和折射率,使得光在不同层之间发生干涉,从而实现特定的光学效果。
多层膜系常用于光学滤光片、光学分束器等器件中。
多层膜系可以实现更加复杂的光学性能,如增强特定波段的透射、抑制某些波长的反射等。
3. 分层膜系:分层膜系是一种特殊的多层膜系,它由多个周期性的薄膜层组成。
每个周期包含若干分层单元,每个单元的膜厚和折射率均不同。
分层膜系能够在更宽的波段范围内实现较高的透过率和反射率。
它在激光技术、红外光学、太阳能电池等领域有着重要应用。
4. 激光镀膜膜系:激光镀膜膜系是一种特殊的多层膜系,用于提高光学元件对激光光束的透射和反射效果。
激光镀膜膜系通常由非对称的多层薄膜组成,可以选择性地增强或抑制特定波长的透射和反射,以满足激光技术的要求。
这些光学镀膜膜系类型在科学研究、工业生产和日常生活中都有广泛的应用。
它们的发展不仅提高了光学元件的光学性能,还推动了科学技术的进步。
未来,随着材料科学和光学技术的发展,我们有理由相信光学镀膜膜系类型将会越来越多样化,为人们带来更多惊喜。
光学镀膜材料的分类
一、根据镀膜成分的不同分类
1、金属薄膜
金属薄膜是指以金属元素为基础的薄膜,以其独特的反射率和厚度而
具有良好的光学性能,常用于光学镀膜中。
常用的金属薄膜有金、银、钛、铂、铝等,其中,金属膜的镀膜膜层厚度可达几十微米,在光学镀膜中具
有十分重要的地位。
其优点在于反射率高,耐腐蚀性好,透射率低;缺点
在于制作工艺复杂,成本高。
2、非金属薄膜
非金属薄膜是指以其它元素,如硅、磷、锗等非金属元素为主要成分
的薄膜。
由于这些非金属物质的结构稳定性高,以及它们比金属元素质量小,反射率与金属薄膜相比要低,但其透射率要高,因而在特定的光谱波
段上,它们可以更好地发挥其光学性能。
由于它们的可制作性好,制作成
本低,因此在一些特定需求的情况下,常常以非金属薄膜材料为主要成分
的光学镀膜被广泛应用,如硅薄膜,硅酸盐薄膜等。
3、氮化物薄膜
氮化物薄膜是指以氮化物元素,如氧化物、氮化物、氟化物等为主要
成分的薄膜,也可以改变膜层的性质。
光学镀膜材料的分类无机材料是指由无机化合物构成的光学膜材料。
常见的无机材料有:1.金属材料:金属材料的反射率高,广泛应用于镜片和反射镜等光学元件。
常见的金属材料有铝、银、黄铜、镍等。
这些金属材料通常通过真空蒸发或溅射等方法制备。
2.氧化物材料:氧化物材料在光学膜制备中也得到了广泛应用。
例如,二氧化硅(SiO2)和二氧化硅(TiO2)等氧化物材料常用于提高光学元件的抗反射性能。
3.氟化物材料:氟化物材料以其低散射和低吸收特性而受到青睐。
常见的氟化物材料有镁氟化物(MgF2)、氟化镁(MgF2)等。
有机材料是指由有机化合物构成的光学膜材料。
常见的有机材料有:1.有机高分子材料:有机高分子材料具有良好的透明性和柔韧性,广泛应用于透明电子产品的显示器件。
例如,聚酰胺、聚合物、聚对苯二甲酸二乙酯(PET)等。
2.有机溶液材料:有机溶液材料可通过溶液法制备薄膜,在涂覆光学元件表面后形成膜层。
常见的有机溶液材料有溴化银、碘化银等。
根据其它分类标准,光学镀膜材料还可以进一步分为单层膜和多层膜。
单层膜是指直接在光学元件表面形成的一层薄膜材料。
它可以用来增加光学元件的折射率,改变光学元件的反射性能,或提高光学元件的耐磨性。
单层膜广泛应用于镜片、透镜、滤光片等光学元件中。
多层膜是指在光学元件表面依次涂覆多层不同材料的薄膜。
通过控制每一层的厚度和材料,可以实现对光学性能更精确的调控。
多层膜常用于涂覆分光镜、辉光板、干涉滤光片等光学元件中。
总之,光学镀膜材料是根据材料类型、薄膜形成方法和薄膜组成方法等多个标准进行分类的。
这些分类有助于选择适合特定应用需求的材料,并实现光学元件的性能调控。
随着科学技术的不断进步,光学镀膜材料的分类仍在不断扩大和完善中。
[新版]光学镀膜分类一、耐磨损膜(硬膜)无论是无机材料还是有机材料制成的眼镜片,在日常的使用中,由于与灰尘或砂砾(氧化硅)的摩擦都会造成镜片磨损,在镜片表面产生划痕。
与玻璃片相比,有机材料制成的硬性度比较低,更易产生划痕。
通过显微镜,我们可以观察到镜片表面的划痕主要分为二种,一是由于砂砾产生的划痕,浅而细小,戴镜者不容易察觉;另一种是由较大砂砾产生的划痕,深且周边粗糙,处于中心区域则会影响视力。
(1)技术特征1)第一代抗磨损膜技术抗磨损膜始于20世纪70年代初,当时认为玻璃镜片不易磨制是因为其硬度高,而有机镜片则太软所以容易磨损。
因此将石英材料于真空条件下镀在有机镜片表面,形成一层非常硬的抗磨损膜,但由于其热胀系数与片基材料的不匹配,很容易脱膜和膜层脆裂,因此抗磨损效果不理想。
2)第二代抗磨损膜技术20世纪80年代以后,研究人员从理论上发现磨损产生的机理不仅仅与硬度相关,膜层材料具有“硬度/形变”的双重特性,即有些材料的硬度较高,但变形较小,而有些材料硬度较低,但变形较大。
第二代的抗磨损膜技术就是通过浸泡工艺法在有机镜片的表面镀上一种硬度高且不易脆裂的材料。
3)第三代抗磨损膜技术第三代的抗磨损膜技术是20世纪90年代以后发展起来的,主要是为了解决有机镜片镀上减反射膜层后的耐磨性问题。
由于有机镜片片基的硬度和减反射膜层的硬度有很大的差别,新的理论认为在两者之间需要有一层抗磨损膜层,使镜片在受到砂砾磨擦时能起缓冲作用,并而不容易产生划痕。
第三代抗磨损膜层材料的硬度介于减反射膜和镜片片基的硬度之间,其磨擦系数低且不易脆裂。
4)第四代抗磨损膜技术第四代的抗膜技术是采用了硅原子,例如法国依视路公司的帝镀斯(TITUS)加硬液中既含有有机基质,又含有包括硅元素的无机超微粒物,使抗磨损膜具备韧性的同时又提高了硬度。
现代的镀抗磨损膜技术最主要的是采用浸泡法,即镜片经过多道清洗后,浸入加硬液中,一定时间后,以一定的速度提起。
这一速度与加硬液的黏度有关,并对抗磨损膜层的厚度起决定作用。
提起后在100 ?C左右的烘箱中聚合4,5小时,镀层厚约3,5微米。
(2)测试方法判断和测试抗磨损膜耐磨性的最根本的方法是临床使用,让戴镜者配戴一段时间,然后用显微镜观察并比镜片的磨损情况。
当然,这通常是在这一新技术正式推广前所采用的方法,目前我们常用的较迅速、直观的测试方法是:1)磨砂试验将镜片置于盛有砂砾的宣传品内(规定了砂砾的粒度和硬度),在一定的控制下作来回磨擦。
结束后用雾度计测试镜片磨擦前后的光线漫反射量,并且与标准镜片作比较。
2)钢丝绒试验用一种规定的钢丝绒,在一定的压力和速度下,在镜片表面上磨擦一珲的次数,然后用雾度计测试镜片磨擦前后的光线漫反射量,并且与标准镜片作比较。
当然,我们也可以手工操作,对二片镜片用同样的压力磨擦同样的次数,然后用肉眼观察和比较。
上述两种测试方法的结果与戴镜者长期配戴的临床结果比较接近。
3)减反射膜和抗磨损膜的关系镜片表面的减反射膜层是一种非常薄的无机金属氧化物材料(厚度低于1微米),硬且脆。
当镀于玻璃镜片上时,由于片基比较硬,砂砾在其上面划过,膜层相对不容易产生划痕;但是减反射膜镀于有机镜片上时,由于片基较软,砂砾在膜层上划过,膜层很容易产生划痕。
因此有机镜片在镀减反射膜前必须要镀抗磨损膜,而且两种膜层的硬度必须相匹配。
二、减反射膜1、为什么需要镀减反射膜,1)镜面反射光线通过镜片的前后表面时,不但会产生折射,还会产生反射。
这种在镜片前表面产生的反射光会使别人看戴镜者眼睛时,看到的却是镜片表面一片白光。
拍照时,这种反光还会严重影响戴镜者的美观。
2)"鬼影"眼镜光学理论认为眼镜片屈光力会使所视物体在戴镜者的远点形成一个清晰的像,也可以解释为所视物的光线通过镜片发生偏折并聚集于视网膜上,形成像点。
但是由于屈光镜片的前后表面的曲率不同,并且存在一定量的反射光,它们之间会产生内反射光。
内反射光会在远点球面附近产生虚像,也就是在视网膜的像点附近产生虚像点。
这些虚像点会影响视物的清晰度和舒适性。
3)眩光象所有光学系统一样,眼睛并不完美,在视网膜上所成的像不是一个点,而是一个模糊圈。
因此,二个相邻点的感觉是由二个并列的或多或少重叠的模糊圈产生的。
只要二点之间的距离足够大,在视网膜上的成像就会产生二点的感觉,但是如果二点太接近,那么二个模糊圈会趋向与重合,被误认为是一个点。
对比度可以用来反映这种现象,表达视力的清晰度。
对比值必须大于某一确定值(察觉阈,相当于1,2)才能够确保眼睛辨别二个邻近点。
对比度的计算公式为:D,(a-b)/(a+b)其中C为对比度,二个相邻物点在视网膜上所成像的感觉最高值为a,相邻部份的最低值为b。
如果对比度C值越高,说明视觉系统对该二点的分辨率越高,感觉越清晰;如果二个物点非常接近,它们的相邻部分的最低值比较接近于最高值,则C值低,说明视觉系统对该二点感到不清晰,或不能清晰分辨。
让我们来模拟这样一个场景产:夜晚,一位戴眼镜的驾车者清晰地看见对面远处有二辆自行车正冲着他的车骑过来。
此时,尾随其后的汽车的前灯在驾车者镜片后表面上产生反射:该反射光在视网膜上形成的像增加了二个被观察点的强度(自行车车灯)。
所以,a段和b段的长度增加,即然分母(a+b)增加,而分子(a-b)保持不变,于是就引起了C值的减少。
对比减小的结果会令驾驶员最初产生的存在二个骑车人的感觉重合成为单一的像,就好比区分它们的角度被突然减小~4)透过量反射光占入射光的百分比取决于镜片材料的折射率,可通过反射量的公式进行计算。
反-1)平方/(n+1)平方 R:镜片的单面反射量 n:镜片材料的折射率。
例如射量公式:R,(n普通树脂材料的折射率为1.50,反射光R,(1.50,1)平方/(1.50,1)平方,0.04,4%。
镜片有两个表面,如果R1为镜片前表面的量,R2为镜片后表面的反射量,则镜片的总反射量R,R1,R2。
(计算R2的反射量时,入射光为100%,R1)。
镜片的透光量T,100%-R1-R2。
由此可见,高折射率的镜片如果没有减反射膜,反射光会对戴镜者带来的不适感比较强烈。
2、原理减反射膜是以光的波动性和干涉现象为基础的。
二个振幅相同,波长相同的光波叠加,那么光波的振幅增强;如果二个光波原由相同,波程相差,如果这二个光波叠加,那么互相抵消了。
减反射膜就是利用了这个原理,在镜片的表面镀上减反射膜,使得膜层前后表面产生的反射光互相干扰,从而抵消了反射光,达到减反射的效果。
1)振幅条件膜层材料的折射率必须等于镜片片基材料折射率的平方根。
2)位相条件膜层厚度应为基准光的1/4波长。
d=λ/4 λ=555nm时,d=555/4=139nm对于减反射膜层,许多眼镜片生产商采用人眼敏感度较高的光波(波长为555nm)。
当镀膜的厚度过薄(〈139nm),反射光会显出浅棕黄色,如果呈蓝色则表示镀膜的厚度过厚( 〉139nm)。
镀膜反射膜层的目的是要减少光线的反射,但并不可能做到没有反射光线。
镜片的表面也总会有残留的颜色,但残留颜色哪种是最好的,其实并没有标准,目前主要是以个人对颜色的喜好为主,较多为绿色色系。
我们也会发现残留颜色在镜片凸面与凹面的曲率不同也使镀膜的速度不同,因此在镜片中央部分呈绿色,而在边缘部分则为淡紫红色或其它颜色。
3、镀减反射膜技术有机镜片镀膜的难度要比玻璃镜片高。
玻璃材料能够承受300 ?C以上的高温,而有机镜片在超过100 ?C时便会发黄,随后很快分解。
可以用于玻璃镜片的减反射膜材料通常采用氟化镁(MgF2),但由于氟化镁的镀膜工艺必须在高于200?C的环境下进行,否则不能附着于镜片的表面,所以有机镜片并不采用它。
20世纪90年代以后,随着真空镀膜技术的发展,利用离子束轰击技术,使得膜层与镜片的结合,膜层间的结合得到了改良。
而且提炼出的象氧化钛,氧化锆等高纯度金属氧化物材料可以通过蒸发工艺镀于树脂镜片的表面,达到良好的减反射效果。
以下对有机镜片的减反射膜镀膜技术作一介绍。
1)镀膜前的准备镜片在接受镀膜前必须进行预清洗,这种清洗要求很高,达到分子级。
在清洗槽中分别放置各种清洗液,并采用超声波加强清洗效果,当镜片清洗完后,放进真空舱内,在此过程中要特别注意避免空气中的灰尘和垃圾再黏附在镜片表面。
最后的清洗是在真空舱内,在此过程中要特别注意避免空气中的灰尘和垃圾再黏附在镜片表面。
最后的清洗是在真空舱内镀前进行的,放置在真空舱内的离子枪将轰击镜片的表面(例如用氩离子),完成此道清洗工序后即进行减反射膜的镀膜。
2)真空镀膜真空蒸发工艺能够保证将纯质的镀膜材料镀于镜片的表面,同时在蒸发过程中,对镀膜材料的化学成分能严密控制。
真空蒸发工艺能够对于膜层的厚度精确控制,精度达到。
3)膜层牢固性。
对眼镜片而言,膜层的牢固性是至关重要的,是镜片重要的质量指标。
镜片的质量指标包括镜片抗磨损、抗文化馆、抗温差等。
因此现在有了许多针对性的物理化学测试方法,在模拟戴镜者的使用条件下,对镀膜镜片进行膜层牢度质量的测试。
这些测试方法包括:盐水试验、蒸汽试验、去离子水试验、钢丝绒磨擦试验、溶解试验、黏着试验、温差试验和潮湿度试验等等。
三、抗污膜(顶膜)(1)原理镜片表面镀有多层减反射膜后,镜片特别容易产生污渍,而污渍会破坏减反射膜的减反射效果。
在显微镜下,我们可以发现减反射膜层呈孔状结构,所以油污特别容易浸润至减反射膜层。
解决的方法是在减反射膜层上再镀一层具有抗油污和抗水性能的顶膜,而且这层膜必须非常薄,以使其不会改变减反射膜的光学性能。
(2)工艺抗污膜的材料以氟化物为主,有二种加工方法,一种是浸泡法,一种是真空镀膜,而最常见的方法是真空镀膜。
而最常用的方法是真空镀膜。
当减反射膜层完成后,可使用蒸发工艺将氟化物镀于反射膜上。
抗污膜可将多孔的减反射膜层覆盖起来,并且能够将水和油与镜片的接触面积减少,使油和水滴不易粘附于镜片表面,因此也称为防水膜。