способ получения оптического покрытия из фторида магния
Классы МПК:
C23C14/02 предварительная обработка покрываемого материала
Автор(ы):
Миллер Виктор Теодорович, Первеев Анатолий Федорович, Степанов Анатолий Сергеевич, Остапчук Валентин Петрович, Каряки Вадим Георгиевич, Гаврилов Алексей Александрович, Тухов Андрей Александрович
Патентообладатель(и):
Миллер Виктор Теодорович, Первеев Анатолий Федорович, Степанов Анатолий Сергеевич, Остапчук Валентин Петрович, Каряки Вадим Георгиевич, Гаврилов Алексей Александрович, Тухов Андрей Александрович
Приоритеты:
подача заявки: 1993-12-24
публикация патента: 20.12.1997
Сущность изобретения: способ получения оптического покрытия из фторида магния включает бомбардировку поверхности потоками ионов и электронов с энергией 1-5 кэВ при плотности токов 0,1-0,5 А/см2 в течение 2 мин, вакуумное испарение фторида магния и осаждение его не поверхность детали.
Формула изобретения
Способ получения оптического покрытия, включающий испарение в вакууме фторида магния и последующее его осаждение на поверхность оптической детали, отличающийся тем, что перед нанесением покрытия поверхность детали подвергают бомбардировке одновременно потоками ионов и электронов с энергиями 1 5 кэВ при плотностях токов 0,1 0,5 А/см2 в течение не менее 2 мин.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способам получения оптических покрытий и может быть использовано в оптическом приборостроении для получения защитных и просветляющих покрытий, работающих в УФ, видимой и ближней ИК-областях спектра. Известен способ получения интерференционного покрытия из фторида магния (MgF2), заключающийся в термическом или электроннолучевом испарении MgF2 с последующим осаждением его на поверхность оптической детали (Физика тонких пленок. Под общей редакцией Г.Хасса и др.М.Мир, 1978, с.34-35, 41-42)- аналог, он же прототип. В этом способе пленки, твердые, стабильные, обладающие хорошей адгезией и высокой плотностью, получают осаждением конденсата на подложки, предварительно нагретые до Т300oC, или путем отжига после нанесения покрытия на "холодные" подложки. При этом минимальное время для ввода подложек в температурный режим и вывода в последующем из него составляет около двух часов. Недостатком известного способа является необходимость нагрева оптических деталей в технологическом процессе, что значительно увеличивает технологическое время получения интерференционного покрытия, усложняет вакуумное оборудование и приводит к дополнительным затратам энергии. Цель изобретения сокращение длительности всего цикла технологического процесса получения интерференционного покрытия за счет исключения из него наиболее длительных стадий нагрева и остывания деталей, повышение производительности при снижении энергозатрат и сохранении высоких оптических и эксплуатационных свойств покрытия. Наиболее актуально исключение воздействия высоких температур при нанесении покрытий на крупногабаритные детали, а также на детали сложной конфигурации, поскольку показатель преломления пленок из фторида магния зависит от температуры подложки, которую необходимо поддерживать с высокой степенью равномерности по всей поверхности детали. Кроме того, для ряда оптических материалов во избежание разрушения детали требуется очень плавный ввод в необходимый температурный режим и вывод из него. Поставленная цель достигается тем, что перед испарением поверхность детали подвергается бомбардировке в вакууме одновременно потоками ионов и электронов с энергиями Ei,e= 1 5 кэВ при плотностях токов ji,e 0,1 0,5mA/см2 в течение времени t не менее 2 мин. Положительный эффект, заключающийся в получении прочных, плотных, с высокой адгезией пленок MgF2 на "холодных" подложках, обязан именно совместному воздействию потоков энергетических частиц ионов и электронов на поверхность подложки, что приводит к резкому изменению процесса зародышеобразования при малом времени воздействия на подложку. Эффективной очистке поверхности подложки от остающихся на ней после механической и химической чистки следов органических растворителей и моющих средств способствует электронная бомбардировка, приводящая к их деструкции. Ионная бомбардировка, завершая процесс удаления этих продуктов и активизируя поверхностный слой подложки за счет создания множества центров зародышеобразования, равномерно распределенных на нем, способствует образованию в дальнейшем плотной мелкозернистой пленки. При этом в энергетическом ионном пучке может присутствовать нейтрализованная компонента, т.е. ускоренные нейтральные частицы. При уменьшении времени обработки (t<2 мин), а также при энергиях потоков ионов и электронов Ei,e <1кэВ и плотностях токов Ji,e<0,1 mA/см2 наблюдаются невоспроизводимые результаты по механической прочности и влагопрочности покрытий. При энергиях и плотностях токов, превышающих указанный интервал /Ei,e>5кэВ,Ji,e>0,5 mA/см2/, а также при временах обработки t>2 мин дополнительного положительного эффекта не наблюдается. В этом случае неоправданное рассеяние мощности на подколпачной арматуре приводит лишь к ее нагреву. Пример 1. Время обработки поверхностей деталей из стекол марок ТК-14 и ЛФ-7 перед нанесением однослойного просветляющего покрытия из MgF2 в едином технологическом цикле одновременно потоками ионов и электронов t 2 мин. Энергия пучков Ei,e 1 кэВ. Плотность токов Ji,e 0,1 mA/см2. Полученные покрытия по устойчивости к климатическим и механическим воздействиям соответствуют аналогичным покрытиям, наносимым на подложки, нагреты до T 300oC. Пример 2. Время обработки поверхностей деталей из стекол марок ТК-14 и ЛФ-7 перед нанесением однослойного просветляющего покрытия из MgF2 в едином технологическом цикле одновременно потоками ионов и электронов t 2 мин. Энергия пучков Ei,e 5 кэВ. Плотность токов Ji,e 0,5 mA/см2. Полученные покрытия по устойчивости к климатическим и механическим воздействиям соответствуют аналогичным покрытиям, наносимым на подложки, нагретые T до 300oC. Пример 3. Время обработки поверхностей деталей из стекол марок ТК-14 и ЛФ-7 перед нанесением однослойного просветляющего покрытия из MgF2 в едином технологическом цикле одновременно потоками ионов и электронов t 3 мин. Энергия пучков Ei,e= 3 кэВ. Плотность токов Ji,e 0,5 mA/см2. Полученные покрытия по устойчивости к климатическим и механическим воздействиям соответствуют аналогичным покрытиям, наносимым на подложки, нагретые T до 300oC. Таким образом, предлагаемый способ получения оптического покрытия из фторида магния по сравнению с прототипом позволяет сократить длительность всего цикла технологического процесса получения покрытия за счет исключения из него наиболее длительных стадий нагрева и остывания деталей, повысить в 2,5 3 раза производительность, снизить энергозатраты и требования к механической и химической подготовке поверхности подложек перед нанесением покрытий при сохранении высоких оптических и эксплуатационных свойств покрытия.