光學玻璃增透膜介紹

新聞發布時間：2015-8-3新聞瀏覽次數：5830新聞作者：錦泰特種玻璃

增透膜涂在光學玻璃零件表面，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，雖然可根據要求設計成雙層、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的光學薄膜，當其厚度為 λ/4時（λ為光波長），光線由透鏡內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地平衡，則兩種反射波返回透鏡內部的總能量為零，此時絕對不會有反射光產生，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，化學穩定性好，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穩定性。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，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，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（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繪成圖10-20.

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