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二氧化碳O2【光学镀膜】

二氧化碳O2。

分子量172.12密度7.3熔点2600°C,1.3°10°2°C蒸发温度2310°C.. 钨船的加热和蒸发是无法分解的。 电子束的加热和蒸发效果良好。 CEO2是一种硬度和化学和机械稳定性的高折射率材料,不溶于水和酸二氧化碳薄膜。 它的机械性能会减弱。

CEO2薄膜在可见和近红外没有吸收。其透明度为0.4≤12。折射率和消光系数对淀积率和氧压强的敏感性较差。 另一方面,对底部温度具有较高的敏感性,其折射率随膜厚的增加而降低。 在室温下制备的二氧化碳薄膜的折射率为2.1≤2.2≤波长=550nm/。 在300°C基底温度下制备的CEO2膜的折射率为2.3≤2.3≤2.35≤λ=550nm≤N=2.0≤2.2≤λ=2μm.. 二氧化碳薄膜的光学性质在很大程度上取决于制备技术。 用钨船加热蒸发粉二氧化碳,在800℃和1000℃下烘烤和蒸发。 Hogarth和其他人对Ceo2-Sio混合系统进行了广泛的研究. Sundaram和Wahid研究了由Mowkin胶片制成的CEO2胶片的光学吸收。 采用氧离子辅助淀积法制备二氧化碳薄膜,研究其光学性质。 Misiano和Simonetti研究了应用CEO2-SiO2作为初始胶片。 CEO2-SiO2混合膜是由共溅射法制成的. Greene和其他人使用由5olY2O3掺杂的CEO2目标,通过偏压溅射法积累CEO2薄膜并研究其特性。

CEO2不仅可以应用于单层和多层光学涂料中,而且还可以应用于许多其它方面。

在1.38×10×3Pa的压力下,采用0.4≤0.5mm厚钨片制作蒸发船加热蒸发CEO2。 在玻璃和石英碱上积累超过18英寸的蒸发源。 蒸发前,必须在空气中烘烤或烧结,以消除薄膜易燃杂质及其强烈的吸湿性。 未烘焙的二氧化碳膜积累的薄膜性能不重复,折射率低。 薄膜二氧化碳的纯度为95%。蒸发前基底玻璃用5000V75mA放电清洗,加热至350℃。 由除气膜制备的二氧化碳薄膜的最大反射率为R=36.3%。 这相当于CEO2胶片在波长处具有N≤2.38的折射率。 鲜膜制备的二氧化碳膜在同一波长处的折射率仅为N≤2.30。 因此,可以看出,由除气预熔膜制备的二氧化碳薄膜具有最高的折射率,比新鲜薄膜制备的二氧化碳薄膜更耐久。

图1显示了λ=450nmwe50nmCEO2薄膜折射率的基本温度。 从图中可以看出,当基底温度从50°C增加到350°C时,CEO2膜的折射率从2.18增加到2.42。 λ=450nm的折射率从2.28增加到2.53。 与基础温度相比,当真空室的压力蒸发时,其他因素对CEO2薄膜的光学性质只有很小的影响。 在加热基础上制备的二氧化碳薄膜不仅具有较高的折射率,而且比室温基础上的二氧化碳薄膜具有更好的耐磨性能。 图2显示了50℃和300℃20~60nm厚的二氧化碳薄膜的折射率和消光系数与波长之间的函数。 从图中可以看出,400nm以下CeO2薄膜的吸收量有了很大的提高,达到了300nm的最大值。 折射率N在λ=340nm处达到最大值,在紫外和可见光谱区具有较强的正常色散。 由于CEO2膜的吸收,CEO2膜层不能应用于400nm以下的多层组合膜中. 从图中还可以看出,在这两个基础温度下制备的二氧化碳薄膜的折射率与消光系数曲线的形状非常相似。 这表明,由于薄膜密度较低,而不是不同的化学成分,在低温基础上制备的小NK值主要是由于其薄膜密度较低。

随着胶片厚度的增加,二氧化碳薄膜表面的粗糙度迅速增加,散射损失较高,尤其是在UV地区。 紫外线厚度大于100nm的二氧化碳薄膜表面粗糙度在确定其光学常数n和k的过程中会出现很大的错误。 然而,这是事实。 可以确定较厚的CEO2薄膜(T=200≤300nm)的折射率,在最大短波侧较薄的CEO2薄膜(T=20≤60nm)上降至低点。

众所周知,CEO2具有晶体常数a=5.4KE的表面立方体晶体。 所有真空蒸发的CEO2薄膜显示相同的立方体结构,并堆积在非晶体基座,如SiO或石英。 CEO2薄膜的晶体将不会选择最佳方向。 在室温基础上积累的二氧化碳薄膜的晶体常数为5.4obe,在200°C和250°C的基础上制备的二氧化碳薄膜的晶体常数为5.41。 该值与块状CEO2材料的晶体数相同。 当基底温度高于250℃时,二氧化碳结晶的晶体常数略有增加。 这可能是由于随着基础温度的增加,晶体位置错误的数量增加了,在二氧化碳薄膜堆积后,这些位置的冷却速度相当快。 虽然积累在低温基础上的二氧化碳薄膜对其薄膜的光学性质的影响并不明显,但它可以稍微降低二氧化碳薄膜结晶的晶粒常数。 使其更倾向于块状材料的值。

两种CEO2薄膜之间的差异是造成两种薄膜折射率差异的原因之一。 低温底部二氧化碳薄膜密度较小的主要原因是结晶颗粒之间没有密集的填充界面层,这与相关文献的结论是一致的。 随着基底温度的降低,二氧化碳薄膜的结晶尺寸大大降低,可根据薄膜样品的电子衍生图检查。 实验结果由图3给出。 从图中可以看出,在观察的范围内,CeO2胶片的晶体大小与Exp≤-T-1相当。这里的T是基础温度(K)。

在许多应用程序中,仅CEO2胶片作为分光镜具有足够的满意度。 它不仅具有简单、宽的高反射带,而且具有相同的反射率、高折射率、多层分射镜和更中性的强度分布。 最高反射率为1.5的单层CEO2薄膜分射器由表1提供。 当需要具有高反射率的分光镜时,CEO2薄膜可以与低折射率的MgF2薄膜或SIO薄膜组合成多层薄膜分光镜。

二氧化碳薄膜的光学常数对淀积方法和基础温度非常敏感。 表2显示了一组由热蒸发制备的CEO2薄膜的光学常数。 这些通常由相当厚的CEO2薄膜(几何厚度为302nm)测量。 从表中可以看出,这些数据与哈斯和其他人的工作是一致的。 由图4和图5计算的CEO2单层膜的透射率光谱。

图6显示了离子辅助淀积CEO2胶片的折射率与填充密度之间的函数。 为了比较图片中的其他作者的结果。

离子辅助淀积(IAD)薄膜可以提高许多材料膜的光学性和稳定性,包括氧化物。 为了获得最大的折射率和理想的化学测量,对于每种材料,如离子能量和离子束流密度(离子/原子)来说,胶片是最好的。 当离子能量和排水密度超过临界值时,观察到膜的性质(消光系统和填充密度)。 这种现象是由化合物中某些元素的溅射(氧气损失)引起的。 最好选择氧离子轰炸装置的氧化物膜,但这限制了离子灯的使用寿命。 报告了CEO2离子或混合离子冲击对氧化物薄膜性质的影响。 除离子冲击外,底部温度还可以进一步修正薄膜的性质。 本文叙述了CEO2薄膜离子辅助淀积的重要性。此外,还研究了淀积CEO2薄膜保持基底加热(约300°C)的优点。

CEO2薄膜的非均匀性可以通过薄膜近垂直辐射下的反射率和基础反射率来确定。

R/4.4RS。

这里:R=Rf-RS;NAV是薄膜的平均折射率;RF是薄膜垂直拍摄下的反射率;RS是基底反射率。 在公式中,RF可以通过观察反射率Robs的应用程序来计算。

Robs=RfRs(1/Rf)2/(1/RfRs)。

这种类型已经考虑到底部表面的反射。 结果表明,Ar离子辅助淀积的二氧化碳膜非常均匀,与离子能量离子流密度和基底温度无关。 其非均匀性远小于实验误差(±0.1),因此CEO2薄膜可视为均匀膜。 由氧离子辅助淀积的二氧化碳薄膜的非均匀性约为0.1。

采用AR离子轰击装备在采暖基础上的CEO2薄膜具有类似于大量材料的性质。 本发明的二氧化碳薄膜的折射率、填充密度和消光系数随离子能量、离子束流密度和基底温度的增加而显著提高。 与室温基础上的CEO2胶片的消光系数相比,在室温基础上制备的CEO2胶片具有较高的消光系数。 具有较高离子能量和较高离子束流密度的二氧化碳薄膜具有较低的消光系数。 基础温度和离子冲击的综合作用可进一步减少二氧化碳薄膜的消散系数。 与制备在室温基础上的CEO2薄膜的均匀性相比,在室温基础上制备的CEO2薄膜具有更好的均匀性。

表3给出了在500~850nm范围内积累在不同输入功率下的CEO2薄膜的折射率变化范围。

因此,我们可以知道,在磁控溅射法中,二氧化碳膜在真空室中的比例在0.45到0.60之间。 二氧化碳薄膜的淀积速率达到最高值。 当氧气溶胶比大于0.50时,CEO2薄膜的透射率最高。该薄膜在可见光谱范围内的折射率为1.85≤2.4。

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