光学玻璃增透膜介绍

新闻发布时间：2015-8-3新闻浏览次数：4532新闻作者：锦泰特种玻璃

增透膜涂在光学玻璃零件表面，以减少光的反射率，增加光的透过率。如折射率为1.52未涂增透膜的玻璃，每一面反射率大于4%，而涂四层增透膜的玻璃其反射率可降低到1%以下，不仅增加了图像的亮度，而且最显著的改进了图像的对比度和清晰度。
增透膜有单层和多层两大类，虽然可根据要求设计成双层、三层或四层的，但单层增透膜约占95%。
增透膜的主要原理还是利用膜和玻璃两个介质中反射光的相位干涉而使反射光线相互抵消。在折射率耐ns的玻璃和折射率n0的空气中间，涂一层折射率n1=（ns•n0）0.5的光学薄膜，当其厚度为 λ/4时（λ为光波长），光线由透镜内部通过薄膜进入空气中时，其反射光即可抵消。如这些反射率能适当地平衡，则两种反射波返回透镜内部的总能量为零，此时绝对不会有反射光产生，光波没有能量损失。
在涂膜过程中，要获得膜厚度为λ/4有困难时，只要膜厚度λ/4的奇数倍即可。
单层增透膜可以用同样材料同时涂在不同折射率的玻璃上，即使薄膜厚度有误差，也能减少反射。单层增透膜的材料有MgF2、SiO2、CaF2、冰晶石等。MgF2膜的折射率为1.38，可用真空沉积法涂膜，有机强度高，化学稳定性好，是常用的增透膜材料。SiO2膜折射率1.44，对高折射率玻璃，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学稳定性。涂SiO2膜可用真空沉积法，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
乙醇挥发，正硅酸脱水，形成SiO2吸附在玻璃表面。
H4SiO4→SiO2+2H2O
实践证明，采用7.5%~14.0%的硅酸乙酯的乙醇溶液，比单纯用硅酸乙酯为好。玻璃经过清洁处理后，放在专用机床的夹具上，由垂直的轴带动旋转，用移液管加入硅酸乙酯溶液，由于离心力，是溶液均匀分布，在空气湿度80%的情况下，可以得到n=1.46的膜。零件涂膜以后，用预热空气吹几分钟或在室温下载机床放置40~50min进行干燥，以得打牢固的膜。
用真空沉积法涂CaF2、冰晶石膜，可以降低高折射玻璃的反射率。
凡用单层反射膜不能获得满意效果时，可以涂多层增透膜，最简单的是双层膜。如膜1的折射率n1，膜2的折射率为n2,当（n1/n2）2=n0/ns,膜厚δ1= λ/4、δ2= λ/4时，可以得到零反射的效果。对折射率为1.51的玻璃，理想薄膜的折射率为n1=1.38，n2=1.70,可采用氟化镁和氧化铋。氟化镁用真空沉积法，氧化铋在氧气中进行阴极溅射。也可采用CeO2(n1=2.2)、MgF2(n2=1.4)的双层膜，必要时还可采用三层膜与四层膜。三层膜如MgF2（n1=1.4）、ZrO2(n2=2.1)、CeO2(n=2.2),四层膜MgF2、ZnS、CaF2、MgF2。
增透膜对光线反射有选择性，并在观察反射光时，呈干涉色彩。对于目测仪器，如双筒望远镜和显微镜等，选择反射率在550nm处最小，能得到最好的增透效果，其干涉色为深紫色。对于照相机的物镜来讲，要求在450nm处有最低的反射率。对典型的单层、双层和四层膜的减反光性质绘成图10-20.

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