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Interferenzfähige Systeme abwechselnd hoch- und niedrigbrechender, aufgedampfter Schichten für das Infrarotgebiet
Die Erfindung bezieht sich auf intcrferenzfähige Systeme abwechselnd hoch-und niedrigbrechender Schichten, die aufgedampft und für das Infrarotgebiet bestimmt sind.
Bei der Herstellung von Interferenzfiltern für das Infrarotgebiet, u. zw. sowohl für Reflexionsfilter wie für Durchsichtsfilter durch Aufdampfen von Schichten im Vakuum, ergibt sich die Schwierigkeit, dass in-
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brechenden Schichten üblichen Fluoriden des Magnesiums, des Lithiums, des Thoriums, des Kryoliths usw. zu arbeiten, da die Schichten von einer gewissen Dicke an, moist von 3 i, spätestens von 5 11 optischer Gesamtdicke an, abplatzen. Beim Tempern treten häufig Risse auf, welche die Schichten schollenartig zerreissen.
Schichten aus Alkalichloriden und Bromiden sind zwar unter Umständen etwas günstiger, doch ist ihre grosse Löslichkeit sehr störend.
Es wurde nun gefunden, dass das Abplatzen der Schichten ; völlig vermieden werden kann, wenn erfindungsgemäss wenigstens ein Teil der niedrigbrechenden Schichten ganz oder teilweise aus Bleifluorid besteht. Besonders vorteilhaft sind Schichten, die völlig aus diesem Stoff bestehen, aber auch schon geringe Gehalte geben eine beträchtliche Verbesserung der Widorstandsfähigkeit gegen Abplatzen. Wenn auch der Brechungsexponent des Bleifluorids nicht ganz niedrig ist, sondern auch im Infrarotgebiet noch fast 1, 7 beträgt, so ist dies deswegen ohne besonderen Nachteil, weil anderseits für die hochbrechenden Schichten Materialien mit extrem hoher Brechung zur Verfügung stehen, wie Silizium, Germanium, Antimonsulfid, Tóllur, Bltiisulfid, Indiumanr. imonid usw.
Auf KBr aufgedampfte Bleifluoridschichten von 30 u optischer Schichtdicke zeigten noch nicht die geringste Tendenz zum Abblättern. Anderseits ist ihre Infrarotdurchlässigkeit selbst in solchen Dicken noch hervorragend, da ja die langwellige Durchlässigkeits- grenze sich mit steigendem Molekulargewicht nach längeren Wellen zu verschiebt.
Selbstverständlich müssen nicht alle niedrigbrechcnden Schichten aus Bleifluorid bestehen, sondern es können einzelne Schichten aus den üblichen Materialien eingebaut werden, z. B. um ein bestimmtes Wijl- lenlängengebiet besonders reflexfrei durchzulassen. Es ist jedoch zweckmässig, dafür zu sorgen, dass die
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hoher Durchlässigkeit ab etwa 10 besteht beispielsweise aus einer 10 mm dicken Unterlage aus KBr und fünf hochbrechenden und vier niedrigbrechenden Schichten, wobei beide Schichtarten je eine optische Schichtdicke von 1 3/411 besitzen, so dass die Gesamtschichtdicke 15 3/4 li beträgt.
Die hochbrechenden Schichten bestehen aus Ge oder Te, die niedrigbrechenden aus PbF,. Ein Filter mit einem schmalen selektiven Maximum bei 10 ju besteht beispielsweise aus 8 hochbrechenden Ge-Schichten von je 2, 511 optischer Dicke und 7 niedrigbrechenden PbF 2 -Schichten, von denen die mittlere Schicht eine optische Dicke von 5 j. I, die übrigen von 2,5 li besitzen. Die Gesamtdicke der Filterschichten ist also 40 11.
Die Herstellung von Schichten, die nur zum Teil aus PbF2 bestehen, geschieht am einfachsten durch gleichzeitiges Verdampfen aus zwei getrennten Verdampferöfen, über die sich die zu beschichtende Untcrl. (ge rhytmi5ch hinwegbewegt, z. B. hinwegdreht.
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Es können hiebei nicht nur Fluoride, wie etwa ThF4'eingebaut werden, sondern auch hochbrechende Stoffe, wie Ge oder Te. Selbst Metalle, wie Gold ouer Kupfer oder Alkali, lassen sich für besondere Farbeffekte in die Schichten einführen. Die Mischung ist dann besonders vorteilhaft, wenn als Beimischung ein Stoff genommen wird, der Filtereigenschaften besitzt, etwa eine der sogenannten 3-5-Verbindungen, wie In-Sb, so dass der eigentlichen Interferenzfilterwirkung eine Absorptionswirkung überlagert wird, die störende Nebenmaxima der Durchlässigkeit beseitigt. Durch den Einbau in das Bleifluorid werden die oft störend hohen Brechungen der genannten Filterstoffe vermieden, die zu ungewünschte Reflexionsamplituden führen können.
Wegen der Schwerlöslichkeit des PbF2 sind die damit hergestellten Schichten gut haltbar. Die Verdampfung des PbF erfolgt am besten aus einem Pt-Tiegel oder Schiffchen. Die benötigte Temperatur liegt wesentlich tiefer als für ThF,oderMgF. Das Material wird dabei zweckmässig schon in Luft im Tiegel eingeschmolzen. Die andern Schichten werden wie üblich aufgedampft. Das Vakuum ist zweckmässig etwa 1. 10-4Torroder besser. Die Verdampfungsmethode im Vakuum darf als bekannt vorausge- setzt werden.
PATENTANSPRÜCHE ;
1. Interferenzfähige Systeme abwechselnd hoch- und niedrigbrechender, aufgedampfter Schichten für das Infrarotgebiet, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der niedrigbrechenden Schichten ganz oder teilweisc aus Bleifluorid besteht.