Witterungsbeständiger Spiegel. Silber, das von allen Metallen das höchste Reflexionsvermögen für sichtbares Licht aller Wellenlängen besitzt, hat bei seiner Verwen dung zur Herstellung von Spiegeln den Nach teil, an der Luft anzulaufen. Man verwendet es deshalb als Unterlage für Glasspiegel, bei denen es vor der Berührung mit der Atmo sphäre geschützt ist; jedoch geht hierbei ein Teil des Lichtes in der Glasschicht ver loren. Feinsilberspiegel ohne Schutzüberzug sind kaum verwendbar.
Man hat schon vor geschlagen, Rhodium als Spiegelfläche in der Weise zu verwenden, dass man es auf galvani- s e 'hem Wege auf eine metallische Unterlage Unterlage aufbringt. Solche Spiegel laufen nicht an. haben aber ein niedrigeres Reflexionsvermö gen als Silberspiegel.
Es wurde nun gefunden, dass man wert volle witterungsbeständige Spiegel erhält, wenn man ein leichtes Metall der Platin gruppe auf elektrisch schlecht leitenden Werkstoffen aufbringt; dieses kann beispiels- weise durch Verdampfen im Vakuum oder durch gathodenzerstäubung geschehen. Man erhält beim Aufdampfen des Metallspiegels im hohen Vakuum eine Schicht, die besser spiegelt als die galvanischen Überzüge; auch die durch gathodenzerstäubung gewonnenen Rhodiumschichten reflektieren noch besser als die auf galvanischem Wege gewonnenen über züge. Da man bei der Verdampfung rascher eine grössere Schichtdicke erzielt, wird man.
die gathodenzerstäubung vorzugsweise bei der Herstellung dünner Schichten verwenden. Es haben sich Spiegel mit einem Überzug von reinem Rhodium und Spiegel mit einem Über zug von reinem Ruthenium besonders be währt.
Die neuen Spiegel können auch so herge stellt werden, dass Rhodium in Form von Bän dern oder andern Gebilden mit verhältnis- mässig grosser Oberfläche in einem Vakuum von mindestens 10-3 mm Hg erhitzt und das absublimierende Metall auf in der Nähe dieser Bänder oder dergleichen angeordneten, elektrisch schlecht leitenden Werkstoffen kondensiert wird. Der so erzeugte Spiegel wird zweckmässig durch Nachbehandlung mit Poliermitteln und dergleichen noch weiter verfestigt.
Durch die Erfindung ist es erstmalig ge lungen, chemisch und mechanisch wider standsfähige Spiegel herzustellen, deren Re flexionsvermögen dem des Silbers nahe kommt. Das Reflexionsvermögen der neuen Rhodiumspiegel liegt ganz wesentlich über dem von Spiegeln aus andern Metallen, z. B. Cliroin und iibersteigt das von Rhodiumspie- geln, die auf galvanischem Wege hergestellt sind. oder auch Spiegeln aus Rhodiumlegie- rungen. wie sie beispielsweise durch Ver dampfen von Rhodium im Wolframschiffchen gewonnen werden.
Chemisch sind die neuen Spiegel beständig nicht. nur gegen die Einwir kung einer schwefelhaltigen Atmosphäre, son dern auch gegen Seewasser. Die Spiegel sind mechanisch so widerstandsfähig, dass sie durch Abwischen gereinigt werden können. Beson ders beständig sind naturgemäss die Spiegel mit relativ grossen Schichtdicken, beispiels weise Dicken von 500 Angströmeinheiten.
Bezüglich der Wahl der Spiegelform ist man praktisch unbeschränkt und kann sie dem Verwendungszweck anpassen, da man beispielsweise durch Verdampfen der Metalle im Vakuum beliebig geformte Flächen mit einem spiegelnden Überzug versehen kann. So lassen sich zum Beispiel Hohlgefässe nicht nur aussen, sondern auch innen verspiegeln, sobald es möglich ist, das zu verdampfende Metall in ihrem Innern anzubringen, wozu bei gradliniger Einführung eine Öffnung von sicht auf das Anlaufen des Silbers in 5 cm' Querschnitt. genügt.
Spiegel der beschriebenen Art lassen sich mit hoher Wirtschaftlichkeit herstellen; sie sind bei niedrigen Kosten ausgedehnter Ver wendung fähig. Überall da, wo man an Stelle von auf der Rückseite versilberten Glasspie geln an sich gerne oberflächenversilberte Spiegel wegen ihres höheren Reflexionsver mögens verwenden würde, es aber mit. Rück- H@S-haltiger Atmosphäre nicht tun kann, wie z. B. im Eisenbahnbetrieb, ergibt sich für die neuen Spiegel ein ausgedehntes Anwendungsgebiet.
Besondere Bedeutung haben auch Spiegel mit dünnen Rhodium- oder Rutheniumschich- ten. Dünne, für Licht teilweise durchlässige Oberflächenschichten aus Rhodium oder Ru- thenium auf lichtdurchlässigen Werkstoffen sind wertvoll für die Herstellung von opti schen Instrumenten, beispielsweise Lichtmess- geräten.
Um in optischen Instrumenten eine defi nierte Schwächung der Lichtintensität zu be wirken, hat man bereits Graukeile oder Rauchgläser benutzt, die aus lichtdurchlässi gen Körpern mit einer dünnen Oberflächen schicht aus Platin bestehen. Die bisher be kannten Geräte zeigen jedoch den Nachteil. dass sie gegen die verschiedensten Einflüsse imd gegen mechanische Beanspruchung nicht widerstandsfähig sind. Man war deshalb ge zwungen, die für Licht teilweise durchlässige dünne Metallschicht durch eine Deckschicht aus einem durchsichtigen Material gegen Ver letzungen zu schützen.
Hierdurch wurden die Vorteile einer von der Wellenlänge unabhän gigen Schwächung des Lichtes durch Re flexionen an der Deckschicht wieder in Frage gestellt.
Alle diese Nachteile lassen sich durch die Verwendung der beschriebenen R.hodium- schicht bei der Herstellung von Graukeilen oder Rauchgläsern beheben. Es werden auf diese Weise lichtdurchlässige Spiegel von einer Güte erhalten, die in der Praxis bisher noch nicht im entferntesten erreicht wurde.
Die neuen halbdurchlässigen Spiegel zeichnen sich durch hohe chemische Widerstandsfähig keit und Korrosionsbeständigkeit aus. Ihre optischen Eigenschaften sind bei der Verwen dung in Messgeräten besonders günstig, da sie das Licht aller Wellenlängen in gleicher Weise schwächen. Daneben weisen sie eine hohe mechanische Festigkeit auf. Infolgedes sen erübrigt sich das Anbringen von Deck schichten, die damit verbundenen Störungen werden vermieden. Der lichtdurchlässige Körper kann ent sprechend den Anforderungen aus den ver schiedensten Materialien, beispielsweise Glas, Quarz und dergleichen mehr hergestellt sein.
Je nach dem Verwendungszweck wird er in Form von dünnen oder dicken Platten, von Keilen usw. gewählt.
Oft ist es vorteilhaft, die Rhodium- oder Rutheniumschicht auf elektrisch schlecht lei tenden Werkstoffen von besonders hohem Schmelzpunkt aufzubringen. Hier kommt vor allem Quarz in Betracht. Gegenstände aus ge schmolzenem Quarz, insbesondere solche, für die Quarzsand als Ausgangsstoff verwandt worden ist, weisen nun aber in der Regel mehr oder minder grosse Narben, Poren und Grübchen selbst dann auf, wenn sie nach träglich glasiert worden sind.
Man kann nun Gegenstände aus geschmolzenem Quarz eben falls mit einem Spiegel aus einer fehlerfreien Edelmetallschicht versehen, indem man auf die mit Fehlern behafteten Scherben zuerst eine fehlerfreie Glasur aus blasenfreiem Quarzglas aufbringt und darauf die Schicht aus dem Edelmetall. Um das Reflexionsver mögen der Edelmetallschicht auszunutzen. wird man die genaue Form ebener, paraboli scher oder elliptischer Spiegel durch Schliff und Politur der glasierten Körper vor dem Aufbringen der Edelmetallschicht herstellen.
Die Edelmetallschicht wird vorteilhaft in der oben beschriebenen Weise durch Kathoden zerstäubung oder Vakuumverdampfung auf gebracht.
Die im vorhergehenden ausführlich be schriebene Erfindung sei nunmehr durch Bei spiele erläutert, ohne sie auf diese Ausfüh rungsformen zu beschränken.
<I>Beispiele:</I> 1. Ein Uhrglas von 5 cm Durchmesser trägt einen Spiegel aus Rhodium von 10 000 Angströmeinheiten Dicke. Dieser wird in der Weise hergestellt, dass ein schmaler Rhodium- streifen, der um einen Wolframdraht ge wickelt ist, im hohen Vakuum bis unterhalb des Schmelzpunktes <B>(1920')</B> erhitzt wird.
So wird auf ein in der Nähe angebrachtes Uhrglas ein ausserordentlich gleichmässiger Spiegel aus praktisch reinem Rhodium ge bildet, der ein Reflexionsvermögen von zirka <B>80%</B> aufweist, während Rhodium-Wolfram- Legierungen, die man beispielsweise durch Verdampfen von Rhodium im Wolframschiff- chen erhält, ein Reflexionsvermögen von 30 bis 50 % aufweisen.
Ausserdem zeichnet sich der Spiegel durch ein gutes Haftvermögen und grosse chemische Widerstandsfähigkeit aus.
2. Eine plane Glasplatte von 3 X 3 cm trägt einen Spiegel aus Rhodium von 150 Angströmeinheiten Dicke. Der Spiegel wird erhalten, indem man die Glasplatte durch Ka- thodenzerstäubung mit einer ziemlich gleich mässigen Schicht von Rhodium überzieht. Der Spiegel besitzt gutes Reflexionsvermö gen, haftet auf der Unterlage und ist che misch recht widerstandsfähig.
3. Ein Glaskörper in Form einer 5 mm starken Platte ist auf der einen Seite mit einer dünnen, für Licht teilweise durchlässi gen Rhodiumschicht gleichmässiger Dicke überzogen. Diese Rhodiumschicht wird auf den Glaskörper in der Weise aufgebracht. dass der Glaskörper in einem Vakuum von 10-4 mm ng in einem Abstand von 8 bis 10 cm über einem auf 1400 bis<B>1850'</B> C er hitzten Rhodiumband festgeklemmt wird; durch Reiben mit einem Polierleder lä.sst sich die so gewonnene Oberflächenschicht noch besonders verfestigen.
Der beschriebene Spie gel besitzt alle oben genannten Vorzüge; er ist gegen chemische und mechanische Bean spruchungen vollkommen widerstandsfähig und bewirkt an allen Stellen des Überzuges eine gleichmässige, von der Wellenlänge unab hängige Schwächung des Lichtes. Für die Praxis ist es ein besonderer Vorteil, dass der Spiegel von jedem ungeschulten Arbeiter ge reinigt werden kann.
An Stelle eines gleichmässigen Überzuges kann auch ein Rhodiumüberzug verwendet werden, der in gewünschter Weise längs der Platte verschiedene Dicke aufweist. Beispiels weise kann ein Überzug vorliegen, der in Form eines äusserst dünnen Keils die ge- samte Platte bedeckt und an dem einen Ende eine Stärke von 0,001 mm aufweist und am andern Ende vollkommen verschwindet.
Weatherproof mirror. Silver, which of all metals has the highest reflectivity for visible light of all wavelengths, has the disadvantage of tarnishing in the air when it is used in the manufacture of mirrors. It is therefore used as a base for glass mirrors, where it is protected from contact with the atmosphere; however, some of the light in the glass layer is lost. Fine silver mirrors without a protective coating are hardly usable.
It has already been proposed to use rhodium as a mirror surface in such a way that it is applied by electroplating to a metallic base. Such mirrors do not tarnish. but have a lower reflectivity than silver mirrors.
It has now been found that valuable weather-resistant mirrors are obtained if a light metal from the platinum group is applied to materials with poor electrical conductivity; this can be done, for example, by evaporation in a vacuum or by gathode atomization. When the metal mirror is vapor-deposited in a high vacuum, a layer is obtained which reflects better than the galvanic coatings; The rhodium layers obtained by cathode sputtering also reflect even better than the layers obtained by galvanic means. Since a greater layer thickness is achieved more quickly with evaporation, one becomes.
Preferably use cathode sputtering when producing thin layers. Mirrors with a coating of pure rhodium and mirrors with a coating of pure ruthenium have proven particularly useful.
The new mirrors can also be manufactured in such a way that rhodium in the form of ribbons or other structures with a relatively large surface area is heated in a vacuum of at least 10-3 mm Hg and the metal to be sublimated on is arranged in the vicinity of these ribbons or the like , electrically poorly conductive materials is condensed. The mirror produced in this way is expediently strengthened even further by subsequent treatment with polishing agents and the like.
The invention made it possible for the first time to produce chemically and mechanically resilient mirrors, the reflection of which comes close to that of silver. The reflectivity of the new rhodium mirror is considerably higher than that of mirrors made of other metals, e.g. B. Cliroin and exceeds that of rhodium mirrors, which are produced by electroplating. or mirrors made of rhodium alloys. as they are obtained, for example, by evaporating rhodium in a tungsten boat.
The new mirrors are not chemically resistant. only against the effects of a sulphurous atmosphere, but also against seawater. The mirrors are so mechanically robust that they can be cleaned by wiping them. Naturally, mirrors with a relatively large layer thickness, for example a thickness of 500 Angstrom units, are particularly resistant.
There is practically no limit to the choice of mirror shape and it can be adapted to the intended use, since surfaces of any shape can be provided with a reflective coating, for example by evaporating the metals in a vacuum. For example, hollow vessels can be mirrored not only on the outside, but also on the inside, as soon as it is possible to attach the metal to be vaporized inside, including an opening in a 5 cm cross-section when introduced in a straight line. enough.
Mirrors of the type described can be produced with high economic efficiency; they are capable of extensive use at a low cost. Wherever you would like to use silver-plated mirrors instead of silver-plated glass mirrors because of their higher reflective properties, but with it. Back-H @ S-containing atmosphere can not do such. B. in railway operations, there is an extensive area of application for the new mirror.
Mirrors with thin rhodium or ruthenium layers are also of particular importance. Thin surface layers made of rhodium or ruthenium that are partially transparent to light on translucent materials are valuable for the manufacture of optical instruments such as light measuring devices.
In order to have a defined weakening of the light intensity in optical instruments, gray wedges or smoke glasses have already been used, which consist of translucent bodies with a thin surface layer of platinum. However, the previously known devices show the disadvantage. that they are not resistant to the most varied of influences and to mechanical stress. One was therefore forced to protect the thin metal layer, which was partially transparent to light, from injuries by a cover layer made of a transparent material.
As a result, the advantages of an attenuation of the light independent of the wavelength due to reflections on the cover layer were again called into question.
All these disadvantages can be remedied by using the described R.hodium layer in the manufacture of gray wedges or smoked glasses. In this way, translucent mirrors are obtained of a quality which has not yet been remotely achieved in practice.
The new semi-permeable mirrors are characterized by high chemical resistance and corrosion resistance. Their optical properties are particularly favorable when used in measuring devices, since they weaken light of all wavelengths in the same way. In addition, they have a high mechanical strength. As a result, there is no need to attach cover layers and the associated disruptions are avoided. The translucent body can be made from a wide variety of materials, such as glass, quartz and the like, according to the requirements.
Depending on the intended use, it is chosen in the form of thin or thick plates, wedges, etc.
It is often advantageous to apply the rhodium or ruthenium layer to materials with a particularly high melting point and poor electrical conductors. Quartz is particularly important here. Objects made of molten quartz, especially those for which quartz sand has been used as a starting material, now usually have more or less large scars, pores and pits even if they have been glazed afterwards.
Objects made of fused quartz can now also be provided with a mirror made of a flawless noble metal layer by first applying a flawless glaze made of bubble-free quartz glass to the flawed shards and then the layer of the noble metal. To take advantage of the reflective power of the precious metal layer. you will create the exact shape of flat, parabolic or elliptical mirrors by grinding and polishing the glazed body before the precious metal layer is applied.
The noble metal layer is advantageously applied in the manner described above by cathode sputtering or vacuum evaporation.
The invention described in detail in the foregoing will now be explained by examples of games without restricting them to these embodiments.
<I> Examples: </I> 1. A watch glass with a diameter of 5 cm carries a rhodium mirror with a thickness of 10,000 angstrom units. This is produced in such a way that a narrow rhodium strip, which is wound around a tungsten wire, is heated in a high vacuum to below the melting point <B> (1920 ') </B>.
For example, an extremely uniform mirror made of practically pure rhodium is formed on a nearby watch glass, which has a reflectivity of about 80%, while rhodium-tungsten alloys, for example, can be obtained by evaporating rhodium in the tungsten boat, have a reflectivity of 30 to 50%.
In addition, the mirror is characterized by good adhesion and great chemical resistance.
2. A flat glass plate measuring 3 x 3 cm carries a rhodium mirror 150 Angstrom units thick. The mirror is obtained by covering the glass plate with a fairly even layer of rhodium by cathode sputtering. The mirror has good reflectivity, adheres to the surface and is quite chemically resistant.
3. A glass body in the form of a 5 mm thick plate is coated on one side with a thin layer of rhodium, partially permeable to light, of uniform thickness. This rhodium layer is applied to the glass body in this way. that the glass body is clamped in a vacuum of 10-4 mm ng at a distance of 8 to 10 cm above a rhodium strip heated to 1400 to 1850 ° C; the surface layer obtained in this way can be particularly strengthened by rubbing with a polishing leather.
The mirror described has all the advantages mentioned above; it is completely resistant to chemical and mechanical stresses and causes an even weakening of the light at all points of the coating, regardless of the wavelength. In practice, it is a particular advantage that the mirror can be cleaned by any untrained worker.
Instead of a uniform coating, a rhodium coating can also be used which, as desired, has different thicknesses along the plate. For example, there can be a coating that covers the entire plate in the form of an extremely thin wedge and has a thickness of 0.001 mm at one end and disappears completely at the other end.