CS241209B1 - Způsob výroby optických filtrů a barevných pokrytí - Google Patents

Abstract

Očelem řešení je vytvořit poměrně ekonomickou a málo pracnou technologii výroby optických filtrů a barevných pokrytí, zejména tenkovrstvých filtrů s širším pásmem propustnosti. Tohoto cíle se dosáhne způsobem, kdy se v doutnavém nízkotlakém výboji nanáší ná podložku dielektrická vrstva plazmatickou polymerací organické látky nebo její směsi s monomerním plynem, popřípadě se směsí monomerního a inertního nebo jiného plynu. Současně s plazmatickou polymerací se při tlaku 0,5 Pa až 100 Pa odprašuje z povrchu magnetronové excitační elektrody kovový nebo nekovový materiál, popřípadě jejich směsi. Množství rozprašované látky se reguluje magnetickým polem magnetronu. Tento způsob lze využít nejen k nanášení na sklo, ale i na umělé hmoty a fólie z nich. Způsob je vhodný i k pokrývání velkých rovinných i třírozměrných předmětů.

Description

Vynález se týká způsobu výroby optických filtrů a barevných pokrytí využitím reakcí v plazmatu.

Tenkovrstvové filtry s širším pásmem propustnosti založené na principu absorpce nebo rozptylu světla z procházejícího svazku se nevyrábějí. Na podobném principu se vyrábějí pouze skleněné filtry s rozptýlenými částicemi kovu v celém objemu skleněné destičky, na nichž dochází k rozptylu světla z určitého intervalu vlnových délek, které pak v prošlém světle chybějí. Nevýhodou je zde však značná pracnost a spotřeba materiálu, zejména kovu, například zlata. Barevné pokrytí předmětů se provádí nanášením různých druhů „barev“, tj. koloidních roztoků, suspenzí pojiv a barviv. Zde je nevýhodou poměrně značná tloušťka pokrytí a jeho mnohdy nízká adheze k podkladu, zvláště jedná-li se o sklo nebo fólie z umělých hmot.

Uvedené nedostatky lze zčásti odstranit, jestliže se použije pokrytí například skleněné podložky tenkou vrstvou dielektrika, v němž jsou rozptýlena příslušná rozptylová centra kovu, který však také může chemicky reagovat a vytvořit sloučeninu s vhodnou absorpcí. Zmíněná pokrytí lze vytvářet způsobem, který se skládá z několika kroků. Nejprve se podložka pokryje nevakuovým nanesením prekurzoru s pigmentovým materiálem. V dalších technologických, krocích se ve výboji v inertním plynu za sníženého tlaku provádí částečné zpevnění pokrytí podložky a zvýšení adheze pokrytí k podložce. V posledním kroku se teplotním zpracování předešlá operace dokončí. Nevýhodou tohoto způsobu je jeho zdlouhavost a složitost a tím i ekonomická náročnost.

Dalším možným způsobem je vytvářet pokrytí při výrobě optických filtrů nebo barevných pokrytí plazmovou polymerací monomeru, siloxanů a připařováním kovu. Tento způsob představuje spojení dvou technologií — výbojové a vakuové naparování. Jelikož se zde naparuje za vysokého tlaku a napařovadlo má vysokou teplotu, dochází k podstatnému snížení životnosti napařovadla. Navíc materiál napařovadla reaguje s monomérem a může docházet ke znečištění pokrytí.

Výše uvedené nedostatky z velké části odstraňuje způsob výroby optických filtrů a barevných pokrytí, kdy se ve sejnosměrném nebo střídavém nízkotlakém doutnavém výboji nanáší na podložku plazmatickou polymerací diélektrická vrstva organické látky, nebo její směsi s monomerním plynem, případně se směsí monomerního a inertního plynu nebo monomerního a jiného plynu podle vynálezu, jehož podstatou je to, že současně s plazmatickou polymerací se odprašuje pří tlaku v rozmezí 0,5 Pa až 100 Pa kovový nebo nekovový materiál, případně jejich směs z povrchu magnetronové excitační elektrody. Množství rozprášené látky se reguluje magnetickým polem magnetronu. Materiál se odprašuje z rovinné nebo z duté válcové, případně tyčové magnetronové excitační elektrody.

Výhodou způsobu podle vynálezu je snížení výrobních nákladů a omezení pracnosti spojené se zaváděním kovů, respektive jejich sloučenin v případě absorpce do celého objemu skleněné destičky.

Způsob podle vynálezu je výhodný z hlediska konstrukce vakuové aparatury, neboť proces probíhá při tlacích 0,5 Pa až 100 Pa a tedy i z hlediska spotřeby energie.

Způsob podle vynálezu využívá procesů v plazmatu doutnavého elektrického výboje. Jestliže se do oblasti výboje přivádí vhodný aktivní plyn, nejčastěji na bázi uhlíkatých sloučenin, dochází k nanášení dielektrických vrstev na površích v blízkosti reakční oblasti a ve směru proudu plynu v důsledku plazmátické polymerace. Současně jsou povrchy vystaveny dopadu energetických částic z objemu plazmatu, což při vhodných podmínkách vede k rozprašování materiálu, nejčastěji povrchu excitační elektrody. Oba tyto současně probíhající procesy lze využít k vytvoření dielektrických vrstev s obsahem kovu. Protože výsledné optické vlastnosti pokrytí závisejí na permitivitě dielektrika a kovu, na koncentraci kovu v dielektriku a na velikosti kovových částic, lze vhodnými kombinacemi druhu kovu, monomerního plynu a podmínek přípravy jako konfigurace zařízení, příkon, tlak apod. docílit různých barev. Výchozí suroviny jsou poměrně dobře dostupné. Jako monomerního plynu lze použít freony, například trifluorchloretan C2F3CI, trifluorchlormetan CF3CI, tetrafluormetan CFi apod., nebo uhlovodíky, například metylmetakrylát,· eten atd. Z kovů je možné použít například zlata nebo platiny, ale i měd, hliník, molybden, nikl, železo, wolfram a další. K dosažení potřebného efektu stačí vrstvy o tloušťce několika desítek nm. Tomu odpovídá i poměrně malá spotřeba kovu, například k pokrytí 1 cm² stačí řádově 10⁵ g zlata. Předností uvedeného způsobu je dobrá adheze získaných vrstev, neboť v počátečních stadiích růstu dochází k. očištění, respektive odleptání povrchu podložek a tím k plynulejšímu a pevnějšímu spojení.

Příklad:

Způsobem podle vynálezu byly vytvořeny vrstvy, například v uspořádání znázorněném na obr. 1. Odprašovaný materiál O se umístí na povrchu vysokofrekvenčního magnetronového vodou chlazeného terče T o průměru 60 um a s magnetickým polem u povrchu 650 G. Vrstvy se nanáší na podložky S umístěné na držáku D ve vzdálenosti 50 nm nad povrchem terče. Pracovní plyn M se vpouští jehlovým ventilem do systému čerpaného difúzí a rotační vývěvou. Omezením čerpací rychlosti byl nastaven pracovní tlak

41 5 měřený termočlánkovým vakuoměrem. Výboj se budí vysokofrekvenčním signálem 20 MHz přicházejícím z generátoru G přes wattmetr a ladicí jednotku.

V uvedeném uspořádání se na skle vytvoří filtr a barevné pokrytí. Jejich optická propustnost P jako funkce vlnové délky λ v oboru viditelného světla je uvedena na obř. 2a a 2b. V případě obr. 2a bylo použito zlato

β jako odprašovaný materiál a tetrafluormetan CÉ4 jako monomerní plyn. Výsledná barva pokrytí je modrá. V druhém případě, obr. 2b bylo použito jako odprašovaný materiál zlato spolu s teflonem, a to 15 % zlata a 85 procent teflonu a jako monomerní plyn opět' tetrafluormetan. Výsledné zabarvení pokrytí je červené. Podmínky přípravy jsou uvededeny v následující tabulce:

filtr barevné pokrytí

povrch terče		Au	15 °/o Au + 85 % teflonu
příkon	(WJ	50	45
tlak	(Pa)	3	3
průtok plynu (Pa m3s_1)		1,7. ΙΟ3	1,7. ΙΟ’3
tloušťka vrstvy	(nm)	40	60
doba přípravy	(min)	4	18 -

Vzhledem k procesům v plazmatu je adheze vrstev vyrobených podle vynálezu velmi dobrá a lze proto této metody použít k nanášení nejen na sklo, ale i na umělé hmoty a fólie z nich. Uvedený postup je vhodný i k pokrývání velkých předmětů, rovinných i třírozměrných, například pomocí cylindrického uspořádání.

Claims (2)

1. PREDMET

   1. Způsob výroby optických filtrů a barevných pokrytí, kdy se ve střídavém nebo stejnosměrném doutnavém nízkotlakém výboji nanáší na podložku dielektrická vrstva plazmatickou polymerací organické látky nebo její směsi s monomerním plynem, případně se směsí monomerního a inertního plynu nebo monomerního a jiného plynu, vyznačující se tím, že současně s plazmatickou polymerací se odprašuje při tlaku v rozmezí 0,5 ²

   v.ynAlezu

   Pa až 100 Pa kovový nebo nekovový materiál nebo jejich směs z povrchu magnetronové excitační elektrody, přičemž množství rozprášené látky se reguluje magnetickým, polem magnetronu.
2. 2. Způsob výroby optických filtrů a barevných pokrytí podle bodu 1, vyznačující se tím, že materiál se odprašuje z rovinné nebo z duté válcové, případně plné tyčové magnetronové excitační elektrody.