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Verfahren zum Herstellen von Überzügen mit selektiver Lichtdurchlässigkeit
auf optischen Gegenständen durch Aufdampfen im Vakuum Im nachfolgenden wird unter
einem dispersen System ein System mit sich wiederholenden Diskontinuitäten seiner
physikalischen Eigenschaften in räumlichen Abständen kolloider Dimensionen, also
etwa von 1 bis 500 m#t, verstanden. Demgemäß kann man dünne Schichten,
wie sie für optische Zwecke, z. B. Reflexionsverminderung oder Interferenzfilter,
verwendet werden, als laminardisperse Systeme betrachten. Die diskrete Struktur
eines Körpers kann dabei nach verschiedenen Richtungen verschieden sein. Im Falle
homogener dünner Schichten liegt Zerteilung nur nach einer einzigen Richtung des
Raumes vor. Ein solcher Fall ist in den Fig. 1 a, 1 b
und
1 c der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht. Zu diesem Zweck ist angenommen
worden, es sei durch einen willkürlichen Punkt einer homogenen Einfachschicht ein
rechtwinkeliges Koordinatensystem (x- und y-Achse parallel, z senkrecht zur
Grenzfläche) gelegt und eine charakteristische physikalische Größe -
n - der Materie, z. B. die Brechzahl als Funktion des Ortes, dargestellt,
und zwar in Fig. 1. a für einen Punkt der x-Achse, in Fig. lb für einen Punkt
der y-Achse und in Fig. 1 c für einen Punkt der z-Achse. Die Einheit des
verwendeten Abszissenmaßstabes liege in der Größenordnung kolloider Dimensionen,
es sei also etwa 1 Teilstrich gleich 5 bis 50 m#x. Man erhält
dann längs der x- und y-Achse gemäß den Fig. la und 1 b vollkommene Kontinuität
der physikalischen Eigenschaften, längs der z-Achse (Fig. 1 c) jedoch aufeinanderfolgende
starke Diskontinuitäten.
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Der Fall einer Mehrfachschicht, bestehend aus homogenen Teilschichten,
wie sie z. B. in bekannter Weise für Interferenzfilter verwendet wird, ist in den
Fig. 2 a, 2 b und 2 c veranschaulicht worden. Hier findet man in Richtung
der z-Achse mehrfache Diskontinuitäten, während in der Richtung der x- und y-Achse
keine Diskontinuitäten auftreten, In den Fig. 3 a, 3 b und
3 c ist das Schema einer bisher als »inhomogen« bezeichneten Schicht wieder--
ge geben, womit also Schichten bezeichnet werden, die senkrecht zur Grenzfläche
einen Gradienten ihrer physikalischen Eigenschaften, etwa wieder der Brechzahl,
aufweisen. Da jedoch die Bezeichnung Dinhomogen« im Zusammenhang mit vorliegender
Erfindung zur Entstehung von Irrtümern Anlaß geben kann, wird die Bezeichnung »Übergangsschicht«
angewandt, entsprechend dem kontinuierlichen übergang physikalischer Eigenschaften,
wie er in Fig. 3 c veranschaulicht ist.
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In sämtlichen der besprochenen Fälle treten in je
zwei Achsenrichtungen
keine Diskontinuitäten auf. Es ist bisher im Rahmen der Herstellung dünner Schichten
auch nicht planmäßig erstrebt worden, in mehr als einer Achsenrichtung sich wiederholende
starke Diskontinuitäten in der Größenordnung kolloider Dimensionen zu erzielen.
Die in der x- und y-Richtung erreichbaren makroskopischen Änderungen physikalischer
Eigenschaften besaßen - im kolloiden Maßstab gemessen - vielmehr nur
ein sehr flaches Gefälle und erreichten bestenfalls den in den Fig 4a, 4b und 4c
veranschaulichten Grad.
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Zur Lösung der sich damit ergebenden Aufgabe, in mehr als einer Achsenrichtung
in kolloiden Ab-
ständen wiederholt auftretende Diskontinuitäten physikalischer
Eigenschaften zu erzeugen, wird -, ausgehend von Verfahren, bei denen eine Mischschicht
aus einem Metall und einer lichtdurchlässigen anorganischen Verbindung im Vakuum
auf die zu überziehenden Gegenstände aufgedampft und das Metall in der Schicht kolloidaldispers
verteilt wird, erfindungsgemäß die Verteilung durch eine während der Aufdampfung
stattfindende oder nachträgliche Glühbehandlung bei etwa 3001 C eingestellt.
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Bei der Herstellung von Sonnenschutzbrillen ist bereits der Vorschlag
gemacht worden, an Stelle der Anordnung einer Mehrfachschicht auf dem Brillen--las
in dünner Schicht absorptionsfreie Oxyde, insbesondere Siliziummonoxyd, und Metalle,
insbesondere
Eisen, Kobalt, Nickel, Mangan, Vanadin, Kupfer, Silber
oder Gold, gleichzeitig vorzusehen. Eine kolloidale Verteilung dieser Elemente wurde
jedoch nicht vorgeschrieben, wenn sie auch zufällig verwirklicht worden sein mag.
Es ist auch schon bekanntgeworden, Schichten dieser Art mit Wärme zu behandeln.
Dadurch sollte jedoch nur die Haltbarkeit von Metallschichten verbessert werden.
Erfindungsgemäß sind dagegen ausgesprochene Mischschichten aus Metallen und Nichtmetallen
in kolloidaler Verteilung vorhanden, die einer ganz bestimmten Nachbehandlung bedürfen,
um die gewünschte Transmission aufweisen zu können. So ist beispielsweise bei dem
früheren Vorschlag angegeben worden, daß Kupfer im SiO-Kondensat eine grüne Transmission
besitze. Geht man dagegen erfindungsgemäß vor und wird in eine dielektrische Schicht
Kupfer in kolloidaler Form eingebaut, dann entstehen ausgesprochen rubinrote, durchsichtige
Schichten.
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Bei Interferenzfiltern, die dem FABRY-PEROT-Interferometer mit dem
Unterschied entsprechen, daß die Luftschichten durch feste Dielektriken ersetzt
sind, kann man die in der Richtung senkrecht zur Schichtebene vorgesehenen Einzelschichten
als in kolloidaler Anordnung aufeinander folgend bezeichnen. Die Wirkung der erfindungsgemäß
vorgesehenen Kolloidfilter beruht jedoch nicht auf der Interferenz an den Grenzflächen
zwischen der verschiedenen Schichten durch Vielfachreflexion gebildeter, phasenverschobener
Wellenzüge, sondern auf der Beseitigung eines bestimmten Teiles des siehtbaren Lichtspektrums
durch Lichtstreuung. Letztere wäre bei Interferenzfiltem nur eine höchst unerwünschte
Nebenerscheinun-, weil sie die Filtergüte verschlechtert. Außerdem ist zu berücksichtigen,
daß die Schichten bei den genannten Interferenzfiltem mit größter Genauigkeit und
Gleichmäßigkeit aufgebracht sein müssen, wenn das Auftreten bestimmter Farben in
der Transparenz erreicht werden soll. Bereits geringste Änderungen der Schichtdicke
ergeben starke Schwankungen der Transmissionsfarbe, so daß über größere Flächen
die erforderliche Gleichmäßigkeit nur unter Aufwand unwirtschaftlicher Mittel zu
erzielen ist. Bei den Dispersionsfiltern gemäß vorliegender Erfindung hängt dagegen
die Transmissionsfarbe innerhalb weiter Grenzen lediglich von der Art der verwendeten
Schichtstoffe ab, während die Dicke an Bedeutung völlig zurücktritt. Es braucht
bei der Herstellung der Filter nicht einmal auf die Einhaltung einer bestimmten
Kolloidgröße geachtet zu werden, so daß bei weitestgehender Vereinfachung des Verfahrens
die gewünschten Farben mit einer weit größeren Zielsicherheit erreicht -werden,
als es selbst unter Einhaltuna der obengenannten schwierigen Bedingungen bei Interferenzfiltem
möglich ist. Dabei ist es bemerkenswert. daß die Transmission trotz im Diagramm
auftretender steiler Kanten und bei schmalem Durchlaßband über 90 1/o beträgt,
während bei einer Wellenlänge von 5500 AE die Transmission beim Interferenzfilter
weniger als die Hälfte, nämlich nur 40%, beträgt. Einer uneingeschränkten Verwendung
von Interferenzfiltern stellt sich auch die Tatsache entgegen. daß sie wegen der
hohen Reflexion wie Spiegel wirken, während erfindungsgemäß ausgebildete Filter
eine verhältnismäßig geringe Reflexion aufweisen. Damit sind die Unterschiede im
physikahsehen Verhalten nicht erschöpft. So zeigen die Kurven der genannten Interferenzfilter
das Auftreten höherer Ordnungen der Transmission, während Filter, die auf Lichtstreuung
beruhen, nur wenige kennzeichnende Banden aufweisen, die für die streuenden, kolloidalen
Teilchen typisch sind.
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Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens wird man als Schichtkomponenten
hauptsächlich Stoffe aufbringen, die ineinander unlöslich oder schwer löslich sind.
Ebenso kommen als Schichtkomponenten vorzugsweise Stoffe in Betracht, deren optische
Eigenschaften starke Unterschiede aufweisen. Um dabei das Auftreten unnötig hoher
Temperaturen vermeiden zu können, wird man hauptsächlich Stoffe wählen, von denen
mindestens einer einen unterhalb von 1700' C liegenden Schmelzpunkt aufweist.
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Man ist nicht darauf angewiesen, von vornherein nichtmetallische Stoffe
aufzubringen, so daß in diesem Falle als Schichtkomponenten mindestens zwei Metalle
aufgebracht werden, von denen wenigstens eines während und/oder nach dem Aufbringen
in einen nichtmetallischen Stoff übergeführt wird. Als metallische Schichtkomponenten
kommen insbesondere die Metalle der ersten Nebengruppe des Periodischen Systems
in Betracht, ohne daß andere Elemente grundsätzlich ausgeschlossen wären. Als nichtmetallische
Schichtkomponenten haben sich insbesondere Fluoride bewährt. Auf Kupfer als Schichtkomponente
war breits vorher hingewiesen worden.
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Die Zeichnung zeigt in der Darstellungsweise der Fig. 1 bis
4 in Fig. 5 ein System, wie es gemäß den obigen Darlegungen erfindungsgemäß
verwirklicht werden kann. Hierbei haben, wie Fig. 5 a andeutet, die Abstände
der Diskontinuitäten in einer Achsrichtung die Größe kolloider Abmessungen überschritten.
Es können aber auch in beiden, zur Schichtebene parallelen Achsrichtungen Diskontinuitäten
in koRoiden Abständen auftreten, wie die Fig. 6 a, 6 b und
6 c veranschaulichen. Die Primärstruktur kann dabei verschiedene Dispersitätsgrade
aufweisen. Eine Schicht mit hoher fibriHardisperser Primärstruktur zeigen die Fig.
7 a, 7 b und 7 c, eine solche höherer totaldisperser Primärstruktur
die Fig. 8 a, 8 b und 8 e. Die Fig. 7 c und
8 c zeigen Diskontinuitäten der physikalischen Eigenschaften auch innerhalb
der Schicht in der Richtung senkrecht zur Schichtebene. Weitere Schichten können
wenigstens in einer Achsrichtung einen Gradienten der Häufigkeit oder Größe der
Kolloidteilchen der Primärstruktur aufweisen, wie dies in den Fig. 9 a,
9 b und 9 c an einem totaldispersen System dargestellt wurde. Die
Primärstruktrur kann bei totaler oder dreidimensionaler Dispersion Korpuskeln von
kugeliger oder auch gestreckter bzw. abgeplatteter Faden- oder Plättchenform besitzen,
deren Größe nicht einheitlich zu sein braucht. Ferner kann das partiell- oder totaldisperse
System aus mehr als zwei Komponenten - Stasen - aufgebaut sein, Ein
derartiges System mit drei Komponenten oder Stasen innerhalb einer dünnen Schicht
ist in den Fig. 10a, 10b und 10c wiedergegeben. Ein lamellardisperses System
mit totaldisperser Primärstruktur und vier Komponenten bzw. Stasen ist in den Fig.
lla, llb und Ile dargestellt. In diesem Beispiel wurde jede der drei Schichten als
Zweikomponentensystem gewählt. Darüber hinaus können beliebige Vereinigungen der
oben angeführten Typen der Primär- und Sekundärstraktur bestehen.
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Unter Zugrundelegung dieser Verhältnisse können erfindungsgemäß Bandfilter
hergestellt werden, deren Erzeugung einfach und billio, ist. Es genügt in vielen
C C
Fällen eine einzige Schicht, die auf einen Träger in
einem einzigen Arbeitsgang aufgebracht werden kann. Die optischen Wirkungen, die
darüber hinaus mit den Schichten oder Schichtvereinigungen mit total oder partiell
disperser Primärstruktur erzielt werden können, sind sehr verschiedenartig und noch
nicht vollständig geklärt. Sie treten besonders dann stark hervor, wenn starke Diskontinuitäten
der Brechzahl und des Absorptionsindex zwischen den einzelnen Komponenten oder Stasen
des dispersen Systems vorliegen. Die Art der Effekte ist dabei von der Form und
Größe der Teilchen abhängig. Ist der Dispersitätsgrad der Primärstruktur sehr hoch,
so daß man sie als molekulardispers bzw. atomdispers bezeichnen kann, so beobachtet
man an dem laminardispersen System lediglich Reflexion, Absorption und Interferenz.
Mit abnehmendem Dispersitätsgrad zeigen aber die Extinktionsspektren solcher Systeme
neu hinzutretende Banden, die auf die Streuung des Lichtes zurückzuführen sind.
Bei geeigneten Stoffkombinationen und Dispersitätsgraden kann der durch Streuung
erzielte Effekt gegenüber der Reflexion, Ab-
sorption und Interferenz weitaus
überwiegen. Man kann an solchen dispersen Systemen Extinktionsspektren mit scharf
ausgeprägten Maxima erhalten. Ein Extinktionsspektrum dieser Art ist in Fig.
12
dargestellt. Es können daher auf diese Weise selektive Lichtfilter zur
Anwendung gebracht werden, z. B. auch solche, die nur geringe Spiegelung des Lichtes
ergeben. Erfindungsgemäß ausgebildete fibrillardisperse Systeme weisen häufig Dichroismus
auf und können als Polarisationsfilter angewendet werden." Solche disperse Systeme
kann man auch in Kombination mit homogenen dünnen Schichten, beispielsweise unter
zusätzlicher Ausnutzung ihrer Reflexion, Absorption und Interferenz, anwenden, um
dadurch bisher unbekannte Filterwirkungen zu erzielen.
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Auch bemerkenswerte elektrische Effekte wurden an solchen Systemen
beobachtet: relativ hohe elektrische Leitfähigkeit bei Anwesenheit einer metaHischen
Phase, Kataphorese der Korpuskel innerhalb der Schicht bei angelegter Gleichspannung
und Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes der einzelnen Stasen, Richtungsabhängigkeit
des elektrischen Widerstandes der Schicht bei geordneten fibrillardispersen Systemen,
um nur einige zu nennen.
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Die kolloiddispersen Schichten gemäß vorliegender Erfindung unterscheiden
sich wesentlich von homogenen dünnen Schichten. So werden z. B. korrosionsempfindliche
Metalle durch korrosionsbeständige Stoffe im totaldispersen Zustand bedeutend besser
geschützt als im laminardispersen. Ihr chemisches Verhalten ist im totaldispersen
Zustand gänzlich verschieden gegenüber ihrem Verhalten in dünner Schicht oder in
kompaktem Zustand. Bei kolloiddispersen Schichten ergeben sich hinsichtlich ihrer
chemischen Zusammensetzung gegenüber den bekannten, festen kolloiddispersen Systemen,
z. B. Rubinglas, nicht nur qualitativ, d. h. in der Auswahl der verwendeten
Stoffe, sondern auch quantitativ bezüglich der Mengenverhältnisse der dispergierten
Stoffe zum Dispergierungsmittel völlig neue Möglichkeiten. Beträgt z. B. bei Rubingläsem
das Mengenverhältnis Gold zu Glas etwa 1: 1000, so kann das Verhältnis Gold
zu Dielektrikum bei erfindungsgemäß ausgebildeten Systemen 2: 1 und mehr
betragen. Solche Schichten verleihen etwa einem Glasträger, auf dem sie aufgebracht
sind, das Aussehen leuchtendroten Rubinglases. Infolge der geringen Schichtdicke
ist der Goldverbrauch trotzdem minimal.
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Kennzeichnend für die bisherige Herstellungsweise fester, kolloiddisperser
Systeme war es, daß sie stets an einen Weg über denflüssigen Zustand mindestens
einer Phase gebunden war. Sie wurden bisher meist nur unter Schmelzen der beteiligten
Stoffe hergestellt. Für feste Kolloide, die für optische Zwecke geeignet waren,
z. B. Rubingglas, kamen als Dispergierungsmittel nur glasartige Stoffe in Betracht,
als dispergierte Stoffe nur solche, welche mit dem verwendeten Glas, dem Tiegelmaterial
und der umgebenden Atmosphäre bei den relativ hohen Schmelztemperaturen keine unerwünschten
Reaktionen ergaben. Die Zahl der praktisch herstellbaren festen Kolloide war daher
sehr gering.
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Erfindungsgemäß erhaltene Erzeugnisse können verschiedene Dispersitätsgrade
aufweisen, je nachdem, ob die beteiligten Stoffe zugleich oder aufeinanderfolgend
kondensiert wurden; hierbei ist jeder Dispersitätsgrad möglich, beginnend von atomar-
oder molekulardisperser Struktur über eine diskrete lamellardisperse Struktur bis
zu dünnen Schichten in der Dicke von etwa 100 mg. Sämtliche dieser Strukturen
können auch auf dem Wege einer Nachbehandlung in die total oder fibrillardisperse
Primärstruktur übergeführt werden. Der Dispersitätsgrad dieser Enderzeugnisse liegt
innerhalb der obengenannten Grenzen der Dispersitätsgrade der Zwischenerzeugnisse.
Demnach kann die Nachbehandlung eine Kondensation -Abnahme des Dispersitätsgrades
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Dispersion -Zunahme der Dispersitätsgrade - oder Difformation
- Verformung der Struktur - bewirken. Es erschien zunächst äußerst
schwierig, den bei der Nachbehandlung stattfindenden Prozeß in die gewünschte Richtung
zu lenken. Es zeigte sich aber überraschenderweise, daß die nach dem erfindungsgemäß
angegebenen Verfahren im festen Zustand verlaufende Strukturänderung insbesondere
bei Einhaltung der unten beschriebenen Verfahrenssehritte ohne weiteres zu der gewünschten
total- oder fibrillardispersen Struktur führt. Der für optische Zwecke vorzugsweise
angewendete Dispersitätsgrad der Primärstruktur stellt einen bevorzugten Haltepunkt
des Dispersions- oder Kondensationsvorganges dar.
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Das erfindungsgemäß angegebene Verfahren weist demgemäß folgende Verfahrensschritte
im einzelnen auf: 1. Verdampfen Zur Verdampfung gelangen grundsätzlich mindestens
zwei unter Normalbedingungn feste Stoffe. Diese brauchen nicht mit den im Endprodukt
enthaltenen Stoffen identisch zu sein, müssen aber mindestens je einen der
chemischen Bestandteile mit dem Enderzeugnis gemeinsam haben. Hierbei können die
zu verdampfenden Stoffe als Gemisch vorliegen, vorzugsweise jedoch räumlich getrennt
als einheitliche Stoffe.
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Die Technik der Verdampfung kann vorzugsweise auf zweierlei. Wegen
erfolgen: a) Verdampfung im Hochvakuum. Die Verdampfung erfolgt aus einer oder mehreren
Verdampfungsquellen. Im letzteren Falle ist vorzugsweise getrennte Regelbarkeit
der Temperaturen und Verdampfungsgeschwindigkeiten für die einzelnen Verdampfungsquellen
vorgesehen.
b) Kathodenzerstäubung. Durch Veränderung der
Größe der zerstäubenden Kathodenflächen, der angelegten Spannungen, der Stromstärken
und der Temperaturen der Kathodenflächen kann die Zerstäubungsgeschwindigkeit der
einzelnen Stoffe geregelt werden.
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Während der Verdampfung können auch chemische Reaktionen vor sich
gehen bzw. bewirkt werden. Einerseits kann Dissoziation der verdampfenden Stoffe
stattfinden, andererseits Reaktion des Restgases mit den verdampfenden Substanzen,
z. B. Oxydation. Solche chemischen Reaktionen können, wie an späteren Beispielen
gezeigt werden soll, bewußt herbeigeführt werden, um gewünschte Stoffe oder Stoffvereinigungen
des Enderzeugnisses zu erhalten. 2. Kondensieren D--r zweite Verfahrenssehritt ist
die Kondensation. ,eeignet geformte feste oder bewegliche Blen-Durch g
den
und durch Reg
,elung des Abstandes zwischen Verdampfungsquelle und Kondensationsfläche
sowie des Auftreffwinkels kann die Kondensation der Dampfströme der einzelnen Verdampfungsquellen
in gewünsch . ter Weise gelenkt werden. Hierbei kann das Mengenverhältnis
der kondensierenden Stoffe nach Belieben konstant gehalten oder mit fortschreitender
Kondensation verändert werden, so daß innerhalb einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Schicht Gradienten derKonzentration nach jederbeliebigenRichtung sowohl senkrecht
zur Schichtebene als auch in der Schichtebene erreicht werden können. Das Verfahren
kann erflndungsgemäß so geleitet werden, daß die kondensierenden Stoffe entweder
bei gleichzeitiger Kondensation eine möglichst feindisperse Primärstruktur er,-eben
oder bei alternierender Kondensation laminare, homogene, aufeinanderfolgende Schichten,
die noch einer weiteren Behandlung zugeführt werden müssen bzw. können. In manchen
Fällen, wenn richtungsgeordnete, fibrillardisperse Primärstrukturen erzielt werden
sollen, ist Schrägstellung der Kondensationsfläche gegenüber dem Dampfstrahl vorteilhaft.
Auch können während der Kondensation chemische Reaktionen der verdampften S'offe
untereinander oder mit zugeführten Gasen herbzigeführ't werden. 3. Nachbehandlung
Dzr Verfahrensschritt zur Herbeiführung der kolloiddispersen Primärstruktur besteht
in der Nachbehandlung des Kondensates, wobei Dispersionen, Kondensationen oder Difformationen
bewirkt werden.
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Es sind physikalische oder chemische Nachbehandlungen zu unterscheiden.
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Unter den chemischen Behandlungsmethoden ist an erster Stelle die
Durchführung heterogener Reaktionen mindestens eines der beteiligten festen Stoffe
mit einem bei der Reaktionstemperatur gasförmigen Stoff zu nennen.
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Unter den physikalischen Nachbehandlungorsmethoden kommen vor allem
folgende in Frage: Temperaturbehandlung, Einwirkung von ultraviolettem, tiltrarotem
oder sichtbarem Licht, Röntgenstrahlen, Korpuskularstrahlen und Ultraschall.
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Bei Temperaturbehandlung werden vorzugsweise Temperaturen angewandt,
die beträchtlich unterhalb des Schmelzpunktes jedes der beteiligten Stoffe liegen.
Eine richtungsgeordnete Prirnärstruktur wird dadurch erzielt, daß bei Bildung der
kolloiddispersen Stase die Schicht richtend wirkenden physikalischen Einwirkungen,
z. B. Magnetfeldern, elektrischen Feldern, Temperaturgradienten, Ultraschallfeldem
usw., ausgesetzt wird.
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Sämtliche der voro",enannten Maßnahmen des dritten Verfahrensschrittes
können gegebenenfalls auch während der Kondensation, also während des zweiten Verfahrensschrittes,
angewandt werden. Festigung der Schicht und Beschleunigung der Kolloidbildung können
ferner durch Einwirkung von Lösungsmitteln, z. B. Wasser, verdünnter Säure usw.
erreicht werden. Ein nachfolgendes Erwärmen der Schicht ist dabei in vielen Fällen
vorteilhaft. Ausführungsbeispiel 1
Man dampft gleichzeitig oder in wiederholter
zeitlicher Reihenfolge mit oder ohne Anwesenheit von Sauerstoff oder sauerstoffhaltiger
Atmosphäre mindestens zwei Stoffe, etwa Gold und Zink, im Hochvakuum auf einen Träger
auf. Zur Erreichung einer gewünschten Schichtdicke und Extinktion wird die Kondensation
vorzugsweise mit optischen Einrichtungen, etwa durch Messung der Transinission und
der Reflexion der aufgedarnpften Schicht während der Aufdampfung, verfolgt, und
es wird die Kondensationsgeschwindigkeit, beispielsweise mittels Blenden, geregelt.
Die auf diese Weise erhaltene dünne Schicht weist im Beispielsfalle noch keine kolloiddisperse
Primärstruktur auf. Um diese zu bilden, wird der Träger mit dem Kondensat etwa
10 Minuten in Sauerstoff oder sauerstoffhaltiger Atmosphäre aut eine Temperatur
von etwa 300' C gebracht. Die vorher undurchsichtige, metallisch glänzende
Schicht geht dadurch in eine durchsichtige, tief purpurfarbene - oder,
je nach Mengenverhältnis der beteiligten Stoffe, auch blaue - Schicht
mit geringem Reflexionsvermögen über. Diese Schicht besitzt ein ausgeprägtes Extinktionsmaximum
bei 550 m#t, fast unabhängig von der Schichtdicke und dem Mengenverhältnis
der Komponenten.
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Ausführungsbeispiel 2 C
Ein anderes Beispiel ist auf dem System
Magnesiumfluorid-Kupfer aufgebaut. Hierbei werden M-F., und Cu gleichzeitig im Hochvakuum
verdampft. Besteht bei der Kondensation hinreichende Wärmeableitung, so bildet sich
eine molekulardisperse Schicht, die in der Durchsicht grün erscheint. Wird diese
Schicht nun bei 300' C getempert, so nimmi sie eine intensiv purpurrote Färbung
an. Es ist bemerkenswert, daß dabei trotz Anwesenheit von Sauerstoff keine Oxydation
des Cu stattfindet. Die Kondensation kann auch so gelenkt werden, daß in Richtung
senkrecht zur Trägeroberfläche die Cu-Konzentration abnimmt und bei geeigneter Schichtdicke
eine starke Reflexionsverminderung erzielt wird. Erfolgt hingegen die Kondensation
bei erhöhter Temperatur, so bildet sich unmittelbar die purpurrote Färbung der Schicht,
so daß keine Nachbehandlung erforderlich wird.
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Im allgemeinen richtet sich die Auswahl der Ausgangsstoffe nach den
Stoffen, die im Enderzeugnis enthalten sein sollen, unter Berücksichtigung von bei
einzelnen Verfahrensschritten auftretenden chemischen Reaktionen.
Die
Stoffkomponenten sollen sich möglichst durch folgende Eigenschaften auszeichnen:
Mindestens zwei Stoffkomponenten sollen in ihren optischen Eigenschaften starke
Unterschiede aufweisen, einer der Stoffe soll möglichst hohe Härte aufweisen, einer
der Stoffe soll möglichst korrosionsbeständig sein, einer der Stoffe soll einen
Schmelzpunkt unter 1700' C
aufweisen, und zwei Stoffe sollen ineinander möglichst
unlöslich oder schwer löslich sein.
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Chemische Umsetzungen des Kondensats werden verhindert, wenn die Nachbehandlung
im Vakuum oder inertem Gas stattfindet, sie werden erzielt, wenn die Nachbehandlung
in einem bei der Reaktionstemperatur gasförmigen und mit mindestens einem der Aufbaustoffe
des Kondensats reaktionsfähigen Stoff stattfindet.
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Eifmdungsgemäß erzeugteSchichten gewähreneine Reihe von Anwendungsmöglichkeiten.
Blendschutzbeläge, die nicht spiegeln, und Beläge für dekorative Zwecke wurden schon
erwähnt. Bezüglich der Anwendung für dekorative Zwecke gibt es noch folgende wichtige
Abwandlungen: Insbesondere bei Verwendung von sichtbarem Licht oder Korpuskularstrahlen
zur Überführung der Schicht in den kolloiddispersen Zustand können, unter Benutzung
von Licht- oder Korpuskularstrahl-Optiken bzw. Blenden, Muster, beispielsweise Ziermuster,
erzeugt werden, indem einzelne Stellen der Schicht stärker, andere dagegen wenig
stark oder überhaupt nicht in den koRoidalen Zustand übergeführt werden.
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Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind Lichtfilter für wissenschaftliche
und industrielle Zwecke. Eine erfindungsgemäße »Rubinschicht« besitzt z. B. eine
Extinktionskurve, wie sie etwa in Fig. 12 abgebildet ist. Aus ihr ist ersichtlich,
daß sich die Schichten vorzüglich für Lichtfilter eignen. Ohne komplizierte Mehrfachschichtsysteme
ist damit ein Filter geschaffen, das die bisher bekannten Interferenzlichtfllter
in vielen Fällen an Widerstandsfähigkeit weit übertrifft. Ein weiterer Vorteil ist,
daß erfindunasgemäß ausgebildete Filter bei Änderung des Lichteinfallwinkels die
Wellenlänge der maximalen Durchlässigkeit nicht verlagern, was bekanntlich bei den
Interferenzlichtfiltern sehr störend wirkt. Erfindungsgemäß ausgebildete Lichtfilter
vereinen einerseits den Vorteil der Absorptionsfilter, nämlich richtungsunabhängig
zu sein, mit dem Vorteil der Interferenzfilter, steile Kanten in den Transmissionsspektren
aufzuweisen.
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Fibrillardisperse Systeme haben bekanntlich die Eigenschaft, Licht
zu polarisieren. Erfindung ,sgemäße fibrillardisperse Systeme können daher auch
als Polarisationsfilter verwendet werden.
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Selbstverständlich besteht auch noch die Möglichkeit, erfindungsgemäße
dünne Schichten mit Kolloid-C struktur mit homogenen oder übergangsschichten, wie
sie bisher schon für Reflexionsverminderung u. dgl. angewandt wurden, zu kombinieren
und so Interferenz-, Reflexions- und Absorptionswirkungen zusätzlich auszunutzen.