DE1923645B2

DE1923645B2 - Verfahren zum Aufdampfen mehrschichtiger Überzüge im Vakuum auf optische Glasgegenstände

Info

Publication number: DE1923645B2
Application number: DE1923645A
Authority: DE
Inventors: John Elizabeth Park Ward (Australien)
Original assignee: Commonwealth of Australia
Current assignee: Commonwealth of Australia
Priority date: 1968-05-10
Filing date: 1969-05-09
Publication date: 1979-02-08
Also published as: DE1923645A1; GB1258096A; US3645771A; FR2009873A1; DE1923645C3; FR2009873B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-AS 10 79 920 bekannt. Zum Zwecke der Messung einer Durchlässigkeitsdifferenz wird eine einzige Schicht auf eine Kontrollscheibe aufgetragen, die sicherstellen soll, daß das Licht von der Kontrollscheibe reflektiert wird, wenn der Bedampfungsvorgang abläuft. Die Dicke der Überzugsschicht ist variabel. Die Schicht wird auf die Kontrollscheibe deswegen aufgebracht, weil das Material der Kontrolischeibe nicht den gleichen Brechungsindex wie die Schicht, die aufgedampft werden soll, hat. Andernfalls könnte keine Ablesung über das Lichtunterbrechungssystem erhalten werden, weil nämlich abwechselnd ein Lichtstrahl über die Reflektion von der Kontrollscheibe und von einer direkten Projektion des Lichtes auf die Fotozelle gegeben wird, so daß eine Vergleichsmessung erfolgt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit welchem das Aufdampfen von mehrschichtigen Überzügen mit großer Schichtdickengenauigkeit vorgenommen werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst
Danach besteht der Belag der Kontrollunterlage also aus einem Schichtstapel von optisch miteinander gekoppelten Schichten. Die optische Kopplung des anfänglich angepaßten Phasenwinkels des Lichtes in der beschichteten Kontrollunterlage an den Phasenwinkel ίο in dem gewünschten reflektionsmindernden Bedampfungsüberzug bewirkt eine maximale Änderung des Phasenwinkels und damit der Lichtintensität Die optische Kopplung der Phase wird erreicht durch die Verwendung mehrerer Belagsschichten mit einer optischen Dicke von einer Viertelwellenlänge oder einem Vielfachen davon und durch die abwechselnde Materialeigenschaft. Der Belag der Kontrollunterlage nach der vorliegenden Erfindung stellt somit gewissermaßen einen Lichtverstärker dar.

Aus der DE-AS 10 75 808 ist es an sich bekannt, an Sonnenschutzgläsern eine einzige Schicht aus mindestens zwei Bestandteilen von verschiedenen Brechungsvermögen vorzusehen. Sie betrifft nicht den nach der Erfindung angestrebten Verstärkungseffekt der Lichtin-2^r> tensität

Aus der DE-AS 10 65 683 ist es an sich bekannt, Mehrfachschichten aus verschiedenen Substanzen, z. B. Oxiden, Fluoriden und Sulfiden auf einer Unterlage so aufzudampfen, daß die Lichtabsorption der erzeugten «> Schicht den gewünschten Anforderungen entspricht. Eine Kontrolle des Aufdampfvorganges, wie sie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angestrebt wird, ist hier nicht bezweckt

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen i^r> Verfahrens bezüglich der zu verwendenden Materialien, der speziellen Schichtstruktur und der Lichtführung sind in den Unteransprüchen enthalten.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:
«<> F i g. 1 ein Glasstück, das einer Behandlung gemäß der Erfindung unterworfen wurde,

F i g. 2 eine charakteristische Anordnung und

F i g. 3 bis 6 graphische Darstellungen der fortlaufenden Verfahrensschritte nach dem Stand der Technik und nach der vorliegenden Erfindung.

Die Anordnung enthält im allgemeinen eine Unterlage 10, die zwar mit einer Anzahl abwechselnd hohen und niedrigen Brechungsindex aufweisenden Materialschichten If₁ f2, t3, 14, f5, 16 überzogen ist, wobei die ■>» Schichten eine optische Dicke von einem Viertel einer Wellenlänge oder eines Mehrfachen davon bei einer ausgewählten Wellenlänge haben. Geeignete Materialien sind ZnS, Kryolith, MgF₂, PbF₂ und dergleichen.

Das Glasstück 10 nach F i g. 1 hat einen Brechungsin-■>■) dex von 1,51 und wurde zunächst mit einem Schichtenaufbau versehen, der zwei Viertel Wellenlänge Schichten ff, 13 aus Zinksulfid aufweist, die durch eine Viertel Wellenlänge Schicht 12 aus Kryolith getrennt sind. Die gleiche geeignet ausgewählte Wellenlänge wird in allen <>« Fällen in Betracht gezogen. Zur Bestimmung der Dicke der Schichten im einzelnen Fall wurde hierbei nur ein einfaches Photometer benutzt, Das Glasstück 10 wurde alsdann zwischen einem Lichtsystem 18 und dem Photometer 17 aufgestellt, wie dies Fig.2 zeigt. Der ^br' Schichtenaufbau 11, 12, 13 wird so angeordnet, daß er ähnlich wie die Linse 19 den nun aufzudampfenden Überzug annimmt. Die Linsen 19 können auf einem rotierenden Träger 20 angeordnet und in einer

besonderen Weise abgedeckt sein, um die Verteilung des Materials aus der Verdampfungsquelle 21 zu modifizieren.

In der graphischen Darstellung nach Fig.3 ist die Wellenlänge in Angströmeinheiten gegenüber der Reflexion in Prozenten bei einer charakteristisch beschichteten Linsenoberfläche bekannter Art aufgetragen.

Die durch 1 gekennzeichnete Kurve setzt sich zusammen aus einer Viertel-Wellenlänge Schicht aus Ca SiOi während die Kurve 2 diese zusammen mit einer ähnlichen Schicht aus ZrO₂ zeigt

In Kurve 3 ist eine weitere Viertel-Wellenlänge Schicht aus ZrO₂ hinzugefügt und die Kurve 4 zeigt die Abschlußschicht, so daß ein System mit den Schichten λ/4 aus Ca SiO₃+A/2 aus ZrO₂+Ä/4 aus MgF₂ vorhanden ist

Tabelle zeigt die folgenden angenäherten Differenzen in der Reflexionskraft zwischen aufeinanderfolgenden Schichten von ungefähr 5000 Angström.

Tabelle 1

1.) zwischen Glas 10 und Kurve 1 = 6%

2.) zwischen Kurve 1 und 2 = 5,8%

3.) zwischen Kurve 2 und 3 = 5,8%

4.) zwischen Kurve 3 und 4 = 10%

Die Bedeutung dieser Werte wird später gewürdigt.

In der graphischen Darstellung nach F i g. 4 j it wiederum die Wellenlänge in Angströmeinheittn gegenüber der Reflexion in Prozenten aufgetragen, wobei sich Kurven für einen chrakteristisch hoch reflektierenden Schichtaufbau ergeben, in welchem die Kuive 1 die erste Schicht, nämlich eine Viertel-Wellenlängen Schicht aus ZnS darstellt. Die Kurve 2 gibt die Kurve wieder, wenn eine Viertel-Wellenlänge Schicht aus Kryolith überlagert ist Die Kurve 3 zeigt die Charakteristik des gesamten Schichtaufbaues, wenn eine weitere ähnliche Schicht aus ZnS hinzugefügt worden ist Diese bilden dann den Schichtaufbau 11,12, 13, der auf der Unterlage 10 von F i g. 1 gezeigt ist, auf welchen die Schichten des Oberzugs gleichzeitig mit der Aufdampfung auf die Linsen 18 aufgedampft werden.

Die graphischen Darstellungen nach Fig.5 und 6 zeigen die Differenzen in der Reflexionskraft für ein

ίο typisches Beispiel gemäß der Erfindung, in welcher der Schichtaufbau 10, 11, 12 von Fig.4 erst auf das Probeglas 10 und dann vier Schichten des Überzugs ähnlich den Schichten 14,15,16 bzw. denen nach F i g. 3 als Oberzugsmaterial aufgebracht werden. Die Prozent satzzahlen für jede Schicht ändern sich sehr beträcht lich, so daß sich nunmehr folgende Tabelle ergibt, die auf denselben Bedingungen wie Tabelle 1 beruht

Tabelle 2

1.) zwischen vorher aufgebrachter

Beschichtung 11,12,13 und Kurve 4 = 40% 2.) zwischen Kurve 4 und 5 = 42%

3.) zwischen Kurve 5 und 6 = 42%

4.) zwischen Kurve 6 und 7 = 23%

2^r> Wenn dies auf Tabelle 1 bezogen wird, so ist es sogleich offensichtlich, daß die Reflexionsunterschiede gemäß der Erfindung bedeutend größer sind, wodurch eine viel größere Genauigkeit erreicht wird.

Die obige Beschreibung berücksichtigt zum besseren

Verständnis die Reflexionsdifferenzen (während F i g. 2 und die vorhergehende Beschreibung die Durchlässigkeit berücksichtigen). Mit einem derartigen System dünner Filme sind jedoch die Reflexions- und Durchlässigkeitsdifferenzen gleich, und die Absorption ist

j-, tatsächlich Null.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aufdampfen mehrschichtiger Oberzüge im Vakuum auf optische Glasgegenstände, indem die Schichten auf den Gegenstand und gleichzeitig auf einen mindestens eine auf eine ausgewählte Wellenlänge abgestimmte Viertelwellenlängenschicht aus einem Material mit hohem Brechungsindex tragenden Kontrollunterlage aufgedampft und die Änderungen des Lichtdurchlässigkeits- oder Lichtreflektionsvermögens, die während der Ablagerung der Aufdampfschichten 'auf der KontroHunterlage auftreten, gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollunterlage einen Beleg aus mehreren Schichten aus Material mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex besitzt und die Belagschichten je einzeln bei der ausgewählten Wellenlänge eine optische Dicke von einer Viertelwellenlänge oder einem Vielfachen davon haben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit dem hohen Brechungsindex ZnS oder PbF₂ und mit niedrigem Brechungsindex Kryolith oder MgF₂ ist

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässige Kontrollunterlage zwei Viertelwellenlängen-Belagschichten besitzt, die von einer Viertelwellenlängenschicht aus einem anderen Material getrennt sind, so daß die zweite Belagschicht die Kurve des Reflektionsvermögen der ersten Belagschicht verringert und die dritte Belagschicht die endgültige Kurve des Reflektionsvermögens anhebt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Viertelwellenlängen-Belagschichten aus ZnS und die dritte Viertelwellenlängenschicht aus Kryolith bestehen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Messung verwendete Licht durch die von der mit dem Belag versehenen Kontrollunterlage oder von dieser reflektiert zu einem Fotometer läuft.