DE4026728A1 - Spektralselektive verglasung - Google Patents

Spektralselektive verglasung

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Description

Die Erfindung betrifft eine spektralselektiv beschichtete Verglasung mit hoher Transparenz im visuellen Spektralbereich und gleichzeitig hoher Reflektivität im Infraroten (IR). Ihre Anwendung findet sie unter anderem im Schutz von Helikopterverglasungen, Flugzeugcockpits, Sichtscheiben und Brillen gegen Lasereinwirkung im industriellen und militärischen Bereich.
Die Forderung nach Transparenz im visuellen und Schutz vor IR-Lasern konnte bislang nur mit herkömmlichen Glasscheiben (SiO₂) erfüllt werden. Ihre Wirkung beruht auf der thermischen Stabilität des Werkstoffes, der durch die Erwärmung aufgrund der Absorption des Laserstrahls nicht beeinträchtigt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verglasung vorzuschlagen, die durch eine IR-reflektierende visuell transparente Schutzschicht, den Einsatz von polymeren Werkstoffen mit geringem Gewicht, bei mindestens gleicher Festigkeit ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von Verglasungen mit den in den Ansprüchen genannten Merkmalen. Aus Festigkeitsgründen und zur Minimierung des Gewichts sind Helikopterverglasungen aus Kunststoff (PMMA) aufgebaut. Bei Auftreffen eines Laserstrahls auf die ungeschützte Haube heizt sich diese lokal stark auf, das Material schmilzt auf, verformt sich oder wird bei höheren Leistungen zersetzt. Die Transparenz der Verglasung geht dadurch verloren und die Sicht des Piloten wird beeinträchtigt. Durch Beschichtung der Verglasung mit einer transparenten, leitfähigen Halbleiterschicht wie Indiumzinnoxid (ITO) wird dies unterbunden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis Fig. 3 erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Ausführung mit einem Träger 1 - hier Polymethylmethacrylat (PMMA). Dieser ist mit einem visuell transparenten, infrarot-reflektierenden Halbleiterfilm 2 - hier ITO in einer Dicke von ca. 300 nm - in einem Hochfrequenzsputterverfahren beschichtet. Um eine möglichst hohe Transparenz des ITO-Filmes (<80%) auch bei sehr niederohmigen Schichten (ca. 10 Ω Schichtwiderstand) einzustellen, wird dem Argonsputtergas gezielt Wasserstoff und Sauerstoff zugegeben.
Fig. 2 zeigt eine Ausführung mit einer zusätzlichen Haftvermittlerschicht 3 - hier aufgedampftes Siliziumoxid von 10 nm Dicke -, die die Haftung der ITO-Schicht auf dem PMMA verbessert.
Fig. 3 zeigt eine Ausführung, bei der die ITO-Schicht vor mechanischen Belastungen wie Scheibenwischer durch eine zusätzliche Schutzschicht 4 geschützt wird.
Durch Auslegung der Schicht 4 als Antireflexschicht kann die Reflexion im visuellen Bereich auf unter 5% reduziert und so die Transparenz des Schichtpaketes erhöht werden. Hierzu sind Siliziumoxidschichten mit einem Brechungsindex von ca. 1,4, die in einem Vakuumbedampfungsverfahren in einer Dicke von ca. 100 nm aufgebracht werden, geeignet.
Die Schutzwirkung einer hochleitfähigen ITO-Schicht (15 Ω) gegen IR-Laser beruht auf der hohen IR-Reflexion (mindestens 80%) im Bereich von 3 µm bis 20 µm.

Claims (10)

1. Visuell transparente Verglasung zur Laserhärtung, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine spektralselektive Beschichtung die Laserstrahlung reflektiert wird.
2. Verglasung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einem visuell transparenten, infrarot-reflektierenden Halbleiter besteht.
3. Verglasung nach obigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich von 3 µm bis 20 µm mindestens 80% der Laserenergie reflektiert wird.
4. Verglasung nach obigen Ansprüchen, gekennzeichnet durch folgenden Aufbau:
  • a) mindestens ein Träger (1)
  • b) transparente Halbleiterschicht (2).
5. Verglasung nach obigen Ansprüchen, gekennzeichnet durch folgenden Aufbau:
  • a) mindestens ein Träger (1)
  • b) mindestens eine Haftvermittlerschicht (3)
  • c) transparente Halbleiterschicht (2).
6. Verglasung nach Anspruch 4 und Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Schutzschicht (4).
7. Verglasung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (4) gleichzeitig als Antireflexschicht im visuellen Bereich wirkt.
8. Verglasung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial ein Polymer oder Copolymer ist.
9. Verglasung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial aus Indiumoxid, Zinnoxid, Zinkoxid oder Gemischen davon besteht.
10. Verfahren zur Herstellung hochleitfähiger und hochtransparenter Verglasung gemäß obigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbringen der Halbleiterschicht Wasserstoff und Sauerstoff zum Sputtergas zugegeben wird.
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