DE69026722T2 - Magnesiumschichtreflektor - Google Patents

Magnesiumschichtreflektor

Info

Publication number
DE69026722T2
DE69026722T2 DE69026722T DE69026722T DE69026722T2 DE 69026722 T2 DE69026722 T2 DE 69026722T2 DE 69026722 T DE69026722 T DE 69026722T DE 69026722 T DE69026722 T DE 69026722T DE 69026722 T2 DE69026722 T2 DE 69026722T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
magnesium
layer
layers
reflectivity
reflector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69026722T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69026722D1 (de
Inventor
Russell Austin
Eric Dickey
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Viratec Thin Films Inc
Original Assignee
Viratec Thin Films Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Viratec Thin Films Inc filed Critical Viratec Thin Films Inc
Application granted granted Critical
Publication of DE69026722D1 publication Critical patent/DE69026722D1/de
Publication of DE69026722T2 publication Critical patent/DE69026722T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors
    • G02B5/0816Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers
    • G02B5/085Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers at least one of the reflecting layers comprising metal
    • G02B5/0858Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers at least one of the reflecting layers comprising metal the reflecting layers comprising a single metallic layer with one or more dielectric layers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/82Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors characterised by the material or the construction of the reflector
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf hochreflektierende Reflektoren und insbesondere auf Magnesium-Reflektoren.
  • Es gibt viele optische Systeme, in denen Licht von der Quelle oder Eingangsstufe bis zu dem Detektor oder der Prozessorstufe mehrfache Reflexionen erfährt. Beispiele dafür sind Kameras und kopierer. Für diese Systeme sind reflektierende Oberflächen wünschenswert, die das höchstmögliche Reflexionsvermögen über das sichtbare Spektrumv d.h. im Wellenlängenbereich von 425 nm bis 675 nm, aufweisen. Da viele dieser optischen Systeme in Konsumprodukten Verwendung finden, sollten derartige Reflektoren vorzugsweise kostengünstig und fähig sein, ihre hohen Remissionswerte über mehrere Jahre aufrechtzuerhalten, insbesondere in einer unkontrollierten Umgebung.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik Metallfilmreflektoren
  • Die meisten der üblichen Spiegel oder Reflektoren werden mittels thermisch aufgedampfter Schichten aus Silber oder Aluminium ausgebildet. In frisch aufgetragenem Zustand ist das Reflexionsvermögen dieser Schichten über das sichtbare Spektrum relativ hoch. Der Remissionswert für einen Silberreflektor reicht von niedrigen 93V9 % bei einer Wellenlänge von 400 nm bis 98,7 % bei 700 nm. Bei Aluminiumschichtreflektoren liegt der Wert bei 92,6 % bei 400 nmv der auf 90,7 % bei 650 nm abfällt und 88,8 % bei 700 nm beträgt.
  • Wenn solche reflektierenden Oberflächen ungeschützt bleiben, wird sich ihr Reflexionsvermögen oder ihr Remissionswert früher oder später aufgrund von Korrosion verringern. Aluminium bildet eine selbstbegrenzende Oxydschicht aus, die einen Abfall des Reflexionsvermögens auf einen bestimmten Wert zwischen 85 und 89 % bei 520 nm, d.h. auf die Mitte des sichtbaren Spektrums, bewirkt. Danach stabilisiert er sich. Silberschichten werden weiter korrodieren bis sie schwarz werden. Ihr Erscheinungsbild wird dann auch fleckig und gesprenkelt. Ein Reflektor kann durch Übliche Haushaltsspiegel, als auf einer zweiten Oberfläche verspiegelte Reflektoren bekannt, sind geschützt, weil sie durch eine Glasscheibe betrachtet werden. Deshalb können sie durch Bedeckung der freiliegenden Spiegelseite, die nicht betrachtet wird, mit Farben, Lackierungen oder dicken Schichten aus anderen Metallen geschützt werden. Jedoch werden selbst Silberschichten, die bei derartigen, auf einer zweiten Oberfläche verspiegelten Reflektoren verwendet werden, möglicherweise doch korrodieren. Daher werden Silberspiegel für übliche Haushaltsanwendungen nicht eingesetzt, obwohl sie für spezielle wissenschaftliche oder militärische Anwendungen weiterhin verwendet werden. Aluminium wird nun häufig bei auf einer zweiten Oberfläche verspiegelten Spiegeln verwendet.
  • Teildurchlässige Silberreflexionsschichten, die durch Sputtern aufgetragen werden, sind auch als Schichten geringen Emissionsgrads oder als Enteisungsbeschichtung in Gebrauch. Diese Schichten können vollständig in dem Zwischenraum eines Isolier-Glasfensters oder in einem laminiert aufgebauten Windschutzscheibenaufbau eingeschlossen sein. Damit ist die Möglichkeit der Korrosion stark reduziert.
  • Mehrschichtdielektrische Reflektoren
  • Reflektoren mit sehr hohem Reflexionsvermögen können durch Anordnung von mehrschichtdielektrischen Interferenzschichtungen hergestellt werden. Diese Schichtungen enthalten eine Anzahl transparenter Filme aus Materialien mit abwechselnd hohen und niedrigen Brechungsindices (n), wobei jeder Film eine optische Dicke von ¼ einer vorgesehenen Wellenlänge aufweist. Auf diese weise werden Spiegel für Laserresonatoren hergestellt. Sie können Reflexionsvermögenswerte bis zu 99,9 % bei Wellenlängen nahe dem roten Ende des sichtbaren Spektrums aufweisen. Ihr Reflexionsvermögenswert fällt bei längeren und kürzeren Wellenlängen ab. Beispielsweise kann bei einer 13-Schichten-Struktur aus Filmen mit hohem Brechungsindex von n = 2,35 und niedrigem Brechungsindex von 1,38, bei der alle Filme eine optische Dicke von ¼ Wellenlänge bei 500 nm haben, ein Wert von 99 % des Reflexionsvermögens oder größer nur über einen Wellenlängenbereich von ungefähr 12 nm aufrechterhalten werden.
  • Der Bereich des Reflexionsvermögens kann durch Kombination zweier oder mehrerer Schichtungen erweitert werden, wobei die Dicke der Schichtung so eingestellt wird, daß sich die effektiven Reflexionsbereiche überlappen und das gesamte sichtbare Spektrum abdecken. Typischerweise benötigen derartige Reflektoren 25 oder mehr Schichten. Diese Strukturen sind aber für großflächige Anwendungen unrentabel.
  • Dielektrisch vergütete Reflektoren
  • Das Reflexionsvermögen von Metallen, insbesondere solche mit einem sehr hohen Reflexionsvermögen, kann signifikant durch das Hinzufügen von allein zwei transparenten dielektrischen Schichten erhöht werden. Bei solchen Strukturen hat die zur Metalischicht benachbarte dielektrische Schicht einen niedrigen Brechungsindex, während die andere dielektrische Schicht einen hohen Brechungsindex aufweist. Siehe Hass, "Filmed Surfaces for Reflecting Optics", 45 J. Opt. Soc. Am. 945-52, 1955. Beispielsweise kann das Reflexionsvermögen einer frisch aufgetragenen Aluminiumschicht bei einer Wellenlänge von 550 nm von 91,6 bis über 97 % durch Verwendung einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex, zum Beispiel Magnesiumfluorid (n = 1,38), und einer Schicht mit hohem Brechungsindex, zum Beispiel Titandioxid (n = 2,35) oder Zinksulfid, erhöht werden. Das Hinzufügen eines zweiten Paares aus einer hohen und einer niedrigen dielektrischen Schicht kann den Wert des Reflexionsvermögens noch weiter erhöhen, zum Beispiel bis ungefähr 99 %. Allerdings erhöhen sich die Kosten derartiger Strukturen ebenfalls. Außerdem wird die Bandbreite des hochreflektierenden Bereiches begrenzt, wie vorstehend beschrieben wurde. Tatsächlich ist das Reflexionsvermögen außerhalb des Bereiches hohen Reflexionsvermögens sogar geringer als das der reinen Metallschicht. Dies ist in Figur 1 dargestellt, welche die spektralen Empfindlichkeitskurven für Aluminiumreflektoren mit zwei (Kurve 10) bzw. vier (Kurve 12) dielektrischen Schichten zeigt. Zum Vergleich ist das Reflexionsvermögen reinen Aluminiums (Kurve 14) dargestellt. Die Aufbauweisen der vergüteten Strukturen von Figur 1 sind in der Tabelle 1 angegeben: Tabelle 1 Zwei dielektrische Schichten Schicht Nr. Brechungsindex optische Dicke (bei λ = 500 nm) Aluminium undurchsichtig (> 150 nm dick) Vier dielektrische Schichten Schicht Nr. Brechungsindex optische Dicke (bei λ = 500 nm) Aluminium undurchsichtig (> 150 nm dick)
  • Es wird angenommen, daß die meisten auf der Vorderseite vergüteten Reflektoren Aluminium aufweisen, das mit einem dielektrischen Schichtpaar vergütet ist. Es werden auch Spiegel höherer Qualität hergestellt, die eine mit zwei dielektrischen Schichtpaaren vergütete Aluminiumschicht aufweisen. Spiegel, die durch ein dielektrisches Schichtpaar vergütetet sind, haben im allgemeinen ein Reflexionsvermögen von über 94 % zwischen 425 nm und 675 nm. Mit zwei dielektrischen Schichtpaaren vergütete Spiegel haben ein Reflexionsvermögen größer als 97 % in demselben Wellenlängenbereich.
  • Höhere Remissionswerte können bei vorgegebenen Vergütungen dadurch erreicht werden, daß Silber als Grundschicht eingesetzt wird. Aufgrund ihrer Kosten und Korrosionsprobleme sind vergütete Reflektoren auf Silberbasis jedoch im allgemeinen nicht erwünscht.
  • Eine detailliertere Beschreibung dieser Einrichtungen und ihrer Ausgestaltungstechniken sind in "Thin Film Optical Filters", Mac Leod, 2. Auflage, Kapitel 4, Seiten 138-46; Kapitel 5, Seiten 164-79, 1986, angegeben.
  • Remissionswerte für Magnesium
  • Die optischen Konstanten von Metallen im Volumenmaterial, einschließlich Magnesium, wurden von Drude in 39 Ann. Physik, 481, 1890, berichtet. Die Messungen wurden bei einer einzigen Wellenlänge, 589 nm, der Natrium "D" Linien, durchgeführt. Für Magnesium zeigen sie bei dieser Wellenlänge ein Reflexionsvermögen von 93,1 %.
  • Die Remissionswerte für aufgedampfte Magnesiumfilme wurden zuerst von O'Bryan in 26 J. Opt. Soc. Am., 122, 1936, berichtet. Diese Werte reichen von 68 % bei einer Wellenlänge von 405 nm bis 88 % bei einer Wellenlänge von 578 nm. Siehe auch American Institute of Physics ("AIP") Handbook, 3. Auflage, Kapitel 6, Seiten 124-55, 1982, das von vielen Fachleuten auf dem Gebiet der optischen Dünnschichten als Quelle für optische Konstanten von Metallen verwendet wird. Diese Werte weisen darauf hin, daß aufgedampftes Magnesium für Reflektoren hohen Reflexionsvermögens ungeeignet ist. Eigentlich sollte ein Reflektor hohen Reflexionsvermögens einen Rem issionswert von mindestens über ungefähr 90 % über das sichtbare Spektrum haben.
  • Applied Optics, Band 12, Nr. 4, April 1973, Seite 895, offenbart die Herstellung von Spiegelschichten aus Magnesium mit 99,99 % Reinheit mit werten des Reflexionsvermögens bis zu 93 % über einen wesentlichen Teil des sichtbaren Spektrums. Dabei werden die Beschichtungen auf Glassubstraten in einem Ultrahochvakuumbeschichtungsgerät aufgebracht.
  • Es ist allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Reflektor mit gegenüber einem Aluminiumreflektor höherem Reflexionsvermögen und höherer Transparenz zu schaffen.
  • Ein besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Reflektor mit wenigstens einer Schicht aus Magnesium und einem Reflexionsvermögen über das sichtbare Spektrum von mindestens über 92 % bereitzustellen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren nach Anspruch 1 vorgesehen.
  • Bevorzugte Merkmale des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 5 definiert.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Reflektor nach Anspruch 6 vorgesehen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Reflektor nach Anspruch 7 bereitgestellt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Figur 1 ist ein Diagramm, das die spektralen Empflndlichkeitskurven für vergütete Aluminiumreflektoren mit zwei oder vier dielektrischen Schichten darstellt.
  • Figur 2 ist ein Diagramm, welches die spektralen Empfindlichkeitskurven von reinem NBS- Standard-Aluminium und einer frisch gesputterten reinen Magnesiumschicht nach der Erfindung zeigt.
  • Figur 3 ist ein Diagramm das die Remissionswerte eines erfindungsgemäßen Magnesiumfilms, der durch eine oder zwei dielektrische Schichtpaare vergütet wurde, verdeutlicht.
  • Figur 4 zeigt die Reflexions- und Transmissionswerte eines 90 nm dicken Magnesiumfilms.
  • Figur 5 zeigt Empfindlich keitskurven für die Reflexion und die Transmission eines Nieder-E- Systems unter Verwendung von Magnesium und Titandioxyd.
  • Figur 6 zeigt Empfindlichkeitskurven für die Reflexion und die Transmission eines aus 5 Schichten bestehenden Nieder-E-Systems unter Verwendung von Magnesium und Titandioxyd.
  • Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Schichten aus reinem Magnesiummetall wurden in einer inerten Atmosphäre aus reinem Argon gesputtert. Das Reflexionsvermögen dieser Schichten wurde gegen Standard-Aluminiumschichten vom National Bureau of Standards (NBS) gemessen und es stellte sich heraus, daß das Reflexionsvermögen der Magnesiumschicht über den größten Teil des sichtbaren Spektrums bemerkenswert größer als das der Aluminiumschichten war. Die Ergebnisse dieser Messungen werden durch die spektralen Empfindlichkeitskurven der Figur 2 dargestellt. Die Kurve 18 zeigt das Reflexionsvermögen der Schicht aus bloßem NBS-Aluminiumstandard und Kurve 20 zeigt die der frisch gesputterten reinen Magnesiumschicht.
  • Wie aus diesen Messungen ersichtlich ist, erreicht das Reflexionsvermögen des Magnesiumfllms 95 % in der Mitte des sichtbaren Spektrums. Das ist höher als der oben diskutierte, von Drude für poliertes Magnesiummetall berichtete Wert.
  • Um die optischen Eigenschaften von Magnesiumschichten zu ermitteln, wurden zwei Magnesiumschichten, die eine ungefähr 9 nm und die andere ungefähr 220 nm dick, auf einem Glassubstrat aufgebracht. Diese Schichten waren dünn genug, um für sichtbares Licht sowohl transparent als auch reflektierend zu sein. Die optischen Konstanten dieser Schichten wurden durch Messung der Transmissions- und der Remissionswerte ermittelt. Mit Hilfe dieser Werte wurde das maximale Reflexionsvermögen für eine lichtundurchlässige Magnesiumschicht berechnet. Die berechneten Werte stimmten mit den gemessenen Werten für den lichtundurchlässigem Magnesiumfilm bei Wellenlängen zwischen 400 und 700 nm innerhalb von 0,5 % überein. Dies bestätigte, daß das gemessene hohe Reflexionsvermögen innerhalb einer 0,5 % Genauigkeit lag. war. Die optischen Konstanten und Remissionswerte für den lichtundurchlässigen Magnesiumfilm sind in Tabelle 2 gemeinsam mit den vorherstehend berichteten Werten von O'Bryan und Drude dargestellt. Tabelle 2 Ergebnisse für Gleichstrom-Magnetron gesputterte Magnesiumschichten Wellenlänge (nm) Optische Konstanten Maximales Reflexionsvermögen (%) Werte für aufgedampife Magnesiumfilme AIP Handbook - O'Bryan Wellenlänge (nm) Optische Konstanten Maximales Reflexionsvermögen (%) Werte für Magnesium als Volumenmaterial AIP Hand book - Drude Wellenlänge (nm) Optische Konstanten Maximales Reflexionsvermögen (%)
  • Die Tatsache, daß die optischen Konstanten für die sehr dünnen Magnesiumschichten mit denen einer lichtundurchlässigen Schicht übereinstimmen, zeigt, daß wenig oder gar keine Oxydation des Magnesiums während des Beschichtungsprozesses stattfand.
  • Soweit bisher ermittelt werden konnte, ist kein Bericht in der Literatur angegeben worden, der die oben diskutierten optischen Eigenschaften von Magnesium offenbart oder sie auch nur nahegelegt hat. Die erfindungsgemäßen Magnesiumschichten haben ein Reflexionsvermögen über das sichtbare Spektrum, das signifikant höher als das von Aluminium ist. Ihr Reflexionsvermögen erreicht das von Silber, welches bisher als einziges Metall mit einem größeren Reflexionsvermögen im sichtbaren Spektrum als Aluminium bekannt war.
  • Die erfindungsgemäßen Schichten können in einem "In-Line"-Sputtersystem Modell D1 der Airco Coating Technology, Fairfiled, Kalifornien, hergestellt werden. Dieses System ist zum Beschichten von Substraten bis zu 1 m Breite und 2 m Länge geeignet. In diesem System bewegt sich das zu beschichtende Substrat unter üblichen Arbeitsbedingungen kontinuierlich unter Gleichstrom- Magnetron-Sputter-Kathoden, die das Aufbringen der Schichten bewirken. Die Magnesiumschichten können unter normalen Produktionsbedingungen hergestellt werden. Daher können großflächige Schichten zu niedrigen Kosten produziert werden.
  • Die Sputterquellen wurden durch Kontaktieren von Platten aus Magnesium-Legierung AZ 31 B auf den Kupferspannplatten der Kathoden ausgebildet. Diese Legierung enthält ungefähr 94 % Magnesium und ist bei Plasmatenals, 10046 Nantucket Dr., San Ramon, Ca., kommerziell erhältlich. Es kann bis zu 3 % Aluminium, 1 % Zink und ungefähr 0,2 % Mangan enthalten. Es wird nicht angenommen, daß die Verwendung dieser Legierung irgendeinen speziellen Einfluß auf die optischen Eigenschaften der gesputterten Magnesiumschicht hat, obwohl sie die Widerstandsfähigkeit der Schicht gegen Oxydation beeinflussen kann. Wichtig ist, daß der Magnesium-Anteil irgendeiner verwendeten Legierung so sein muß, daß die resultierende Magnesiumschicht oder der Magnesiumfilm mindestens ungefähr 90 % reines Magnesium enthält.
  • Der Restgasdruck des Beschichtungssystems betrug 5 x 10&supmin;&sup6; Torr. Der Sputterdruck in der Nähe der Kathoden war 1,03 x 10&supmin;³ Torr. Das Sputtergas war Argon mit einer Flußrate des Gases von 90 Standardkubikzentimetern pro Minute (sccm). Die auf die Kathode aufgebrachte Leistung betrug 23 KW bei einer Spannung von -538 V. Die zu beschichtenden Substrate wurden mit einer solchen Vorschubgeschwindigkeit an den Kathoden vorbeigeführt, daß die erwünschte Dicke erhalten wurde.
  • Ein 600 nm dicker Film, der dick genug für einen Vollreflektor ist, wurde unter den oben angegebenen Bedingungen und mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 25 Inch pro Minute beschichtet. Ein 9 nm dicker Film wurde unter Reduktion der Leistung auf 5 KW und Erhöhung der Geschwindigkeit auf 200 Inch pro Minute hergestellt.
  • Es wird auch angenommen, daß ähnliche Ergebnisse durch Sputterbeschichtung des Magnesiums mittels anderer Techniken als Gleichstrom-Magnetronsputtern erreicht werden können, beispielsweise durch Hochfrequenzsputtern. Außerdem können derartige Ergebnisse durch Aufdampfen des Films bei extrem niedrigen Drucken, d.h. weniger als 1 x 10&supmin;&sup7; Torr erreicht werden. Dies würde verhindern, daß Magnesium während des Beschichtungsvorgangs ein Oxyd ausbildet, wodurch niedrige Remissionswerte verhindert werden.
  • Die Magnesiumschichten können als Ersatz für Aluminium oder Silber in reflektierenden Schichtstrukturen verwendet werden. Die Magnesiumschichten können auch für durchsichtigtransparente, infrarot-reflektierende Strukturen eingesetzt werden, die üblicherweise wenig emittierende (Nieder-E) oder sonnenregulierte Beschichtungen genannt werden.
  • Wie in Figur 2 dargestellt ist, ist das Reflexionsverhalten eines ungeschützten Magnesiumfilms bei einem auf einer ersten Oberfläche verspiegelten Reflektor höher als das der NBS- Standardaluminiumschicht. Bei einer Wellenlänge von 500 nm beträgt das Reflexionsvermögen ungefähr 94,5 % verglichen mit Aluminium bei ungefähr 92 %.
  • Für einen auf einer zweiten Oberfläche verspiegelten Reflektor wird erwartet, daß der Remissionswert der Glas/Luftgrenzfläche für einen in Übereinstimmung mit der oben beschriebenen Sputtertechnik aufgebrachte Magnesiumfilm ungefähr 92,2 % betragen wird. Dieser Wert ist größer als der von Aluminium, das ein Reflexionsvermögen von ungefähr 88,6 % haben sollte, wie unter Verwendung anerkannter optischer Eigenschaften von Aluminium berechnet wurde. Das Reflexionsvermögen von Magnesiumschichten hält auch dem Vergleich mit Silber stand, das ein Reflexionsvermögen von über 97,15 % auf einer zweiten Oberfläche haben würde. Diese Werte beziehen sich alle auf eine Wellenlänge von 500 nm.
  • Die Leistung dielektrisch vergüteter Spiegel kann auch unter Verwendung von Magnesiumschichten verbessert werden. Figur 3 zeigt die Werte für Magnesiumschichten, die durch eine (Kurve 22) bzw. zwei (Kurve 24) dielektrische Schichtpaare vergütet wurden. Wie durch Vergleich dieser Daten mit den Daten von Figur 1 erkennbar ist ist das Reflexionsvermögen des durch zwei dielektrische Schichten vergüteten Magnesiumreflektors ungefähr gleich dem des durch vier dielektrische Schichten vergüteten Aluminiumreflektors.
  • Die Aufbauweisen der Strukturen von Figur 3 sind in Tabelle 3 dargestellt. Die Wahl der Brechungsindizes ist ein wenig willkürlich. Andere Werte können für eine oder mehrere der Schichten, jedoch mit verschiedenen Dicken und geringfügig unterschiedlichen Ergebnissen zum Erreichen der Erhöhung eingesetzt werden. In ähnlicher Weise kann die Dicke der dielektrischen Schichten geändert werden, um ein unterschiedliches Reflexionsverhalten bezüglich der Wellenlänge zu erreichen. Tabelle 3 Magnesium-vergütete Reflektoren (Die Schichten sind ausgehend von der Grenzschicht mit Luft numeriert) Ein Paar Schicht Nr. Brechungsindex Optische Dicke (bei λ = 500 nm) Magnesium undurchsichtig (> 150 nm dick) Zwei Paare Schicht Nr. Brechungsindex Optische Dicke (bei λ = 500 nm) Magnesium undurchsichtig (> 150 nm dick)
  • Eine weitere wichtige Folgerung für die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die niedrige Absorption der gesputterten Magnesiumschicht. Ein Grund dafür, daß das Reflexionsvermögen der Magnesiumschicht signifikant höher als das von Aluminium ist, liegt darin, daß die Absorption der Magnesiumschicht signifikant geringer als die von Aluminium ist. Daher sind Magnesiumschichten nicht nur bei Anwendungen, bei denen das Reflexionsvermögen im sichtbaren Spektrum wichtig ist, hochreflektierend, sondern in demselben Spektralbereich auch transparent bei dünnen Schichten. Dies wurde experimentell verifiziert, die Reflexions- (Kurve 26) und Transmissions-(Kurve 28) Empfindlichkeitskurven einer 90 nm dicken Magnesiumschicht sind in Figur 4 gezeigt.
  • Diese hohen Transparenzeigenschaften im sichtbaren Spektrum sind insbesondere in sogenannten Nieder-E-Systemen für Architekturanwendungen nützlich. Bei diesen Systemen wird ein dünner, teilweise durchlässiger Metallfllm, üblicherweise aus Silber, auf jeder Seite mit dielektrischen Schichten verbunden, um die sichtbare Reflexion des Films zu reduzieren und die Transparenz zu erhöhen. Der Metallfilm muß dick genug für hohe Leitfähigkeit sein und ein hohes Reflexionsvermögen bei Wellenlängen im Infrarotbereich haben, damit Wärme reflektiert wird, beispielsweise zurück in ein Gebäude, bei dem die Nieder-E-Beschichtungen auf Fenstern aufgebracht sind. Die Aufbaumodalitäten derartiger Einrichtungen werden bei Macleod in Thin Film Optical Filters, 2. Auflage, Kapitel 7, Seiten 295-308, 1986, erörtert.
  • Unter Anwendung der bei Magnesiumschichten gemessenen optischen Eigenschaften, wurde die Leistung einer Nieder-E-Schichtstruktur mit einem Magnesiumfilm berechnet, die in Figur 5 dargestellt ist. Die Kurve 30 ist die Empfindlichkeitskurve für Reflexion und die Kurve 32 die für Transmission. Figur 6 zeigt den berechneten Wirkungsgrad von Strukturen mit zwei Magnesiumfilmen. Empfindlichkeitskurven sowohl für Reflexion als auch für Transmission, 34 beziehungsweise 36, sind dargestellt.
  • Der Aufbau der jeweiligen Strukturen der Figuren 5 und 6 ist in Tabelle 4 gezeigt. Die Wahl von Titandioxyd (Ti O&sub2;) als dielektrisches Material ist etwas willkürlich und es ist anerkannt, daß andere dielektrische Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindices einzeln oder in Kombination mit derartigen Strukturen verwendet werden können. Ähnlich ist anerkannt, daß, um verschiedene Reflexions- und Transmissionsempfindlichkeiten bezüglich der Wellenlänge zu erhalten, die Dicke der dielektrischen und metallischen Schichten geändert werden kann. Tabelle 4 Magnesium und Titandioxyd Nieder-E-Systeme (Schichten sind ausgehend von der Grenzfläche zur Luft numeriert) Eine Magnesiumschicht Schicht Nr. Material Physikalische Dicke (nm) Zwei Magnesiumschichten
  • Wie aus vorstehendem ersichtlich ist, sind Schichten aus Magnesiummetall höher reflektierend und im sichtbaren Spektralbereich durchsichtiger als die aus Aluminium. Die erfindungsgemäßen Magnesiumfilme können bei zahlreichen reflektierenden und transmittierenden optischen Einrichtungen und Filtern eingesetzt werden.
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Form einer Reihe von Ausführungsbeispielen beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die bildlich wiedergegebenen und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist der Bereich der Erfindung durch die im Anhang beigefügten Ansprüche definiert.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung eines Reflektors, bei welchem zum Ausbilden einer lichtreflektierenden Oberfläche eine Magnesiumschicht auf einem Substrat hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnesiumschicht auf das Substrat gesputtert wird wobei die Sputterparameter so gewählt werden, daß die Magnesiumschicht aus wenigstens ungefähr 90 % Magnesium besteht und im wesentlichen über dem sichtbaren Spektrum einen Wert des Reflexionsvermögens von wenigstens ungefähr 92 % aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Magnesiumschicht auf ein transparentes Substrat aufgesputtert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Magnesiumschicht in einer inerten Gasatmosphäre aufgesputtert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Magnesiumschicht in einer inerten Gasatmosphäre durch Gleichstrommagnetronsputtern hergestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem das inerte Gas Argon ist.
6. Reflektor mit wenigstens einer Materialschicht, die Magnesium beinhaltet und eine lichtreflektierende Oberfläche bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor ein auf einer zweiten Oberfläche verspiegelter Reflektor ist und die Materlalschicht durch Sputtem aufgetragen ist und wenigstens ungefähr 90 % Magnesium enthält und im wesentlichen über dem sichtbaren Spektrum einen Wert für das Reflexionsvermögen von wenigstens ungefähr 92 % aufweist.
7. Reflektor mit wenigstens einer Materialschicht, die Magnesium enthält und eine lichtreflektierende Oberfläche bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor ein dielektrisch verbesserter Reflektor ist und die Materialschicht durch Sputtem aufgetragen ist und wenigstens ungefähr 90 % Magnesium enthält und über dem sichtbaren Spektrum einen Wert des Reflexionsvermögens von wenigstens ungefähr 92 % aufweist.
DE69026722T 1989-12-20 1990-12-20 Magnesiumschichtreflektor Expired - Fee Related DE69026722T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/454,749 US5022726A (en) 1989-12-20 1989-12-20 Magnesium film reflectors
PCT/US1990/007362 WO1991009329A1 (en) 1989-12-20 1990-12-20 Magnesium film reflectors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69026722D1 DE69026722D1 (de) 1996-05-30
DE69026722T2 true DE69026722T2 (de) 1996-12-12

Family

ID=23805917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69026722T Expired - Fee Related DE69026722T2 (de) 1989-12-20 1990-12-20 Magnesiumschichtreflektor

Country Status (10)

Country Link
US (1) US5022726A (de)
EP (1) EP0509050B1 (de)
JP (1) JP2965698B2 (de)
AT (1) ATE137341T1 (de)
CA (1) CA2071913A1 (de)
DE (1) DE69026722T2 (de)
DK (1) DK0509050T3 (de)
ES (1) ES2089186T3 (de)
GR (1) GR3020561T3 (de)
WO (1) WO1991009329A1 (de)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4128645A1 (de) * 1991-08-29 1993-03-11 Flachglas Ag Solarspiegel, verfahren zu dessen herstellung und seine verwendung
DE69425943T2 (de) * 1993-11-05 2001-04-12 Vari Lite Inc Lichtmusterschablone und Laserablationsverfahren bzw. -gerät zu deren Herstellung
IL108506A (en) * 1994-02-01 1997-06-10 Yeda Res & Dev Solar energy plant
US5953147A (en) * 1997-11-18 1999-09-14 Eastman Kodak Company Polygon mirror having high reflectance and uniform reflectance over range of incidence angles
US6222673B1 (en) * 1998-08-18 2001-04-24 Coherent, Inc. Group-delay-dispersive multilayer-mirror structures and method for designing same
US6229652B1 (en) * 1998-11-25 2001-05-08 The Regents Of The University Of California High reflectance and low stress Mo2C/Be multilayers
DE19931954A1 (de) * 1999-07-10 2001-01-11 Leica Microsystems Beleuchtungseinrichtung für ein DUV-Mikroskop
EP1081537A1 (de) * 1999-09-03 2001-03-07 Alcatel Herstellungsverfahren elektrisch leitfähiger Schichtstrukturen und Vorrichtungen, die diese elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen enthalten
GB2434697B (en) * 2006-01-31 2008-07-02 Motorola Inc RF communication device and method of operation of the device
JP2011113742A (ja) * 2009-11-25 2011-06-09 Panasonic Electric Works Co Ltd 面状発光モジュール
US8559721B1 (en) * 2010-04-28 2013-10-15 Exelis, Inc. Filter mosaic for detection of fugitive emissions
JP6000703B2 (ja) 2011-08-12 2016-10-05 キヤノン株式会社 有機el素子、及びこれを用いた発光装置、画像形成装置、発光素子アレイ、撮像装置、表示装置
CN108611591B (zh) 2012-11-06 2021-05-04 Oti领英有限公司 用于在表面上沉积导电覆层的方法
CN105573346A (zh) * 2014-10-15 2016-05-11 光之源工业(以色列)有限公司 用于定日镜的反射镜

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2058429A (en) * 1935-06-19 1936-10-27 Baxter Don Inc Mirror
US3565671A (en) * 1968-08-22 1971-02-23 Teeg Research Inc Thermal control of spacecraft and the like
DE3005621A1 (de) * 1980-02-15 1981-08-20 Agfa Gevaert Ag Rueckflaechenspiegel
SU1390205A1 (ru) * 1986-07-24 1988-04-23 Институт Металлургии Им.А.А.Байкова Способ получени отражающего покрыти
JPH01131624A (ja) * 1987-11-17 1989-05-24 Mitsui Toatsu Chem Inc
JP2561946B2 (ja) * 1988-08-31 1996-12-11 ホーヤ株式会社 多層膜裏面反射鏡

Also Published As

Publication number Publication date
EP0509050A4 (en) 1992-12-09
ATE137341T1 (de) 1996-05-15
AU7151491A (en) 1991-07-18
EP0509050A1 (de) 1992-10-21
JPH05502738A (ja) 1993-05-13
JP2965698B2 (ja) 1999-10-18
EP0509050B1 (de) 1996-04-24
DE69026722D1 (de) 1996-05-30
GR3020561T3 (en) 1996-10-31
DK0509050T3 (da) 1996-08-12
AU636009B2 (en) 1993-04-08
US5022726A (en) 1991-06-11
CA2071913A1 (en) 1991-06-21
ES2089186T3 (es) 1996-10-01
WO1991009329A1 (en) 1991-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0438646B1 (de) Rückblickspiegel für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge
DE69831055T2 (de) Antireflektierende Beschichtungen
DE69026722T2 (de) Magnesiumschichtreflektor
DE69128192T2 (de) Verfahren zur abscheidung von nioboxid enthaltenden optischen beschichtungen mittels reaktiver gleichstromzerstäubung
DE69122602T2 (de) Elektrisch leitfähige, lichtschwächende antireflexbeschichtung
DE3850095T3 (de) Verfahren zur Herstellung eines transparenten mehrschichtigen Gegenstands
DE2927856C2 (de) Mehrschichten-Antireflexbelag
DE69125644T2 (de) Interferenz-Filter
DE3316548A1 (de) Verfahren zur beschichtung eines transparenten substrates
EP2790916B1 (de) Verbundglas für die anwendung in fahrzeugen oder der architektur
DE3610486A1 (de) Transparente verglasungstafeln
EP1248959A2 (de) Uv-reflektierendes interferenzschichtsystem
DE4130930C2 (de)
DE3927087C2 (de)
DE3009533A1 (de) Verfahren zur herstellung eines reflexverminderndenmehrschichtenbelages und optischer koerper mit reflexverminderndem mehrschichtenbelag
DE10353776B4 (de) Reflexionsspiegel
EP0176935B1 (de) Rückblickspiegel für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit rückseitiger Beschichtung
DE2347525C3 (de) Sonnenschutzglas
EP0177834B1 (de) Rückblickspiegel für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge
EP0332177B1 (de) Niederreflektierender, hochtransparenter in Durch- als auch in Aussenansicht neutral wirkender Sonnenschutz- und/oder wärmedämmender Belag für ein Substrat aus transparentem Material
DE4442045A1 (de) Interferenzfilter
DD153511A3 (de) Interferenzspiegel mit hoher reflexion fuer mehrere spektralbaender
DE2730759C2 (de)
AU636009C (en) Magnesium film reflectors
DE4344909B4 (de) Radar-Entspiegelung

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee