HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf hochreflektierende Reflektoren und
insbesondere auf Magnesium-Reflektoren.
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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
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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.
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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.
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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
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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.
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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
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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)
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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.
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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.
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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
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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 %.
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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.
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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.
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Es ist allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Reflektor mit gegenüber einem
Aluminiumreflektor höherem Reflexionsvermögen und höherer Transparenz zu schaffen.
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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
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren nach Anspruch 1 vorgesehen.
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Bevorzugte Merkmale des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 5 definiert.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Reflektor nach Anspruch 6 vorgesehen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Reflektor nach Anspruch 7 bereitgestellt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Figur 1 ist ein Diagramm, das die spektralen Empflndlichkeitskurven für vergütete
Aluminiumreflektoren mit zwei oder vier dielektrischen Schichten darstellt.
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Figur 2 ist ein Diagramm, welches die spektralen Empfindlichkeitskurven von reinem NBS-
Standard-Aluminium und einer frisch gesputterten reinen Magnesiumschicht nach der
Erfindung zeigt.
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Figur 3 ist ein Diagramm das die Remissionswerte eines erfindungsgemäßen Magnesiumfilms,
der durch eine oder zwei dielektrische Schichtpaare vergütet wurde, verdeutlicht.
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Figur 4 zeigt die Reflexions- und Transmissionswerte eines 90 nm dicken Magnesiumfilms.
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Figur 5 zeigt Empfindlich keitskurven für die Reflexion und die Transmission eines Nieder-E-
Systems unter Verwendung von Magnesium und Titandioxyd.
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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
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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.
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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.
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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 (%)
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 %.
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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.
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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.
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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)
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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.