DEP0010409DA

DEP0010409DA - Protective films for optical surfaces and processes for their manufacture

Info

Publication number: DEP0010409DA
Authority: DE
Inventors: Hubert Dr. Schröder
Original assignee: Optische Werke CA Steinheil Soehne GmbH
Current assignee: Optische Werke CA Steinheil Soehne GmbH
Publication date: 1950-12-28

Description

In der Optik finden häufig Elemente Verwendung, welche aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung oder ihrer Oberflächenstruktur in mehr oder weniger starkem Maße der Gefahr einer Beeinträchtigung ihrer Oberflächenqualität der Feuchtigkeit, Atmosphärilien, Verschmutzung u.dgl. unterliegen. Eine solche kann sich z.B. in Trübungen, Änderungen der Reflexionseigenschaften oder im Auftreten farbiger Flecke äussern. Die bisher bekanntgewordenen Gegenmittel gegen diese Erscheinungen haben jeweils nur einen sehr beschränkten Anwendungsbereich; so sind z.B. die bekannten organischen Schutzlacke wohl bei metallischen Oberflächenspiegeln verwendbar, zum Schutze optischer Kristalle dagegen aus verschiedenen Gründen meist unbrauchbar, für entspiegelte Oberflächen scheiden sie aufgrund ihrer Dicke und Brechzahlen von vornherein aus. Geräte für den letztgenannten Fall, der bei der grossen Verbreitung der Entspiegelungsverfahren besondere Bedeutung hat, sind überhaupt noch keine universell anwendbaren und zuverlässigen Schutzüberzüge bekanntgeworden, in der optischen Vergütungstechnik muss aber in erster Linie eine einigermassen ausreichende Beständigkeit wenigstens der Aussenschicht gewährleistet sein. Handelt es sich jedoch, wie bei chemisch geätzten oder ausgelaugten Schichten, um eine stark poröse oder aufgelockerte Oberflächenstruktur, so bietet chemische Beständigkeit allein noch keine Gewähr für eine Einhaltung des Anfangszustands, da auch durch physikalische Wirkungen, etwa Kapillarkräfte, welche eine Kondensation von Dämpfen aller Art zur Folge haben können, eine wesentliche Veränderung des ursprünglichen Zustandes eintreten kann.In optics, elements are often used which, due to their chemical composition or their surface structure, are more or less subject to the risk of their surface quality being impaired by moisture, atmospheres, pollution and the like. This can manifest itself, for example, in cloudiness, changes in the reflection properties or the appearance of colored spots. The antidotes to these phenomena that have become known to date have only a very limited area of application; For example, the well-known organic protective lacquers can be used for metallic surface mirrors, but for various reasons they are mostly unusable for protecting optical crystals; for anti-reflective surfaces they are ruled out from the outset due to their thickness and refractive indices. Devices for the last-mentioned case, which is of particular importance in the widespread use of anti-reflective coating processes, have not yet become known to be universally applicable and reliable protective coatings, but in optical coating technology primarily a reasonably adequate resistance of at least the outer layer must be guaranteed. If, however, as with chemically etched or leached layers, it is a question of a highly porous or loosened surface structure, chemical resistance alone does not guarantee that the initial state will be maintained, since physical effects such as capillary forces, which cause condensation of all vapors Kind can result in a significant change in the original condition.

Gemäss der Erfindung lassen sich diese Nachteile vermeiden. Sie besteht in der Herstellung feinster Überzüge aus an sich bekannten siliziumorganischen Verbindungen auf den zu schützenden optischen Flächen, und zwar eignen sich insbesondere polymerisationsfähige Verbindungen vom Typ RSi (OH)(sub)3 oder R(sub)2Si (OH)(sub)2, wobei R ein beliebiges organisches Radikal bedeutet. Unter Wasseraustritt entstehen darauf leicht kondensierte Gruppen (R(sub)2Si(sub)2O(sub)4)(sub)x bzw. (R(sub)2SiO)(sub)x. Man verfährt dabei zweckmässig so, dass man die gewünschte Verbindung erst unmittelbar auf der optischen Fläche sich bilden lässt, indem man z.B. die Dämpfe der zugehörigen Halogenverbindung (in welcher sich anstelle des Sauerstoffs die entsprechende Anzahl Halogenatome befinden) auf die Fläche einwirken lässt, wobei unter Mitwirkung geringster Feuchtigkeitsmengen sofort die betreffende Silikon-Verbindung entsteht. Die Schutzwirkung, die an ihrer wasserabstossenden Eigenschaft leicht kenntlich ist, beginnt schon bei Überzügen von der Dicke weniger Moleküllagen, was für die Anwendung auf Interferenzschichten von entscheidender Wichtigkeit ist, da bei grösseren Dicken die Interferenzbedingungen gestört werden würden.According to the invention, these disadvantages can be avoided. It consists in the production of the finest coatings of known organosilicon compounds on the optical surfaces to be protected, specifically polymerizable compounds of the RSi (OH) (sub) 3 or R (sub) 2Si (OH) (sub) 2 type are particularly suitable , where R is any organic radical. Slightly condensed groups (R (sub) 2Si (sub) 2O (sub) 4) (sub) x or (R (sub) 2SiO) (sub) x are formed as water escapes. It is advisable to proceed in such a way that the desired connection is only made immediately can be formed on the optical surface by, for example, allowing the vapors of the associated halogen compound (in which the corresponding number of halogen atoms are located instead of oxygen) to act on the surface, whereby the relevant silicone compound is formed immediately with the help of the smallest amount of moisture. The protective effect, which is easily recognizable by its water-repellent property, begins with coatings of the thickness of a few molecular layers, which is of decisive importance for the application on interference layers, since the interference conditions would be disturbed with greater thicknesses.

Bei Oberflächen feinster Reuhigkeit bewirkt der Silikonüberzug eine erhebliche Glättung, wodurch die Reinigung von Staub und Schmutz wesentlich erleichtert wird. Die Glattheit lässt sich noch weiter erhöhen bis zu der des polierten Glases, wenn man nach Herstellung des Überzuges die Fläche mit weichem, sauberen Lappen o.dgl. einreibt, wobei offenbar noch bestehende Unebenheiten nivelliert werden. Dieser Vorgang kann gegebenenfalls durch Anwendung geringster Mengen von schmierfähigen Stoffen begünstigt werden.In the case of extremely smooth surfaces, the silicone coating causes considerable smoothing, which makes it much easier to clean dust and dirt. The smoothness can be increased even further up to that of the polished glass if, after the coating has been produced, the surface is covered with a soft, clean cloth or the like. rubs in, apparently leveling any remaining bumps. This process can be promoted by using the smallest amounts of lubricious substances.

Besonders gut bewähren sich die beschriebenen Überzüge auch auf allen optischen Flächen, die aus feuchtigkeits- oder säureempfindlichen Materialien bestehen, wie Alkalihalogenid-Kristalle oder stark hydrolytische oder fleckenempfindliche Gläser. Man behandelt solche Flächen zweckmässig nur ganz kurz und setzt sie unmittelbar darauf einer starken Belüftung aus, um schädliche Wirkungen der freigewordenen Halogenwasserstoffsäure zu vermeiden.The coatings described also prove themselves particularly well on all optical surfaces made of moisture- or acid-sensitive materials, such as alkali halide crystals or strongly hydrolytic or stain-sensitive glasses. It is advisable to treat such surfaces only very briefly and then immediately expose them to strong ventilation in order to avoid the harmful effects of the released hydrohalic acid.

Auch Oberflächenspiegel lassen sich in gleicher Weise ohne Einbusse an Reflexionswirkung schützen.Surface mirrors can also be protected in the same way without any loss of reflective effect.

Ein optisches Element (Prisma) 1, das auf einer seiner Flächen einen feinen Silikonüberzug 2 gemäss der Erfindung aufweist, ist in der Abbildung beispielsweise schematisch wiedergegeben. Der Überzug 2 ist übertrieben dick dargestellt.An optical element (prism) 1, which has a fine silicone coating 2 according to the invention on one of its surfaces, is shown schematically in the figure, for example. The coating 2 is shown exaggeratedly thick.

Claims

1. Protective films for optical surfaces, in particular surfaces having interference layers, consisting of the finest, preferably only a few molecular layers thick, coatings of organosilicon compounds, such as are known, for example, under the name of silicones.

2. Process for producing the films according to claim 1, characterized in that the vapors of the halogen compound belonging to the desired compound, in which the corresponding number of halogen atoms are located in place of the oxygen, are initially allowed to act on the surfaces, with the least amount of assistance The desired silicone compound is created.

3. The method according to claim 2, characterized by a brief treatment and immediately following strong ventilation of the surfaces.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the protective films (after their production) to increase the smoothness with a soft cloth (or the like), if necessary using the smallest amounts of lubricious substances, are rubbed.