DK141976B - Fremgangsmåde til fremstilling af en reflektor med et arrangement af pådampede oxidlag. - Google Patents

Description

(11) FREMLÆ66ELSESSKMFT 141976 DANMARK m ® 02 ® H 01 S 3/08 «(21) Anfgnmg nr. ^391/76 (22) IndtoverM den 2g. Ββρ. 1976 (23) Ubedag 29· Ββρ. 1976 (44) Antegningen fremlagt eg fremtoggetoeetfcrffte*cffent#øg(ortdan 28. Jul. i960

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET ™ PHoritat bagaemt fra dan

2. okt. 1975# 7511581, NL

(71) N.V. PHILIPS* GLQEILAMPENFABRIEKEN, Emmaeingel 29» Eindhoven» NL.

(72) Opfinder: Johannes van der Wal, Enmasingel, Eindhoven, NL: Wil» helmus Adrianos Jacohue GieTens, Emmaeingel» Eindhoven, NL: Johan= nee Maria Marinus gasmans, Emmaeingel, Eindhoven, NL.

(74) FaMnwagtlg undar aagana UelwntMng:

Internationalt Patent-Bureau.

(54) Fremgangsmåde til fremstilling af en reflektor med et arrangement af pådampede oxidlag.

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af en reflektor omfattende en bærer og et heraf båret arrangement af pådampede oxidlag med skiftevis højt og lavt brydningsindeks.

Flerlagsreflektorer reflekterer lys i et givet bølgelængdeområde helt eller delvis og benyttes i et bredt område inden for optikken, for eksempel til smalbåndsinterferensfiltre, spejle til gasudladningsiaeere af høj kvalitet og kondensorspejle til projektører.

Sådanne reflektorer er beskrevet i østrigsk patentbeskrivelse 218.193; i det mindste ét af lagene i disse reflektorer er blevet pådampet fra en blanding af metaller og/eller metaloxider. En sådan blanding består for eksempel af titanoxid blandet med et eller flere grundstoffer fra gruppen indeholdende yttrium, lanthan, cerium og/eller en eller flere forbindelser af 2 141976 disse grundstoffer. I sådanne blandinger er en efteroxidation af lagene efter pådampningen i almindelighed ikke nødvendig, eller der kræves kun en svag efteroxidation, medens pådampning kan udføres hurtigt. Ikke desto mindre viser resultatet ved brug af disse blandinger sig ikke at være helt tilfredsstillende, eftersom lagene har en mindre fordelagtig struktur, dvs. er mere eller mindre porøse, således at reduktion af oxidet, for eksempel med hydrogen, er mulig.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at under pådampningen af i det mindste det sidste lag udgør mængden af anvendt oxid af et grundstof fra gruppe Ila i det periodiske system efter Mendelejeff mellem 1 vægtprocent og 30 vægtprocent af den samlede mængde af anvendte oxider af grundstoffer fra gruppe Ila og IVa.

Opfindelsen er baseret på den erkendelse, at i det mindste ét af de stabiliserende oxider (berylliumoxid, magniumoxid og calciumoxid) skal tilføjes. Molekyler af dette stabiliserende oxid påvirker krystalvæksten, fordi de forefindes både interstitialt og i højere grad ved krystalkorngrænserne. På denne måde fremkommer et lag, som er mindre følsomt over for f.eks. reaktioner med plasmaet i en gasudladningslaser.

Sådanne reflektorer er særligt egnet til brug i gasudladningslasere, eftersom de bidrager til en lang driftslevetid (5000 timer eller derover).

Det stabiliserende oxid, der består af berylliumoxid, calciumoxid og magniumoxid eller en blanding heraf skal udgøre 1 til 30 vægtprocent af den samlede mængde oxider, som anvendes under pådampningen. Det viser sig, at vægtprocenterne af oxider i pådampningsapparatets smeltedigel (digler) ikke behøver at svare til de procenter, der forekommer i laget efter pådampningen. For eksempel indeholder et lag, der er pådampet fra en udgangsblanding indeholdende 5% calciumoxid, 16 til 20 vægtprocent calciumoxid.

Den maksimale stabiliserende effekt opnåedes, når fra 5 til 15 procent af oxidblandingen i pådampningsapparatets smeltedigel bestod af calciumoxid.

Den bedste blanding for pådampning er tilnærmelsesvis 95% titanoxid, suppleret med tilnærmelsesvis 5% calciumoxid.

Lagene kan også påføres ved ionforstøvning i et ionforstøvningsapparat. Styringen af lagenes tykkelse er imidlertid meget vanskeligere ved ionforstøvning end ved pådampning.

Opfindelsen beskrives nærmere i det følgende ved hjælp af udførelseseksempler under henvisning til tegningen, der på skematisk måde viser et snit gennem en reflektor fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Et første lag 2 på en glasbærer 1 består generelt af et lag (H) med et højt brydningsindeks. Efterfølgende lag har skiftevis lavt (L) og højt (H) i.

i U1976

3 X

>· brydningsindeks. Da det sidste lag sædvanligvis har et højt brydningsindeks, vil sådanne reflektorer i almindelighed bestå af et alige antal lag. Glas- eller kvartsbærere vil være hyppigt benyttede. Når to parallelle overflader 3 og 4 K·· betragtes, og kravet er, at de fra disse overflader reflekterede lysstråler skal være i fase for at forstærke hinanden ved interferens, skal den optiske tykkelse af laget 5 fortrinsvis være en fjerdedel af bølgelængden (1/4X) i det pågældende lag. Den mekaniske tykkelse er i dette tilfælde λ/η, favor n er brydningsindeks. , Når der benyttes et stort antal lag, vil successive overflader reflektere lys, og " hver overflade vil forstærke den første refleksion. Det maksimale antal l*g bestemmes af: 1) absorptionen og spredningen i lagmaterialet, og 2) problemer i forbindelse med lagenes ved læengen til bæreren og til hinanden.

Absorptionen og spredningen bestennes også af lagets struktur, der viste sig at blive væsentligt forbedret ved anvendelse af materialer og fremgangsmåden ifølge opfindelsen..

Det første trin ved fremstillingen af sådanne reflektorer er rensning af bæreren, således at det første lags vedfaængen til bæreren forbedres, og nønsket spredning forebygges. Bærerne anbringes derefter i et pfidampningsapparat, hvor de materialer, der skal pådaspes, også forefindes, og opvarmes til en høj temperatur, idet trykket i apparatet er tilnærmelsesvis 10~* torr. Få denne måde pådampes lag med 1/4λ optisk tykkelse (λ er laserlysets bølgelængde) successivt med skiftevis et højt og et lavt brydningsindeks.

Pådampningen kan for eksempel udføres i overensstemmelse med følgende eksempler:

Eksempel 1: 5 g titandioxidpulver blev blandet med 0,25 g calciumeaiid. Denne blanding blev sammenpresset og overført til et pådampningsapperat og blev pidampet sost det 23. lag på en reflektor efter at 22 lag 1 forvejen var pådampet. Lagpakningen barde følgende opbygning:

Lagets nr. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11· Ϊ

Materiale SHLHLHLHLHLH 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 LHLHLHLHLHL H*, hvilket kort skrives som S(HL)H'. ’ S glasbærer H = titanoxid L m siliciumoxid \ i H'= det 23. lag af den ovennævnte blanding af tltandioxid og calciumoxid. *

Spejlet fremstilledes til en He-Ne-laser, der virker ved λ" 632,8 nm. Hvert 141976 4 lag var 1/4λ tykt (optisk tykkelse). En He-Ne-laser omfattende denne reflektor havde en konstant udgangseffekt på 1800 pW i en periode på 4500 timer.

Eksempel 2;

En blanding af 95 vægtprocent zirconiumoxid og 5 vægtprocent calciumoxid blev sammenpresset og fordampet i et pådampningsapparat ved hjælp af en elektronstråle på en for fagmanden kendt måde. Det sidste lag (dvs. laget fjernest fra glasbæreren) af en titanoxid-siliciumoxidreflektor pådampedes under brug af denne blanding. Lagpakningen havde følgende sammensætning: S (HL)11 H* S = glasbærer H = titanoxid L = siliciumoxid H'= det ovennævnte sidste lag.

He-Ne-laseres laservirkning ved λ* 632,8 nm med disse reflektorer blev opretholdt i 2500 timer med en i hovedsagen konstant udgangseffekt på 1600 pW.

Eksempel 3:

Et sidste lag, dvs. laget fjernest fra bæreren, blev pådampet som i eksempel 1, men i dette tilfælde under anvendelse af en blanding af titanoxid og calciumoxid indeholdende 2 vægtprocent calciumoxid. Den resulterende laserreflektor havde et langt liv og en konstant kvalitet.

Eksempel 4:

Et sidste lag blev pådampet som i eksempel 1, men i dette tilfælde under anvendelse af en blanding af zirconiumoxid og magniumoxid indeholdende 2 vægtprocent magniumoxid. Også i dette eksempel havde den resulterende laserreflektor et langt liv og en konstant kvalitet.

Eksempel 5:

Et sidste lag blev pådampet som i eksempel 1, men i dette tilfælde under anvendelse af en blanding af metallisk titan og calciumoxid indeholdende 2 vægtprocent calciumoxid. Resultatet blev også i dette tilfælde et spejl af høj kvalitet.

Den grundlæggende idé i opfindelsen er brugen af en kombination af metaloxider i i det mindste det sidste lag (dvs. laget fjernest fra bæreren), hvilken kombination har et højt brydningsindeks. Denne kombination af metaloxider kan også påføres ved pådampning eller ionforstøvning af en fagmand, ud fra i det mindste ét af metallerne thorium, titan, hafnium og zirconium og i det mindste ét af metaloxiderne berylliumoxid, magniumoxid og calciumoxid i en oxiderende atmos-