JP2965698B2 - マグネシウム膜反射材 - Google Patents
マグネシウム膜反射材Info
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/08—Mirrors
- G02B5/0816—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers
- G02B5/085—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers at least one of the reflecting layers comprising metal
- G02B5/0858—Multilayer 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
- F24S23/82—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors characterised by the material or the construction of the reflector
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の分野 この発明は一般的には高い反射率の反射材に関し、か
つより特定的にはマグネシウム反射材に関する。
つより特定的にはマグネシウム反射材に関する。
光が源または入力段から検出器またはプロセッサ段へ
の多重反射を受ける多くの光学システムがある。その例
としてカメラおよび文献複写機がある。これらのシステ
ムにおいて、可視スペクトル、すなわち約425nmから675
nmにわたってできるだけ高い反射率を有する反射表面を
提供することが望まれている。これらの光学システムの
多くが消費者製品において見出されるので、そのような
反射材は安価でありかつ一般的に制御されない環境にお
いて数年の間それらの高い反射率値を維持可能であるこ
とが好ましい。
の多重反射を受ける多くの光学システムがある。その例
としてカメラおよび文献複写機がある。これらのシステ
ムにおいて、可視スペクトル、すなわち約425nmから675
nmにわたってできるだけ高い反射率を有する反射表面を
提供することが望まれている。これらの光学システムの
多くが消費者製品において見出されるので、そのような
反射材は安価でありかつ一般的に制御されない環境にお
いて数年の間それらの高い反射率値を維持可能であるこ
とが好ましい。
2.先行技術の説明 金属膜反射材 最も一般的なミラーまたは反射材は銀またはアルミニ
ウムの熱−蒸着膜から形成される。それらの新たに堆積
された状態において、可視スペクトルを介するこれらの
膜の反射率は相対的に高いものである。銀反射材のため
の反射率値は400nmの波長での93.9％の最小値から700nm
での98.7％の範囲に及ぶ。アルミニウム膜反射材のため
に、値は400nmで92.6％であり、650nmでは90.7％にかつ
700nmでは88.8％に下がる。
ウムの熱−蒸着膜から形成される。それらの新たに堆積
された状態において、可視スペクトルを介するこれらの
膜の反射率は相対的に高いものである。銀反射材のため
の反射率値は400nmの波長での93.9％の最小値から700nm
での98.7％の範囲に及ぶ。アルミニウム膜反射材のため
に、値は400nmで92.6％であり、650nmでは90.7％にかつ
700nmでは88.8％に下がる。
もしそのような反射表面が保護されないままでいる
と、それらの反射率または反射率値は腐食に起因して早
かれ遅かれ減少する。アルミニウムは自制酸化膜を形成
し、それは520nm、すなわち可視スペクトルの中央部に
おいて反射率が85％から89％の間の或るレベルへ低下す
ることを引起こす。その後、それは安定する。銀膜はそ
れらが黒くなるまで腐食し続けるであろう。それらの外
観はまたシミだらけでかつ斑になる。反射材は透光性の
誘電材料の膜を反射表面上に堆積することによって保護
押され得る。このことは、しかしながら、反射率を減少
させるであろう。
と、それらの反射率または反射率値は腐食に起因して早
かれ遅かれ減少する。アルミニウムは自制酸化膜を形成
し、それは520nm、すなわち可視スペクトルの中央部に
おいて反射率が85％から89％の間の或るレベルへ低下す
ることを引起こす。その後、それは安定する。銀膜はそ
れらが黒くなるまで腐食し続けるであろう。それらの外
観はまたシミだらけでかつ斑になる。反射材は透光性の
誘電材料の膜を反射表面上に堆積することによって保護
押され得る。このことは、しかしながら、反射率を減少
させるであろう。
第２の表面反射材として知られる一般的な家庭用ミラ
ーはそれらがガラスシートを介して観察されるので保護
される。こうして、それらは観察されないミラーの露出
された側をペイント、ラッカーまたは他の金属の厚膜で
覆うことによって保護され得る。しかしながら、そのよ
うな第２の表面反射材で使用される銀膜であっても結局
は腐食してしまうであろう。こうして、銀のミラーはそ
れらがまだ特定の科学的または軍事的応用に使用される
が一般的な家庭の応用にはあまり使用されない。アルミ
ニウムは第２の表面ミラーにおいて今しばしば使用され
る。
ーはそれらがガラスシートを介して観察されるので保護
される。こうして、それらは観察されないミラーの露出
された側をペイント、ラッカーまたは他の金属の厚膜で
覆うことによって保護され得る。しかしながら、そのよ
うな第２の表面反射材で使用される銀膜であっても結局
は腐食してしまうであろう。こうして、銀のミラーはそ
れらがまだ特定の科学的または軍事的応用に使用される
が一般的な家庭の応用にはあまり使用されない。アルミ
ニウムは第２の表面ミラーにおいて今しばしば使用され
る。
スパッタリングにより堆積された部分的に透過する銀
反射材は、また、低い放射率の被覆または除氷被覆とし
て使用される。これらの膜は絶縁ガラス窓空洞または積
層風防ガラスアセンブリにおいて完全に密封され得る。
こうして、腐食の可能性が大いに減少される。
反射材は、また、低い放射率の被覆または除氷被覆とし
て使用される。これらの膜は絶縁ガラス窓空洞または積
層風防ガラスアセンブリにおいて完全に密封され得る。
こうして、腐食の可能性が大いに減少される。
多層誘電反射材 多層誘電干渉スタック（stack）の堆積によって非常
に高い反射率の反射材が生産され得る。これらのスタッ
クは交互に高いかつ低い屈折率（ｎ）の材料の多数の透
光性の膜を含み、ここで各々の膜は特定の設計波長で４
分の１の波長の光学的厚みを有する。レーザ共振空洞の
ためのミラーはこの態様で生産され得る。それらは可視
スペクトルの赤の端部に近い波長で99.9％の高さの反射
率値を有し得る。それらの反射率値はより長いかつより
短い波長で減少する。たとえば、ｎ＝2.35の高い屈折率
の膜およびｎ＝1.38の低い屈折率の膜を有し、すべての
膜が500nmで４分の１の波長の光学的厚みを有する13の
膜構造に関して、99％の反射率またはそれ以上の値はほ
ぼ12nmの波長範囲にわたってのみ維持され得る。
に高い反射率の反射材が生産され得る。これらのスタッ
クは交互に高いかつ低い屈折率（ｎ）の材料の多数の透
光性の膜を含み、ここで各々の膜は特定の設計波長で４
分の１の波長の光学的厚みを有する。レーザ共振空洞の
ためのミラーはこの態様で生産され得る。それらは可視
スペクトルの赤の端部に近い波長で99.9％の高さの反射
率値を有し得る。それらの反射率値はより長いかつより
短い波長で減少する。たとえば、ｎ＝2.35の高い屈折率
の膜およびｎ＝1.38の低い屈折率の膜を有し、すべての
膜が500nmで４分の１の波長の光学的厚みを有する13の
膜構造に関して、99％の反射率またはそれ以上の値はほ
ぼ12nmの波長範囲にわたってのみ維持され得る。
反射範囲は２つまたはそれ以上のスタックを組合せる
ことによって延在され得、そのスタックの厚みは効果的
な反射領域が可視スペクトル全体に重なりかつそれを覆
うように調整される。典型的には、そのような反射材は
25またはそれ以上の膜を必要とする。しかしながら、こ
れらの構造は大きな領域の応用には不経済である。
ことによって延在され得、そのスタックの厚みは効果的
な反射領域が可視スペクトル全体に重なりかつそれを覆
うように調整される。典型的には、そのような反射材は
25またはそれ以上の膜を必要とする。しかしながら、こ
れらの構造は大きな領域の応用には不経済である。
誘電増強反射材 金属、特定的には非常に高い反射率を有するものの反
射率はできるだけ少ない２つの透光性の誘電膜の付加に
よって著しく高められ得る。そのような構造において、
金属膜の隣の誘電膜は低い屈折率を有し、一方で他の誘
電膜は高い屈折率を有する。ハス（Hass）の、「反射光
学のための薄膜状の表面」（Filmed Surfaces for Refl
ecting Optics）、45 J.Opt.Soc.Am.945−52、を参照
されたい。たとえば、新たに堆積されたアルミニウム膜
の反射率は550nmの波長で91.6から約97％へと増加され
得、それは低い屈折率の層、たとえば、フッ化マグネシ
ウム（ｎ＝1.38）および高い屈折率の層、たとえば、二
酸化チタン（ｎ＝2.35）または硫化亜鉛の使用によって
である。第２の対の高いおよび低い誘電層の付加は反射
率値をさらに、すなわち、ほぼ99％にまで増加させるこ
とができる。しかしながら、この構造のコストもまた増
加する。さらに、高い反射率ゾーンの帯域幅は前に説明
されたように制限される。実際、高い反射率のゾーンの
外側で、反射率はベア（bare）金属膜のものよりも少な
い。このことは図１に示され、それは２つ（曲線10）お
よび４つの（曲線12）誘電層を有するアルミニウム反射
材のためのスペクトル応答曲線を示す。ベアアルミニウ
ムの、反射率（曲線14）が比較のために示される。図１
の増強された構造の設計は表１に示される。
射率はできるだけ少ない２つの透光性の誘電膜の付加に
よって著しく高められ得る。そのような構造において、
金属膜の隣の誘電膜は低い屈折率を有し、一方で他の誘
電膜は高い屈折率を有する。ハス（Hass）の、「反射光
学のための薄膜状の表面」（Filmed Surfaces for Refl
ecting Optics）、45 J.Opt.Soc.Am.945−52、を参照
されたい。たとえば、新たに堆積されたアルミニウム膜
の反射率は550nmの波長で91.6から約97％へと増加され
得、それは低い屈折率の層、たとえば、フッ化マグネシ
ウム（ｎ＝1.38）および高い屈折率の層、たとえば、二
酸化チタン（ｎ＝2.35）または硫化亜鉛の使用によって
である。第２の対の高いおよび低い誘電層の付加は反射
率値をさらに、すなわち、ほぼ99％にまで増加させるこ
とができる。しかしながら、この構造のコストもまた増
加する。さらに、高い反射率ゾーンの帯域幅は前に説明
されたように制限される。実際、高い反射率のゾーンの
外側で、反射率はベア（bare）金属膜のものよりも少な
い。このことは図１に示され、それは２つ（曲線10）お
よび４つの（曲線12）誘電層を有するアルミニウム反射
材のためのスペクトル応答曲線を示す。ベアアルミニウ
ムの、反射率（曲線14）が比較のために示される。図１
の増強された構造の設計は表１に示される。
ほとんどの表面増強反射材が１つの誘電層対によって
増強されたアルミニウムを含むということが信じられ
る。より高い質のミラーもまた２つの誘電層対によって
増強されたアルミニウム膜を含んで作られる。１つの誘
電層対の増強ミラーは一般的には425nmおよび675nmの間
で約94％の反射率を有する。２つの誘電層対の増強ミラ
ーは同じ波長の範囲で97％よりも大きな反射率を有す
る。
増強されたアルミニウムを含むということが信じられ
る。より高い質のミラーもまた２つの誘電層対によって
増強されたアルミニウム膜を含んで作られる。１つの誘
電層対の増強ミラーは一般的には425nmおよび675nmの間
で約94％の反射率を有する。２つの誘電層対の増強ミラ
ーは同じ波長の範囲で97％よりも大きな反射率を有す
る。
もし銀がベース膜として使用されると所与の増強に対
するより高い反射率値が得られ得る。しかしながら、そ
のコストおよび腐食の問題に起因して、銀ベースの増強
反射材は一般的に不所望である。
するより高い反射率値が得られ得る。しかしながら、そ
のコストおよび腐食の問題に起因して、銀ベースの増強
反射材は一般的に不所望である。
これら装置およびそれらの設計技法のさらに詳細な説
明が薄膜光学フィルタ（Thin Film Optical Filter
s）、マックレオド（MacLeod）、第２版、第４章、pp.1
38−46;第５章、pp.164−79（1986）に与えられる。
明が薄膜光学フィルタ（Thin Film Optical Filter
s）、マックレオド（MacLeod）、第２版、第４章、pp.1
38−46;第５章、pp.164−79（1986）に与えられる。
マグネシウムのための反射率値 マグネシウムを含むバルク金属の光学定数は39 Ann.
Physik.481（1890）においてドルード（Drude）によっ
て報告された。測定は１つの波長、589nm、のみでのナ
トリウム「Ｄ」線である。マグネシウムに関し、それら
の測定はその波長で93.1％の反射率を示す。
Physik.481（1890）においてドルード（Drude）によっ
て報告された。測定は１つの波長、589nm、のみでのナ
トリウム「Ｄ」線である。マグネシウムに関し、それら
の測定はその波長で93.1％の反射率を示す。
可視スペクトル範囲において蒸着されたマグネシウム
膜のための反射率値はまず最初に26 J.Opt.Soc.Am.122
（1936）においてオブライアン（Ｏ′Bryan）によって
報告された。これらの値は405nmの波長での68％から578
nmの波長での88％に及ぶ。また金属のための光学定数の
源として光学薄膜技術において多くの当業者によって使
用される、アメリカ物理学会（「AIP」）ハンドブック
第３版、第６章、pp.125−55（1982）を参照されたい。
これらの値は、蒸着されたマグネシウムが高い反射率の
反射材に不適当であるということを示す。特定的には、
高い反射率の反射材は可視スペクトルを介して少なくと
も約90％よりも多くの反射率値を有すべきである。
膜のための反射率値はまず最初に26 J.Opt.Soc.Am.122
（1936）においてオブライアン（Ｏ′Bryan）によって
報告された。これらの値は405nmの波長での68％から578
nmの波長での88％に及ぶ。また金属のための光学定数の
源として光学薄膜技術において多くの当業者によって使
用される、アメリカ物理学会（「AIP」）ハンドブック
第３版、第６章、pp.125−55（1982）を参照されたい。
これらの値は、蒸着されたマグネシウムが高い反射率の
反射材に不適当であるということを示す。特定的には、
高い反射率の反射材は可視スペクトルを介して少なくと
も約90％よりも多くの反射率値を有すべきである。
この発明の一般的な目的はアルミニウム反射材よりも
大きな反射率および透光性を有する反射材を提供するこ
とである。
大きな反射率および透光性を有する反射材を提供するこ
とである。
この発明のさらに特定的な目的は少なくとも１つのマ
グネシウムの層および少なくとも約92％の可視スペクト
ルを介する反射率を有する反射材を提供することであ
る。
グネシウムの層および少なくとも約92％の可視スペクト
ルを介する反射率を有する反射材を提供することであ
る。
発明の概要 この発明はアルミニウムと少なくとも約90％のマグネ
シウムとを含む材料の少なくとも１つの層を含む反射材
に向けられる。反射材は可視スペクトルを介して少なく
とも約92％の反射率を有する。材料の層は光反射表面を
規定する。
シウムとを含む材料の少なくとも１つの層を含む反射材
に向けられる。反射材は可視スペクトルを介して少なく
とも約92％の反射率を有する。材料の層は光反射表面を
規定する。
この発明はまた透光性金属層−誘電層フィルタを含む
透光性の、赤外線反射複合膜に向けられる。金属層はア
ルミニウムと少なくとも約90％のマグネシウムとを含み
かつ可視スペクトルにわたって少なくとも92％の反射率
値を有する。
透光性の、赤外線反射複合膜に向けられる。金属層はア
ルミニウムと少なくとも約90％のマグネシウムとを含み
かつ可視スペクトルにわたって少なくとも92％の反射率
値を有する。
マグネシウム金属層は純粋アルゴンガスのような不活
性ガス雰囲気においてDCマグネトロンスパッタリングに
よって堆積され得る。可視スペクトルを介するマグネシ
ウム層の反射率はアルミニウムのものよりも著しく大き
い。マグネシウム層はこうしてその可視反射特性におい
て銀に対してのみ２番目になる。
性ガス雰囲気においてDCマグネトロンスパッタリングに
よって堆積され得る。可視スペクトルを介するマグネシ
ウム層の反射率はアルミニウムのものよりも著しく大き
い。マグネシウム層はこうしてその可視反射特性におい
て銀に対してのみ２番目になる。
図面の簡単な説明 図１は２つおよび４つの誘電層を有する増強アルミニ
ウム反射材のためのスペクトル応答曲線を示すグラフで
ある。
ウム反射材のためのスペクトル応答曲線を示すグラフで
ある。
第２図はベアNBS標準アルミニウムおよびこの発明に
従って新たにスパッタリングされたベアマグネシウム膜
のスペクトル応答を示すグラフである。
従って新たにスパッタリングされたベアマグネシウム膜
のスペクトル応答を示すグラフである。
図３は１つおよび２つの誘電層対によって増強された
この発明のマグネシウム膜のための反射率値を示すグラ
フである。
この発明のマグネシウム膜のための反射率値を示すグラ
フである。
図４は90nmの厚みのマグネシウム膜の透過値および反
射率を示す。
射率を示す。
図５はマグネシウムおよび二酸化チタンを使用する低
いＥシステムのための反射および透過応答曲線を示す。
いＥシステムのための反射および透過応答曲線を示す。
図６はマグネシウムおよび二酸化チタンを使用する５
層の低いＥシステムのための透過および反射応答曲線を
示す。
層の低いＥシステムのための透過および反射応答曲線を
示す。
好ましい実施例の詳細な説明 純粋マグネシウム金属の膜は純粋アルゴンガスの不活
性雰囲気においてスパッタリングされた。これらの膜の
反射率は新しい標準局（NBS）標準アルミニウム膜に対
して測定され、かつそのマグネシウム膜の反射率が可視
スペクトルの大部分を介するアルミニウム膜よりもかな
り高いということが見出された。これらの測定の結果は
図２のスペクトル応答曲線によって示される。曲線18は
ベアNBS標準アルミニウム膜の反射率を示し、かつ曲線2
0は新たにスパッタリングされたベアマグネシウム膜を
示す。
性雰囲気においてスパッタリングされた。これらの膜の
反射率は新しい標準局（NBS）標準アルミニウム膜に対
して測定され、かつそのマグネシウム膜の反射率が可視
スペクトルの大部分を介するアルミニウム膜よりもかな
り高いということが見出された。これらの測定の結果は
図２のスペクトル応答曲線によって示される。曲線18は
ベアNBS標準アルミニウム膜の反射率を示し、かつ曲線2
0は新たにスパッタリングされたベアマグネシウム膜を
示す。
これらの測定から理解され得るように、マグネシウム
膜の反射率は可視スペクトルの中間で95％に接近する。
これは研磨されたマグネシウム金属のための上で説明さ
れたドルードによって報告された値よりも高いものであ
る。
膜の反射率は可視スペクトルの中間で95％に接近する。
これは研磨されたマグネシウム金属のための上で説明さ
れたドルードによって報告された値よりも高いものであ
る。
マグネシウム膜の光学的性質を決定するために、２つ
のマグネシウム膜、一方がおよそ9nmの厚みでありかつ
他方がおよそ220nmの厚みであるものがガラス基板上に
堆積された。これらの膜は反射すると同様に可視光に透
光性のあるものであるように十分に薄いものであった。
これらの膜の光学定数は透過および反射率値を測定する
ことによって決定された。これらの値を使用して、不透
明なマグネシウム膜のための最大の反射率が計算され
た。計算された値は400および700nmの間の波長で0.5％
の範囲内まで不透明なマグネシウム膜に対する測定され
た値と一致した。このことは、測定された高い反射率が
0.5％の精度内で真であることを確かにした。不透明な
マグネシウム膜に対する光学定数および反射率値がオブ
ライアンおよびドルードによる前に報告された値ととも
に表２において示される。
のマグネシウム膜、一方がおよそ9nmの厚みでありかつ
他方がおよそ220nmの厚みであるものがガラス基板上に
堆積された。これらの膜は反射すると同様に可視光に透
光性のあるものであるように十分に薄いものであった。
これらの膜の光学定数は透過および反射率値を測定する
ことによって決定された。これらの値を使用して、不透
明なマグネシウム膜のための最大の反射率が計算され
た。計算された値は400および700nmの間の波長で0.5％
の範囲内まで不透明なマグネシウム膜に対する測定され
た値と一致した。このことは、測定された高い反射率が
0.5％の精度内で真であることを確かにした。不透明な
マグネシウム膜に対する光学定数および反射率値がオブ
ライアンおよびドルードによる前に報告された値ととも
に表２において示される。
非常に薄いマグネシウム膜のための光学定数が不透明
な膜のものと一致するという事実は堆積工程の間にマグ
ネシウムの酸化がほとんどまたは全く起こらないという
ことを示す。
な膜のものと一致するという事実は堆積工程の間にマグ
ネシウムの酸化がほとんどまたは全く起こらないという
ことを示す。
決定され得る限りにおいては、上で説明されたマグネ
シウムの光学的性質を開示しまたはさらに暗示する文献
において報告がなされなかった。この発明のマグネシウ
ム膜はアルミニウムのものよりもかなり大きな可視スペ
クトルを介しての反射率を有する。それらの反射率は銀
のものに接近し、銀は以前に、アルミニウムよりも大き
な可視スペクトルにおける反射率を有する唯一の金属で
あると信じられた。
シウムの光学的性質を開示しまたはさらに暗示する文献
において報告がなされなかった。この発明のマグネシウ
ム膜はアルミニウムのものよりもかなり大きな可視スペ
クトルを介しての反射率を有する。それらの反射率は銀
のものに接近し、銀は以前に、アルミニウムよりも大き
な可視スペクトルにおける反射率を有する唯一の金属で
あると信じられた。
この発明の膜はカリフォルニア州、フェアフィール
ド、エアコ・コーティング・テクノロジー、「インライ
ン」スパッタリングシステムモデルD1において準備され
得る。このシステムは幅１メートルで長さ２メートルに
まで基板を被覆することができる。正常な動作状態の下
でこのシステムにおいて、基板は堆積源であるDCマグネ
トロンスパッタリング陰極の下で絶えず動いて被覆され
る。マグネシウム膜は正常な生産条件の下で準備され得
る。こうして、大きな領域の膜が低いコストで生産され
得る。
ド、エアコ・コーティング・テクノロジー、「インライ
ン」スパッタリングシステムモデルD1において準備され
得る。このシステムは幅１メートルで長さ２メートルに
まで基板を被覆することができる。正常な動作状態の下
でこのシステムにおいて、基板は堆積源であるDCマグネ
トロンスパッタリング陰極の下で絶えず動いて被覆され
る。マグネシウム膜は正常な生産条件の下で準備され得
る。こうして、大きな領域の膜が低いコストで生産され
得る。
スパッタリング源はマグネシウム合金AZ31Bのタイル
を陰極の銅背板上に接着させることによって形成され
た。この合金は約94％のマグネシウムでありかつカリフ
ォルニア州、サンレーモン、10046 ナンタケット（Nan
tucket）ドクター、プラスマテリアル（Plasmaterial
s）から商業的に利用可能である。それは３％のアルミ
ニウム、１％の亜鉛および約0.2％のマンガンまでを含
み得る。この合金の使用はスパッタリングされたマグネ
シウム膜の光学的性質にいずれの特定的な影響も与えな
いと信じられるが、それは膜の酸化抵抗に影響を与え得
る。重要なことに、使用されるいずれかの合金のマグネ
シウム含量は結果として生じるマグネシウム層または膜
が少なくとも約90％の純粋マグネシウムであるようでな
ければならない。
を陰極の銅背板上に接着させることによって形成され
た。この合金は約94％のマグネシウムでありかつカリフ
ォルニア州、サンレーモン、10046 ナンタケット（Nan
tucket）ドクター、プラスマテリアル（Plasmaterial
s）から商業的に利用可能である。それは３％のアルミ
ニウム、１％の亜鉛および約0.2％のマンガンまでを含
み得る。この合金の使用はスパッタリングされたマグネ
シウム膜の光学的性質にいずれの特定的な影響も与えな
いと信じられるが、それは膜の酸化抵抗に影響を与え得
る。重要なことに、使用されるいずれかの合金のマグネ
シウム含量は結果として生じるマグネシウム層または膜
が少なくとも約90％の純粋マグネシウムであるようでな
ければならない。
被覆システムにおける背圧は５×10-6トルであった。
陰極の近傍のスパッタリング圧力は1.03×10-3トルであ
った。スパッタリングガスはアルゴンでありかつガス流
量ガスは１分につき90標準立法センチメートル（sccm）
であった。陰極に与えられる電力は−583Vの電圧で23KW
であった。被覆される基板は所望の厚みを生じるために
適当な線速度で陰極を通過して移動された。
陰極の近傍のスパッタリング圧力は1.03×10-3トルであ
った。スパッタリングガスはアルゴンでありかつガス流
量ガスは１分につき90標準立法センチメートル（sccm）
であった。陰極に与えられる電力は−583Vの電圧で23KW
であった。被覆される基板は所望の厚みを生じるために
適当な線速度で陰極を通過して移動された。
完全な反射材を発生するために十分な厚みの600nmの
厚みの膜が上の状態でかつ１分につき25インチの線速度
で堆積された。9nmの厚みの膜は電力を5KWに減少させか
つ線速度を１分につき200インチに増加させることによ
って生産された。
厚みの膜が上の状態でかつ１分につき25インチの線速度
で堆積された。9nmの厚みの膜は電力を5KWに減少させか
つ線速度を１分につき200インチに増加させることによ
って生産された。
また、RFスパッタリングのようなDCマグネトロンスパ
ッタリング以外の技法によってマグネシウムをスパッタ
リング堆積することによって類似の結果が得られるとい
うことが信じられる。さらに、そのような結果は膜を極
度に低い圧力、すなわち、１×10-7トルよりも少ない圧
力で蒸着させることによって得られ得る。このことはマ
グネシウムが堆積工程の間酸化物を形成することを妨
げ、それによって低い反射率値を防ぐ。
ッタリング以外の技法によってマグネシウムをスパッタ
リング堆積することによって類似の結果が得られるとい
うことが信じられる。さらに、そのような結果は膜を極
度に低い圧力、すなわち、１×10-7トルよりも少ない圧
力で蒸着させることによって得られ得る。このことはマ
グネシウムが堆積工程の間酸化物を形成することを妨
げ、それによって低い反射率値を防ぐ。
マグネシウム膜は反射膜構造においてアルミニウムま
たは銀のための基板として使用され得る。マグネシウム
膜もまた可視透光性の、IR−反射構造、において使用さ
れ得、それは一般的に低い放射率（低いＥ）または太陽
制御被覆と呼ばれる。
たは銀のための基板として使用され得る。マグネシウム
膜もまた可視透光性の、IR−反射構造、において使用さ
れ得、それは一般的に低い放射率（低いＥ）または太陽
制御被覆と呼ばれる。
図２によって示されるように、第１の表面反射材にお
いて、保護されないマグネシウム膜の反射率はNBS標準
アルミニウム膜よりも高い。500nmの波長で、反射率は
およそ92％でのアルミニウムと比較しておよそ94.5％で
ある。
いて、保護されないマグネシウム膜の反射率はNBS標準
アルミニウム膜よりも高い。500nmの波長で、反射率は
およそ92％でのアルミニウムと比較しておよそ94.5％で
ある。
第２の表面反射材のために、上で説明されたスパッタ
リング技法に従って堆積されたマグネシウム膜のための
空気表面へのガラスからの反射率値が約92.2％であろう
ということが期待される。これはアルミニウムの容認さ
れた光学的性質を使用して計算されるように約88.6％の
反射率を有すべきであるアルミニウムよりも大きい。マ
グネシウム膜の反射率は、97.15％よりも高い第２の表
面反射率を有するであろう銀とも比較し得るものであ
る。これらの値はすべて500nmの波長である。
リング技法に従って堆積されたマグネシウム膜のための
空気表面へのガラスからの反射率値が約92.2％であろう
ということが期待される。これはアルミニウムの容認さ
れた光学的性質を使用して計算されるように約88.6％の
反射率を有すべきであるアルミニウムよりも大きい。マ
グネシウム膜の反射率は、97.15％よりも高い第２の表
面反射率を有するであろう銀とも比較し得るものであ
る。これらの値はすべて500nmの波長である。
誘電増強反射材の性能はまたマグネシウム膜の使用に
よって改良され得る。図３は１つ（曲線22）および２つ
（曲線24）の誘電層対によって増強されたマグネシウム
膜のための値を示す。このデータを図１のデータと比較
することによって理解され得るように、２誘電層増強マ
グネシウム反射材の反射率は４誘電層増強アルミニウム
反射材とほぼ同じである。
よって改良され得る。図３は１つ（曲線22）および２つ
（曲線24）の誘電層対によって増強されたマグネシウム
膜のための値を示す。このデータを図１のデータと比較
することによって理解され得るように、２誘電層増強マ
グネシウム反射材の反射率は４誘電層増強アルミニウム
反射材とほぼ同じである。
図３の構造のための設計が表３に示される。屈折率値
の選択は幾分任意である。たとえ異なる厚みおよび僅か
に異なる結果であっても増強を達成するために他の値が
膜の１つまたはそれ以上の代わりに用いられ得る。同様
に、誘電膜の厚みは波長に応答する異なる反射率を発生
するために修正され得る。
の選択は幾分任意である。たとえ異なる厚みおよび僅か
に異なる結果であっても増強を達成するために他の値が
膜の１つまたはそれ以上の代わりに用いられ得る。同様
に、誘電膜の厚みは波長に応答する異なる反射率を発生
するために修正され得る。
スパッタリングされたマグネシウム膜の低い吸収率に
関連するこの発明はさらに重要な含みがある。マグネシ
ウム膜の反射率がアルミニウムよりもかなり高いもので
あるという１つの理由はマグネシウム膜の吸収率がアル
ミニウムよりもかなり少ないということである。こうし
て、可視スペクトルにおける反射率が重要である応用の
ためにマグネシウム膜が高度に反射するのみでなく、薄
膜の形状で、それらはまた同じスペクトル領域において
透光性を有する。このことは実験的に確かめられ、かつ
90nmの厚みのマグネシウム膜の反射（曲線26）および透
過（曲線28）応答が図４に示される。
関連するこの発明はさらに重要な含みがある。マグネシ
ウム膜の反射率がアルミニウムよりもかなり高いもので
あるという１つの理由はマグネシウム膜の吸収率がアル
ミニウムよりもかなり少ないということである。こうし
て、可視スペクトルにおける反射率が重要である応用の
ためにマグネシウム膜が高度に反射するのみでなく、薄
膜の形状で、それらはまた同じスペクトル領域において
透光性を有する。このことは実験的に確かめられ、かつ
90nmの厚みのマグネシウム膜の反射（曲線26）および透
過（曲線28）応答が図４に示される。
可視スペクトルにおけるこの高い透光性の性質は建築
上の応用のためのいわゆる低いＥシステムに特に有用で
ある。それらは薄い、部分的に透過性の金属膜、通常は
銀がその片側上で誘電層と境を接し、膜からの可視反射
率を減少させかつ透光性を増加させるようなシステムで
ある。金属膜は高度に導電性でありかつ赤外線波長で高
い反射率を有するために十分に厚くなければならず、そ
れによってたとえば低いＥ被覆が窓に堆積されるような
建物へと熱を反射しもどすであろう。この型の装置のた
めの設計原理は薄膜光学フィルタ（Thin Film Optical
Filters）、第２版、第７章、pp.295−308（1986）にお
いてマックレオドによって説明される。
上の応用のためのいわゆる低いＥシステムに特に有用で
ある。それらは薄い、部分的に透過性の金属膜、通常は
銀がその片側上で誘電層と境を接し、膜からの可視反射
率を減少させかつ透光性を増加させるようなシステムで
ある。金属膜は高度に導電性でありかつ赤外線波長で高
い反射率を有するために十分に厚くなければならず、そ
れによってたとえば低いＥ被覆が窓に堆積されるような
建物へと熱を反射しもどすであろう。この型の装置のた
めの設計原理は薄膜光学フィルタ（Thin Film Optical
Filters）、第２版、第７章、pp.295−308（1986）にお
いてマックレオドによって説明される。
マグネシウム膜のために測定された光学的性質を使用
して、１つのマグネシウム膜を有する低いＥ層構造の性
能が図５に表わされるように計算された。曲線30は反射
応答曲線でありかつ曲線32は透過応答曲線である。図６
は２つのマグネシウム膜を有する構造の計算された性能
を示す。反射および透過応答曲線34および36の双方がそ
れぞれに示される。
して、１つのマグネシウム膜を有する低いＥ層構造の性
能が図５に表わされるように計算された。曲線30は反射
応答曲線でありかつ曲線32は透過応答曲線である。図６
は２つのマグネシウム膜を有する構造の計算された性能
を示す。反射および透過応答曲線34および36の双方がそ
れぞれに示される。
図５および図６の構造の設計は表４に示される。誘電
材料としての二酸化チタン（TiO2）の選択は幾分任意で
あり、かつ異なる屈折率値を有する他の誘電材料が単独
にまたはそのような構造と組合わされて使用され得ると
いうことが認識される。同様に、誘電および金属膜の厚
みが波長での異なる反射および透過応答を発生するよう
に修正され得るということが理解される。
材料としての二酸化チタン（TiO2）の選択は幾分任意で
あり、かつ異なる屈折率値を有する他の誘電材料が単独
にまたはそのような構造と組合わされて使用され得ると
いうことが認識される。同様に、誘電および金属膜の厚
みが波長での異なる反射および透過応答を発生するよう
に修正され得るということが理解される。
上記から理解され得るように、マグネシウム金属の膜
は可視スペクトル領域におけるアルミニウムよりもより
反射性がありかつより透光性がある。この発明のマグネ
シウム膜は多数の反射および透過光学装置およびフィル
タに組入れられ得る。
は可視スペクトル領域におけるアルミニウムよりもより
反射性がありかつより透光性がある。この発明のマグネ
シウム膜は多数の反射および透過光学装置およびフィル
タに組入れられ得る。
この発明は多数の実施例に関して説明されてきた。こ
の発明は、しかしながら、記載されかつ説明された実施
例に制限されない。むしろ、この発明の範囲は添付の請
求の範囲によって規定される。
の発明は、しかしながら、記載されかつ説明された実施
例に制限されない。むしろ、この発明の範囲は添付の請
求の範囲によって規定される。
フロントページの続き (56)参考文献 米国特許3565671（ＵＳ，Ａ) ソビエト連邦特許1390205（ＳＵ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 5/08 G02B 5/26
Claims (10)
- 【請求項１】反射材であって、アルミニウムと少なくと
も約90％のマグネシウムとの合金を含み、可視光スペク
トルにわたって実質的に少なくとも約92％の反射率値を
有する材料の少なくとも１つの層を含み、前記層が光反
射表面を規定する反射材。 - 【請求項２】反射材であって、アルミニウムと少なくと
も約90％のマグネシウムとの合金を含み可視スペクトル
にわたって少なくとも約92％の反射率値を有する材料の
少なくとも１つのスパッタリング堆積された層を含み、
前記層が光反射表面を規定する反射材。 - 【請求項３】前記反射材が第１の表面反射材である、請
求項１または２に記載の反射材。 - 【請求項４】前記反射材が第２の表面反射材である、請
求項１または２に記載の反射材。 - 【請求項５】前記反射材が誘電増強反射材である、請求
項１または２に記載の反射材。 - 【請求項６】マグネシウムを含む前記層が不活性ガス雰
囲気においてスパッタリング堆積される、請求項２に記
載の反射材。 - 【請求項７】前記不活性ガスがアルゴンである、請求項
６に記載の反射材。 - 【請求項８】透光性の赤外線反射複合膜であって、透光
性の金属層−誘電層フィルタを含み、前記金属層がアル
ミニウムと少なくとも約90％のマグネシウムとの合金か
らなり、かつ可視光スペクトルにわたって実質的に少な
くとも約92％の反射率値を有する膜。 - 【請求項９】前記マグネシウムを含む層が不活性ガス雰
囲気においてスパッタリング堆積される、請求項８に記
載の膜。 - 【請求項１０】前記マグネシウムを含む層が透光性の基
板上でスパッタリング堆積される、請求項９に記載の
膜。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US454,749 | 1982-12-30 | ||
| 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 |
|---|---|
| JPH05502738A JPH05502738A (ja) | 1993-05-13 |
| JP2965698B2 true JP2965698B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=23805917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3503254A Expired - Fee Related JP2965698B2 (ja) | 1989-12-20 | 1990-12-20 | マグネシウム膜反射材 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5022726A (ja) |
| EP (1) | EP0509050B1 (ja) |
| JP (1) | JP2965698B2 (ja) |
| AT (1) | ATE137341T1 (ja) |
| CA (1) | CA2071913A1 (ja) |
| DE (1) | DE69026722T2 (ja) |
| DK (1) | DK0509050T3 (ja) |
| ES (1) | ES2089186T3 (ja) |
| GR (1) | GR3020561T3 (ja) |
| WO (1) | WO1991009329A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| 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 (en) * | 1999-09-03 | 2001-03-07 | Alcatel | Method for processing conductive layer structures and devices including such conductive layer structures |
| 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)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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