KR101143804B1 - 중간 굴절률의 광학 층을 제조하기 위한 증착 물질 - Google Patents

중간 굴절률의 광학 층을 제조하기 위한 증착 물질 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산화알루미늄, 및 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및/또는 산화이테르븀을 포함하는, 중간 굴절률의 광학 층을 제조하기 위한 증착 물질, 이의 제조 방법, 및 이의 용도에 관한 것이다.

Description

중간 굴절률의 광학 층을 제조하기 위한 증착 물질{EVAPORATION MATERIAL FOR THE PRODUCTION OF AVERAGE REFRACTIVE OPTICAL LAYERS}
본 발명은 산화알루미늄 및 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및/또는 산화이테르븀을 포함하는 중간 굴절률의 광학 층을 제조하기 위한 증착(vapor-deposition) 물질에 관한 것이다.
표면 보호를 위해 또는 특정 광학 특성을 달성하기 위하여, 광학 구성요소에는 통상적으로 얇은 코팅이 제공된다. 이들 광학 구성요소는 예를 들어 광학 렌즈, 안경 렌즈; 카메라, 쌍안경 또는 다른 광학 기구용 렌즈; 빔 분할장치, 분광기, 거울, 창유리 등을 포함한다.
경화에 의해 및/또는 기계적, 화학적 또는 환경적 영향에 의한 손상에 대한 화학적 내성을 증가시킴으로써 상기 표면을 처리하기 위하여 코팅을 사용할 수 있다. 그러나, 많은 경우, 이러한 표면 코팅의 목적은 특히 안경 렌즈, 카메라 렌즈 등에 적용되는 감소된 반사율이다. 그러나, 증가된 반사율이 요구되는 용도, 또는 예컨대 간섭 거울, 빔 분할장치, 열 필터 또는 저온-광 거울을 제조하는 경우와 같이 한정된 굴절률 또는 흡수 특성을 가져야 하는 광학 층들이 있다. 일반적으로 적합한 코팅 물질, 다양한 층 두께 및 적절한 경우 상이한 굴절률을 갖는 상이한 물질을 포함하는 단일층 또는 다층 구조를 선택함으로써 이들 층의 최적 특성을 설정한다. 따라서, 예컨대 반사-감소 코팅에서는, 전체 가시광 스펙트럼에 걸쳐 반사율을 1% 미만으로 감소시킬 수 있다.
특히 SiO2, TiO2, ZrO2, MgO, Al2O3 같은 산화물을 포함할 뿐만 아니라 MgF2 같은 플루오르화물 및 이들 성분의 혼합물을 포함하는 상이한 물질의 박층을 도포함으로써 상기 언급된 코팅 층을 제조할 수 있음은 공지되어 있다.
여기에서, 코팅 물질은 표적 광학 특성에 따라, 또한 물질의 가공 특성에 따라 선택된다.
통상적으로 고진공 증착 공정을 이용하여 광학 기판을 코팅시킨다. 여기에서는, 먼저 기판 및 증착 성분을 함유하는 플라스크를 적합한 고진공 증착 장치에 놓고, 장치를 후속 배기시킨 다음, 가열 및/또는 전자빔 충격에 의해 증착 성분을 증발시켜, 증착 물질을 박층의 형태로 기판 표면에 침착시킨다. 상응하는 장치 및 공정은 통상적인 종래 기술이다.
한정된 성분만이 통상 1.6 내지 1.9의 굴절률을 갖는 중간 굴절률의 층을 제조하는데 적합한 것으로 공지되어 있다. 사용되는 출발 물질은 예를 들어 알루미늄, 마그네슘, 이트륨, 란탄 및 프라세오디뮴의 산화물 뿐만 아니라 플루오르화세륨, 플루오르화란탄 또는 이들의 혼합물이다.
그러나, 중간 굴절률의 층을 제조하는데 사용되는 바람직한 출발 물질은 산화알루미늄이다.
이들 물질이 그 자체로 중간 굴절률의 층을 제조하는데 적합함에도 불구하고, 이들은 이들의 실제 사용을 더욱 곤란하게 만드는 여러 단점을 갖는다.
따라서, 이들 성분은 예를 들어 높은 융점과 비점(이들은 흔히 서로 근접함)을 갖는다. 그러나, 이용가능성을 개선시키기 위해서는, 증발을 개시시키기 전에 출발 물질을 완전히 용융시킬 필요가 있는데, 이는 이러한 방식으로만이 균일하고 적절한 증발속도를 보장할 수 있기 때문이다. 이는 균질하고 두께가 균일한 층을 침착시키는데 있어서의 선행조건이다.
그러나, 산화마그네슘 및 산화이트륨은 통상적인 작업 조건하에서 완전히 용융되지 않으며, 예를 들어 산화이트륨의 승화 경향 때문에 전부 증발시키기 어렵다. 이는 이들로 제조된 층이 통상 층 두께 면에서 변동을 나타냄을 의미한다. 산화마그네슘 및 산화란탄을 사용하면, 증착시, 수분을 흡수하고 따라서 불안정해지는 다공성 층을 형성시키게 된다. 또한, MgO는 습한 공기로부터의 CO2와 카본에이트의 형태로 결합한다. 플루오르화세륨 및 플루오르화란탄은 또한 필요한 경도 및 내구성을 갖지 않는 불균질한 층을 형성한다.
1.7 내지 1.8의 굴절률이 필요한 특정 용도의 경우에는, 예컨대 산화알루미늄(n=1.63) 및 산화이트륨(n=1.85)을 순수한 형태로 사용할 수 없다.
이 때문에, 적합한 첨가제에 의해 기제 물질의 융점을 감소시키고자 하는 시 도가 다수 이루어져 왔다. 동시에, 첨가제를 첨가함으로써 굴절률을 특정하게 설정할 수도 있다.
그러나, 첨가될 물질을 선택할 때, 광범위한 복사선 스펙트럼에서 흡수를 나타내지 않거나 상당한 흡수를 나타내지 않는 물질만이 적합함에 주목해야 한다. 이 때, 근적외선으로부터 가시광 스펙트럼 영역을 거쳐 근 UV 파장 범위(약 200nm 이하)까지의 흡수가 일어나지 않는 것이 특히 중요하다. 이와 같은 이유로, 예컨대 산화프라세오디뮴 및 산화네오디뮴은 이 범위에서 최대 흡수를 갖기 때문에 첨가제로서 적합하지 않다.
그러나, 혼합된 시스템은 많은 경우에 불일치되는 방식으로 증발하기(즉, 이들의 조성이 증발 과정동안 변화됨) 때문에 혼합된 시스템의 사용은 다른 이유로 인해 곤란한 것으로 입증된다. 그러나, 침착된 층의 조성도 그와 함께 변화된다. 생성된 불균질 층은 더 이상 재현성 있는 균일한 굴절률을 갖지 않는다. 이 문제점은 통상적인 바와 같이 다수의 층을 포함하는 층 시스템을 기판에 도포하는 경우에 그 정도가 커지는 것으로 보인다.
US 3,934,961 호는 기판상의 제 1 층이 산화알루미늄 및 산화지르코늄으로 구성되는 3층 반사 방지 코팅을 개시한다. 따라서, 층을 1.63 내지 1.75의 중간 굴절률로 설정할 수 있다. 이러한 유형의 층은 가시광 스퍽트럼 영역에서 흡수를 나타내지는 않지만, 실제로는 금속 산화물이 불일치되게 증발하여 불균질한 층을 생성시키는 것으로 밝혀졌다.
DE-A 42 19 817 호에는 화학식 La1-xAl1+xO3(여기에서, x는 0 내지 0.84임)의 화합물로 구성되는 중간 굴절률의 광학 층을 제조하기 위한 증착 물질이 기재되어 있다. 산화란탄과 산화알루미늄의 혼합물로부터 이 화합물을 제조한다. 그러나, 산화란탄이 함유됨으로써 습한 대기에 대한 감수성이 증가된다(산화란탄이 수분을 흡수하기 때문에). 따라서, 수반되는 가공상의 문제점을 최소화시키기 위하여, 증착 물질을 제조하는 동안 가능한한 빨리, 또한 후에 증착 물질을 가공하는 동안 복잡한 수단을 취해야 한다. 그러나, 형성된 층은 어느 경우에나 높은 대기 습도에서 불안정하다. 또한, 란탄은 감마 방사체로서 작용하는 천연 방사성 동위원소이며, 전술한 화합물로부터 제조된 광학 층에서 민감한 구성요소(예: 검출기)에 결함 및 손상을 야기할 수 있다. 다른 단점은 혼합물을 증발 전에 1600℃ 이상의 소결 온도에 노출시켜야 하는 것으로, 이 경우 이용되는 설비 및 장치(예: 용융 도가니 및 가열 코일)에 손상을 야기할 수 있다.
일본 특허 공개 JP-A-2000-171609 호에 따라, 중간 굴절률의 층을 제조하는데 화학식 Sm1-xAl1+xO3(여기에서, -1 < x < 1임)의 화합물을 사용한다. 이 물질은 증발동안 그 조성이 변화되지 않지만, 약 400nm의 파장에서 사마륨 이온에 의한 흡수 밴드를 갖는데, 이로 인해 가시광 스펙트럼 영역을 초과한 사용, 특히 자외선 스펙트럼 영역에서의 사용이 제한된다. 또한, 사마륨은 또한 15%의 높은 상대 도수로 발생되는 천연 방사성 동위원소를 갖고, 알파 방사체로서 마찬가지로 상기 이미 기재된 단점을 갖는다. 혼합물을 소결시키기 위하여, 약 1500℃의 온도가 필요 하다.
란탄족으로부터의 다른 원소의 산화물이 광학 층의 개별 성분으로서 사용된다.
그러므로, 예컨대 US 4,794,607 호는 산화가돌리늄의 반사 방지 층을 가질 수 있는 반도체 레이저를 기재하고 있다. 산화알루미늄의 얇은 중간층이 산화가돌리늄 층의 레이저로의 접착을 증가시킨다. 산화가돌리늄 층으로 달성될 수 있는 굴절률은 기재되어 있지 않다.
DE-A 33 35 557 호는 반사율 감소를 위해 다층 시스템중의 층에 산화이테르븀을 포함할 수 있는, 약 1.6의 굴절률을 갖는 합성 수지 렌즈를 개시한다. 이 산화이테르븀 층으로 달성될 수 있는 굴절률은 언급되어 있지 않다. 산화이테르븀과 다른 물질의 혼합물도 기재되어 있지 않다.
본 발명의 목적은, 높은 내구성을 갖고, 수분, 산 및 알칼리에 대해 민감하지 않으며, 방사능이 낮고, 넓은 스펙트럼 범위에서 투명하고 비-흡수성이며, 용융 및 증발동안 원래의 조성이 변화되지 않으며, 낮은 소결 온도를 필요로 하며, 또한 이들 특성에 의해 굴절률이 1.7 내지 1.8로 특이적으로 설정될 수 있는 전술한 특성을 갖는 중간 굴절률의 층을 수득할 수 있는, 중간 굴절률의 광학 층을 제조하기 위한 증착 물질을 제공하는 것이었다.
산화알루미늄, 및 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진 군으로부터의 하나 이상의 화합물을 포함하는, 중간 굴절률의 광학 층을 제조하기 위한 증착 물질에 의해, 본 발명에 따른 목적이 달성된다.
또한, 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진 군으로부터의 하나 이상의 화합물을 산화알루미늄과 혼합하고, 이 혼합물을 압축 또는 현탁, 성형 및 후속 소결시키는, 중간 굴절률의 광학 층을 형성시키기 위한 증착 물질의 제조 방법에 의해, 본 발명에 따른 목적이 달성된다.
또한, 본 발명은 중간 굴절률의 광학 층을 형성시키기 위한, 산화알루미늄, 및 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진 군으로부터의 하나 이상의 화합물을 포함하는 증착 물질의 용도에 관한 것이다.
본 발명에 따른 증착 물질은 산화알루미늄, 및 산화가돌리늄(Gd2O3), 산화다이스프로슘(Dy2O3) 및 산화이테르븀(Yb2O3)으로 이루어진 군으로부터의 하나 이상의 화합물을 포함한다. 여기에서 혼합물의 몰 조성은 증착 물질에 의해 형성될 수 있는 층의 굴절률을 결정한다. 순수한 산화알루미늄은 약 1.63의 굴절률을 갖는 층을 생성시킨다. 이는 1.7 내지 1.8의 굴절률이 필요한 특정 용도에 대해 너무 낮다. 순수한 산화가돌리늄 층, 순수한 산화다이스프로슘 층 또는 순수한 산화이테르븀 층의 굴절률은 층 두께 및 적용 방법에 따라 1.55 내지 1.85로 변화한다. 따라서, 이들 성분을 첨가하면 대부분의 경우 굴절률이 순수한 산화알루미늄 층에 비해 높아질 수 있다.
따라서, 혼합물의 몰 조성은 필요한 굴절률에 따라 설정된다. 이는 넓은 한도 내에서 변화될 수 있으며, 2원 혼합물의 경우 1:99 내지 99:1(몰%)이다. 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진 군으로부터의 화합물이 복수개로 사용되는 경우, 각 구성성분은 3원 혼합물의 경우 98몰% 이하의 양으로, 4원 혼합물의 경우 97몰% 이하의 양으로 존재할 수 있다.
산화알루미늄 20 내지 80몰%, 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진 군으로부터의 하나 이상의 화합물 80 내지 20몰%의 비율, 특히 40:60 내지 60:40의 비가 특히 바람직하다.
목적하는 굴절률을 바람직하게는 1.7 내지 1.8의 범위로 신뢰성 있게 설정하는 외에, 이 혼합물은 또한 알루미늄 층이 더욱 용이하게 구입가능하고 덜 비싸기 때문에, 순수한 산화가돌리늄 층, 순수한 산화다이스프로슘 층 또는 순수한 산화이테르븀 층에 비해 적지 않은 경제적 이점도 제공한다.
산화알루미늄 및 산화가돌리늄 및/또는 산화다이스프로슘 및/또는 산화이테르븀의 3원 또는 4원 혼합물의 사용은 굴절률의 정밀한 조절에 바람직할 수 있다. 따라서, 설정될 수 있는 1.6 내지 1.9 범위의 중간 굴절률의 변화 폭이 증가된다.
소정 범위의 굴절률을 갖는 층을 생성시킬 수 있는 가능성 외에, 본 발명에 따른 증착 물질은 또한 다수의 추가적인 이점도 갖는다. 이들이 혼합물이긴 하지만, 이들은 일치되게 증발한다(즉, 이들의 조성이 증발 과정동안 본질적으로 변화되지 않고 보유됨). 따라서, 중간 굴절률의 균질한 층이 재현성 있게 형성될 수 있다. 이는, 상이한 굴절률의 물질을 갖는 다층 시스템이 한 층씩 차례로 침착되는 경우에 특히 유리하다. 그렇지 않으면, 다수의 중간 굴절률의 층을 통해, 처음에 계산된 시스템 값으로부터의 상당한 편차가 야기된다.
수득되는 광학 층은 넓은 스펙트럼 범위, 즉 약 250nm 내지 약 7㎛에 걸쳐 투명하고, 이 범위에서 매우 낮은 흡수율만을 갖는다. 특히 가시광 스펙트럼 영역에서, 이들은 흡수를 전혀 나타내지 않는다. 이 때문에, 이들이 편광 빔 분할장치 및 이색성(dichroic) 필터에 사용되기에 특히 적합해진다.
더욱이, 본 발명에 따른 증착 물질은 개선된 내구성을 가지며, 이는 주로 온난다습한 환경에서 긍정적인 효과를 갖는다. 출발 물질이 대기의 습도에 대해 안정하기 때문에, 이들은 취급하기 간단하며, 증착 물질의 제조 및 추가적인 가공 동안 특별한 보호 수단을 취하지 않아도 된다. 또한, 이들 물질로 제조된 광학 층은 온난다습한 대기에서, 또한 산 및 알칼리에 대해 높은 안정성을 가짐을 특징으로 한다.
본 발명의 증착 물질의 다른 이점은 사용되는 성분이 방사성 동위원소를 갖지 않는 것이다. 따라서, 증착 물질 자체는 물론, 이들로 제조된 층도 방사능을 방출하지 않는다. 이는, 안전 수단이 불필요하고, 층과 접촉하게 되는 광학 구성요소 또는 검출기에 대한 손상이 예상되지 않음을 의미한다.
산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진 군으로부터의 하나 이상의 화합물과 산화알루미늄을 혼합하고, 이 혼합물을 압축 또는 현탁, 성형 및 후속 소결시키는 방법에 의해, 본 발명에 따른 증착 물질을 제조한다.
여기에서, 출발 성분의 몰 혼합비는 혼합물이 도포되는 층의 표적 굴절률에 따라 달라지며, 넓은 범위 내에서 변화될 수 있는데, 즉 2원 혼합물의 경우 1:99 내지 99:1몰%로, 또한 3원 혼합물의 산화물중 하나의 경우 98몰% 이하의 비율 및 4원 혼합물의 경우 97몰% 이하의 비율로 변화할 수 있다.
산화알루미늄 20 내지 80몰%, 및 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진 군으로부터의 하나 이상의 화합물 80 내지 20몰%의 비율, 특히 40:60 내지 60:40의 비가 특별히 유리하다.
성분을 서로 긴밀하게 혼합한 다음, 그 자체로 공지되어 있는 적합한 압축 수단에 의해 압축 및 성형시킨다. 그러나, 적합한 담체 매질중 혼합된 성분의 현탁액을 제조하고, 이를 성형 및 후속 건조시킬 수도 있다. 적합한 담체 매질은 예컨대 물이며, 필요한 경우 여기에 폴리비닐 알콜, 메틸셀룰로즈 또는 폴리에틸렌 글라이콜 같은 결합제, 및 원하는 경우 예컨대 습윤제 또는 소포제 같은 보조제를 첨가한다. 현탁 공정 후에 성형시킨다. 여기에는, 압출, 사출 성형 또는 분무 건조 같은 다양한 공지 기법이 이용될 수 있다. 수득된 성형체를 건조시키고, 예컨대 연소시킴으로써 결합제를 제거한다. 이는 혼합물의 취급 및 칭량을 더욱 용이하게 하기 위해 수행되며, 이에 따라 혼합물이 연속식 증착 공정에 더욱 이용하기 쉬워진다. 그러므로, 혼합물이 전환된 성형체는 한정되지 않는다. 적합한 성형체는 간단한 취급 및 우수한 칭량을 용이하게 하는 모든 성형체로서, 이는 특히 본 발명에 따른 증착 물질로 기판을 연속 코팅할 때 및 이러한 목적으로 필요한 보급 공정에서 특수한 역할을 한다. 따라서, 바람직한 성형체는 다양한 태블릿 성형체, 펠렛, 디스크, 원뿔대, 그레인(grain) 또는 과립, 로드 또는 비드이다.
성형된 혼합물을 후속 소결시킨다. 여기에서, 소결 공정은 다양한 조건하에서 수행될 수 있다. 일반적으로는, 본 발명에 따른 증착 물질을 공기중에서 소결시킨다. 그러나, 감압하에서, 또는 불활성 기체(예: 아르곤)하에서 소결 공정을 수행할 수도 있다. 필요한 소결 온도가 몇몇 경우 종래 기술로부터의 중간 굴절률의 층에 적합한 다른 증착 물질보다 상당히 더 낮은 것이 특히 유리하다. 이들은 공기 중에서, 또는 감압하에서, 또는 불활성 기체하에서, 약 1300 내지 1600℃이다. 이들 상당히 낮은 온도로 인해, 예컨대 용융 도가니 및 가열 코일 같은 설비 및 장치의 열 부하가 더 낮아진다(이는 이들의 수명이 길어짐을 의미함).
형성된 성형 및 소결된 생성물은 저장, 수송 및 증발 장치로의 도입 동안 그의 형상을 유지하고, 전체 후속 용융 및 증발 공정 동안 조성 면에서 안정하다.
소결 및 냉각 후, 본 발명에 따른 증착 물질은 1.6 내지 1.9의 굴절률을 갖는 중간 굴절률의 광학 층을 형성하기 위하여 즉시 사용가능하다.
본 발명에 따른 증착 물질을 사용하여, 예컨대 다양한 유리 또는 플라스틱 같은 공지의 적합한 물질로 구성될 수 있고 창유리, 분광기, 시이트, 성형 기판(예: 렌즈, 안경 렌즈, 카메라 렌즈 등)의 형상인 모든 적합한 기판을 코팅시킬 수 있다. 이들의 특성, 크기, 형상, 물질 및 표면 품질은 한정되지 않으며, 기판이 장치 내로 도입될 수 있고 장치 내에서 우세한 온도 및 압력 조건하에서 안정하게 유지되어야 하기 때문에, 코팅 장치에서의 기판의 이용가능성에 의해서만 제한된다.
코팅 작업 전에 또한 코팅 작업 동안 기판을 가열하여 증착 물질이 예열된 기판과 접촉하도록 하는 것이 유리한 것으로 입증되었다. 그러나, 이 수단은 공지 기술로부터 그 자체로 공지되어 있는 것이다.
이용되는 증착 방법은 통상 증발 도가니 또는 증발 보트로 알려져 있는 적합한 플라스크 내의 증착 물질을 코팅될 기판과 함께 진공 장치 내로 도입하는 고진공 증착 방법이다.
이어, 장치를 배기시키고, 가열 및/또는 전자빔 충격에 의해 증착 물질의 증발을 야기시킨다. 증착 물질은 박층의 형태로 기판상에 침착된다.
증발 동안, 층의 완전한 산화를 보장하기 위하여 산소를 첨가할 수 있다. 뿐만 아니라, 층의 밀도를 증가시키고 특히 가열되지 않은 기판으로의 접착력을 개선시키기 위하여, 코팅 작업 동안 기판의 이온 충격(이온 보조 침착, 플라즈마 보조 침착)을 수행할 수 있다.
다수의 층을, 흔히 기판상에 한 층씩 교대로 침착시킨다. 개별 층의 굴절률을 적합하게 선택함으로써, 전체 시스템의 반사율 감소, 반사율 증가 또는 소정 굴절률의 설정 같은 목적하는 광학 특성을 특수하게 설정할 수 있다. 그러나, 광학 기판 상에 이러한 유형으로 다층을 배열시키는 것은 일정 기간동안 공지되어 왔고, 흔히 이용되고 있다.
본 발명에 따른 증착 물질을 사용하여, 넓은 스펙트럼 범위에서 비흡수성이고, 투명하고 균질하며, 약 1.6 내지 약 1.9의 중간 굴절률을 갖고, 온난다습한 환경에서 또한 산 및 알칼리에 대해 안정하며, 방사선을 방출하지 않는, 적합한 기판상의 중간 굴절률의 접착성 광학 층을 제조할 수 있다.
이하, 다수의 실시예에 의해 본 발명을 설명하지만, 이들로 제한되지는 않는다.
실시예 1:
Al2O3와 Dy2O3의 혼합물
산화알루미늄 21.11g(50몰%)과 산화다이스프로슘 77.21g(50몰%)을 균질한 혼합물이 형성될 때까지 서로 긴밀하게 혼합한다. 이 혼합물을 태블릿으로 성형하고, 이를 1300℃에서 공기 중에서 4시간동안 소결시킨다. 냉각시킨 후, 태블릿을 전자빔 증발기, 예컨대 레이볼드(Leybold) A700Q 장치의 도가니 내로 도입한다. 석영 유리 및 안경 크라운 유리 BK7의 정제된 기판을 장치의 기판 홀더 내로 도입한다. 장치를 2×10-3Pa의 압력으로 배기시킨다. 기판을 약 300℃로 가열한다. 이어, 완전 산화를 달성하기 위하여, 산소를 2×10-2Pa의 압력으로 장치 내로 도입한다. 이어, 증착 물질의 태블릿을 약 2100℃의 증발 온도로 가열하고, 약 280nm의 두께를 갖는 층을 기판상에 증착시킨다. 진동 석영 층 두께 측정 기기를 이용하여 층 두께를 결정한다. 냉각시킨 다음, 공기가 범람하도록 장치 내로 공기를 도입하고, 코팅된 기판을 제거한다. 분광 광도계를 사용하여 투과 및 반사 스펙트럼을 측정하고, 그로부터 층 두께 및 굴절률을 계산한다. 가해진 층은 균질하고, 500nm의 파장에서 1.70의 굴절률을 갖는다. 300 내지 900nm에서의 흡수율은 1% 미만인 것으로 결정된다.
실시예 2:
Al2O3와 Yb2O3의 혼합물
산화알루미늄 20.11g(50몰%)과 산화이테르븀 81.57g(50몰%)을 균질한 혼합물이 형성될 때까지 서로 긴밀하게 혼합한다. 이 혼합물을 태블릿으로 성형하고, 이를 1300℃에서 공기 중에서 4시간동안 소결시킨다. 이어, 냉각시킨 태블릿을 전자빔 증발기, 예컨대 레이볼드 A700Q 증착 장치의 도가니 내로 도입한다. 석영 유리 및 안경 크라운 유리 BK7의 정제된 기판을 장치의 기판 홀더 내로 도입한다. 장치를 2×10-3Pa의 압력으로 배기시킨다. 기판을 약 300℃로 가열한다. 이어, 산소를 2×10-2Pa의 압력으로 장치 내로 도입한다. 증착 물질의 태블릿을 2100℃의 증발 온도로 후속 가열하고, 약 280nm의 두께를 갖는 층을 기판상에 증착시킨다. 냉각시킨 다음, 공기가 범람하도록 장치 내로 공기를 도입하고, 코팅된 기판을 제거한다. 분광 광도계를 사용하여 투과 및 반사 스펙트럼을 측정하고, 그로부터 층 두께 및 굴절률을 계산한다. 가해진 층은 균질하고, 500nm의 파장에서 1.76의 굴절률을 갖는다. 300 내지 900nm에서의 흡수율은 1% 미만인 것으로 결정된다.
실시예 3:
Al2O3와 Gd2O3의 혼합물
산화알루미늄 21.56g(50몰%)과 산화가돌리늄 76.67g(50몰%)을 균질한 혼합물이 형성될 때까지 서로 긴밀하게 혼합한다. 이 혼합물을 태블릿으로 성형하고, 이 를 1300℃에서 공기 중에서 4시간동안 소결시킨다. 냉각시킨 후, 태블릿을 레이볼드 A700Q 증착 장치 내의 전자빔 증발기의 도가니 내로 도입한다. 석영 유리 및 안경 크라운 유리 BK7의 정제된 기판을 장치의 기판 홀더 내로 도입한다. 장치를 2×10-3Pa의 압력으로 배기시킨다. 기판을 약 300℃로 가열한다. 이어, 산소를 2×10-2Pa의 압력으로 장치 내로 도입한다. 증착 물질의 태블릿을 약 2100℃의 증발 온도로 후속 가열하고, 약 240nm의 두께를 갖는 층을 기판상에 증착시킨다. 냉각시킨 다음, 공기가 범람하도록 장치 내로 공기를 도입하고, 코팅된 기판을 제거한다. 분광 광도계를 사용하여 투과 및 반사 스펙트럼을 측정하고, 그로부터 층 두께 및 굴절률을 계산한다. 가해진 층은 균질하고, 500nm의 파장에서 1.71의 굴절률을 갖는다. 300 내지 900nm에서의 흡수율은 1% 미만인 것으로 결정된다.
실시예 4:
Al2O3와 Yb2O3의 혼합물
산화알루미늄 14.46g(40몰%)과 산화이테르븀 83.65g(60몰%)을 균질한 혼합물이 형성될 때까지 서로 긴밀하게 혼합한다. 이 혼합물을 태블릿으로 성형하고, 이를 1300℃에서 공기 중에서 4시간동안 소결시킨다. 냉각시킨 후, 태블릿을 레이볼드 A700Q 증착 장치 내의 전자빔 증발기의 도가니 내로 도입한다. 석영 유리 및 안경 크라운 유리 BK7의 정제된 기판을 장치의 기판 홀더 내로 도입한다. 장치를 2×10-3Pa의 압력으로 배기시킨다. 기판을 약 300℃로 가열한다. 이어, 산소를 2 ×10-2Pa의 압력으로 장치 내로 도입한다. 증착 물질의 태블릿을 약 2100℃의 증발 온도로 후속 가열하고, 약 240nm의 두께를 갖는 층을 기판상에 증착시킨다. 냉각시킨 다음, 공기가 범람하도록 장치 내로 공기를 도입하고, 코팅된 기판을 제거한다. 분광 광도계를 사용하여 투과 및 반사 스펙트럼을 측정하고, 그로부터 층 두께 및 굴절률을 계산한다. 가해진 층은 균질하고, 500nm의 파장에서 1.80의 굴절률을 갖는다. 300 내지 900nm에서의 흡수율은 1% 미만인 것으로 결정된다.
실시예 5:
Al2O3, Dy2O3 및 Gd2O3의 혼합물
산화알루미늄 21.7중량%(50몰%), 산화다이스프로슘 39.69중량%(25몰%) 및 산화가돌리늄 38.57중량%(25몰%)를 균질한 혼합물이 형성될 때까지 서로 긴밀하게 혼합한다. 이 혼합물을 태블릿으로 성형하고, 이를 1500℃에서 공기 중에서 4시간동안 소결시킨다. 냉각시킨 후, 태블릿을 레이볼드 L560 증착 장치 내의 전자빔 증발기의 도가니 내로 도입한다. 석영 유리 및 안경 크라운 유리 BK7의 정제된 기판을 장치의 기판 홀더 내로 도입한다. 장치를 2×10-3Pa의 압력으로 배기시킨다. 기판을 약 250℃로 가열한다. 이어, 산소를 2×10-2Pa의 압력으로 장치 내로 도입한다. 증착 물질의 태블릿을 약 2100℃의 증발 온도로 후속 가열하고, 약 270nm의 두께를 갖는 층을 기판상에 증착시킨다. 냉각시킨 다음, 공기가 범람하도록 장치 내로 공기를 도입하고, 코팅된 기판을 제거한다. 분광 광도계를 사용하여 투과 및 반사 스펙트럼을 측정하고, 그로부터 층 두께 및 굴절률을 계산한다. 가해진 층은 균질하고, 500nm의 파장에서 1.72의 굴절률을 갖는다. 300 내지 900nm에서의 흡수율은 1% 미만인 것으로 결정된다.
실시예 6:
Al2O3, Dy2O3, Gd2O3 및 Yb2O3의 혼합물
산화알루미늄 21.31중량%(50몰%), 산화다이스프로슘 25.97중량%(16.66몰%), 산화가돌리늄 25.42중량%(16.66몰%) 및 산화이테르븀 27.47중량%(16.68몰%)를 균질한 혼합물이 형성될 때까지 서로 긴밀하게 혼합한다. 이 혼합물을 태블릿으로 성형하고, 이를 1500℃에서 공기 중에서 6시간동안 소결시킨다. 냉각시킨 후, 태블릿을 레이볼드 L560 증착 장치 내의 전자빔 증발기의 도가니 내로 도입한다. 석영 유리 및 안경 크라운 유리 BK7의 정제된 기판을 장치의 기판 홀더 내로 도입한다. 장치를 2×10-3Pa의 압력으로 배기시킨다. 기판을 약 250℃로 가열한다. 이어, 산소를 2×10-2Pa의 압력으로 장치 내로 도입한다. 증착 물질의 태블릿을 약 2100℃의 증발 온도로 후속 가열하고, 약 290nm의 두께를 갖는 층을 기판상에 증착시킨다. 냉각시킨 다음, 공기가 범람하도록 장치 내로 공기를 도입하고, 코팅된 기판을 제거한다. 분광 광도계를 사용하여 투과 및 반사 스펙트럼을 측정하고, 그로부터 층 두께 및 굴절률을 계산한다. 가해진 층은 균질하고, 500nm의 파장에서 1.73의 굴절률을 갖는다. 300 내지 900nm에서의 흡수율은 1% 미만인 것으로 결정된다.
내구성 시험:
실시예 1 내지 4에서 수득된 코팅된 기판에 대하여 다양한 내구성 시험을 수행하였다. 여기에서는, 기판을 다양한 조건하에서 다양한 매질에 저장하였다.
Figure 112005045691161-pct00001
결과: 개별적인 시험 후 임의의 샘플 유리에서 가해진 층의 탈착이 관찰되지 않는다. 반점 및/또는 헤이즈는 분명하지 않다.
투과 및 반사 스펙트럼의 분석:
실시예 1 내지 4에서 수득된 코팅된 기판, 및 Al2O3로 코팅된 석영 기판으로 구성된 대조용 샘플에 대하여, 상기 내구성 시험 후에 투과 및 반사 스펙트럼을 결정하고, 시험되지 않은 기판의 투과 및 반사 스펙트럼과 비교하여 평가하였다. 다음과 같은 결과가 수득되었다:
Figure 112009005457015-pct00002

+ 스펙트럼 변화가 없음
- 스펙트럼 변화가 상당함
? 스펙트럼이 다소 변함
이들 결과에 따르면, Al2O3/Dy2O3의 층이 온난다습한 환경 또는 산 및 알칼리에 노출된 후 이들의 기계적 내구성 및 스펙트럼의 가변성과 관련하여 최상의 결과를 나타낸다. 구체적으로, 이들은 순수한 Al2O3의 층보다 더욱 내구적이다. 산화 이테르븀 및 산화가돌리늄 성분을 포함하는 층은 Al2O3/Dy2O3의 층보다 다소 덜 내구적이지만, 순수한 Al2O3 층보다는 상당히 더 우수하다.

Claims (20)

  1. 산화알루미늄과, 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상의 화합물로 이루어진, 1.6 내지 1.9의 중간 굴절률의 광학 층을 제조하기 위한 증착 물질.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    산화알루미늄과, 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진, 증착 물질.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    1:99 내지 99:1의 몰비의, 산화알루미늄과, 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상의 화합물로 이루어진, 증착 물질.
  7. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    산화알루미늄 20 내지 80몰%와, 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상의 화합물 80 내지 20몰%로 이루어진, 증착 물질.
  8. 산화알루미늄을 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상의 화합물과 혼합하고, 이 혼합물을 압축하거나, 현탁, 성형 및 후속적으로 소결시키는, 제 1 항에 따른 증착 물질의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    산화알루미늄과, 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상의 화합물을 1:99 내지 99:1의 몰비로 혼합하는, 방법.
  10. 삭제
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    공기를 유입시키면서 1300 내지 1600℃의 온도에서 소결을 수행하는, 방법.
  12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    감압하에서 또는 불활성 기체하에서 1300 내지 1600℃의 온도에서 소결을 수행하는, 방법.
  13. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    혼합물을 태블릿, 펠렛, 디스크, 원뿔대, 그레인(grain), 과립, 로드 또는 비드로 성형시키는, 방법.
  14. 유리 또는 플라스틱 기판 상에, 산화알루미늄과, 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물로 이루어진 증착 물질을 증착시킴을 포함하는, 1.6 내지 1.9의 굴절률을 갖는 중간 굴절률의 광학 층의 제조 방법.
  15. 산화알루미늄과, 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물로 이루어진 증착 물질을 사용하여 제조된, 1.6 내지 1.9의 굴절률을 갖는 중간 굴절률의 광학 층.
  16. 산화알루미늄과, 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물로 이루어진 증착 물질을 사용하여 제조된, 1.6 내지 1.9의 굴절률을 갖는 중간 굴절률의 하나 이상의 광학 층을 포함하는, 다층 광학 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    증착 물질이 산화알루미늄과, 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상의 화합물로 이루어진, 광학 층.
  18. 제 15 항에 있어서,
    증착 물질이 산화알루미늄, 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진, 광학 층.
  19. 제 16 항에 있어서,
    증착 물질이 산화알루미늄과, 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상의 화합물로 이루어진, 다층 광학 시스템.
  20. 제 16 항에 있어서,
    증착 물질이 산화알루미늄, 산화가돌리늄, 산화다이스프로슘 및 산화이테르븀으로 이루어진, 다층 광학 시스템.
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