PL161619B1 - Sodium-calcium glass panel - Google Patents

Abstract

A rkusz szkla sodow o-w apn iow ego o odbiciu energii 7% i wspólczynniku zalam ania 1,52 jak o w artosc srednia dla dlugosci fal sw iatla bialego i m aksym alnym odbiciu energii 15,9% przy dlugosci fali 1 µm, znamienny tym, ze po siad a pierw sza warstwe zaw ierajaca jony azotu i karboniow e w stosunku 85:15, implan- tow ane na grubosci 0,186 µ m w tym szkle, druga warstwe wolna od im plantowanych jonów , lezaca pod pierw sza warstwa i m ajaca grubosc 0,136 µ m oraz trzecia warstwe lezaca pod druga warstwa i zaw ierajaca jony azotku 1 karboniow e w stosunku 85:15 im plantowane na grubosci 0,234 µ m. F lG .1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest arkusz szkła sodowo-wapniowego o poprawionych własnościach przepuszczania i odbijania energii promienistej.

Arkusze szkła stosowane zwykle w samochodach osobowych, samolotach i ogólnie w środkach transportu jak również w dziedzinie budownictwa przepuszczają i odbijają ilość energii cieplnej i świetlnej różniącą się od padającej w zależności od własności szkła.

Własności szkła mogą być poprawione przez osadzenie jednej lub więcej cienkich warstw z właściwych materiałów na jednej lub obu powierzchniach zewnętrznych przy pomocy operacji znanych w stanie techniki jako rozpylanie katodowe i osadzanie chemiczne w stanie gazowym.

Cienkie warstwy osadzone zewnętrznie na szkle mogą zostać porysowane przez ciała stałe, być ścierane w niekorzystnych warunkach otoczenia (kurz, grad, gazy zanieczyszczające i podobne) oraz ich przyczepność do podłoża może pogorszać się w wyniku niezgodności chemicznej z samym podłożem lub niedostatecznej czystości. Wadliwe działanie urządzenia do osadzania może powodować powstanie niejednorodności warstwy. Przy oddziaływaniu na warstwy zewnętrzne wysokiej temperatury mogą one wykazywać tendencję do uszkodzeń i pęknięć.

Znana jest metoda implantacji jonowej wykorzystywana do modyfikacji powierzchni. Dzięki tej metodzie jest możliwe otrzymanie po obróbce materiałów o właściwościach mechanicznych, elektrycznych, optycznych, chemicznych i fizycznych różniących się od pierwotnych, w celu poprawienia tych własności lub uzyskania nowych stopów o danych własnościach. Szczegółowy opis tego można znaleźć w publikacji „Implantacja jonowa i technologia wiązkowa¹¹ J. S. Williamsa i J. M. Poate'a, wydajnej przez Academic Press.

W technologii wytwarzania elementów mikroelektronicznych jest obecnie stosowana metoda implantacji jonów o wielkiej energii, w której jony są zdolne do wnikania na głębokości kilku mikrometrów poniżej powierzchni styku z powierzchnią zewnętrzną podłoża krzemowego, na którym są zbudowane mikroobwody.

Dzięki zastosowaniu tej metody jest możliwe, na przykład w wyniku implantacji jonów tlenu, uzyskanie odizolowanych elektrycznie warstw zanurzonych w krzemie i następnie domieszkowanie krzemu na mniejszą głębokość dla uzyskania warstw przewodzących. W ten sposób mikroobwody mogą być zbudowane wewnątrz podłoża krzemowego zamiast na zewnątrz. Mikroobwody tak uzyskane są zwykle nazywane „mikroobwodami zagrzebanymi.

Metoda implantacji jonowej stosowana do uzyskania wielowarstwowych filtrów zagrzebanych jest przedstawiona w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 262 056, który ujawnia, że implantacja azotu w krzemie w temperaturze pomiędzy 600 i 1000°C powoduje wytworzenie warstw S12N4 na różnych poziomach, przeplatających się z warstwami czystego krzemu.

W ten sposób wytworzenie nowego materiału jest przeprowadzane w warstwie, która podlegała implantacji, a która w wyniku wykazuje współczynnik załamania różniący się od współczynnika załamania materiału pierwotnego. Filtr ten może być jednak zastosowany tylko w zakresie podczerwieni i jest nieprzezroczysty dla światła białego.

161 619

Znany jest z opisu patentowego Wielkiej Brytanii nr 1 561 784 element optyczny zawierający podłoże i warstwę optyczną utworzoną przez bombardowanie jonowe dla implantacji jonów atomów lub cząsteczek materiału przez powierzchnię podłoża, stosując energie wystarczające do wytwarzania warstwy optycznej, przynajmniej w części podłoża. Stosowanymi jonami są tu glin, chrom, złoto, rtęć i srebro.

Znany jest z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 465 337 szklany element przepuszczający światło o minimalnym współczynniku odbicia światła od powierzchni wyjściowej, mający określony współczynnik załamania materiału szklanego. Warstwa z implantowanymi jonami, zwykle o jednorodnej grubości w fazie zagrzebanej, jest umieszczona w określonej odległości w tym elemencie poniżej powierzchni wyjściowej i ma współczynnik załamania większy niż współczynnik załamania materiału szklanego. Wyrób znajduje zastosowanie w lampach elektronopromieniowych.

Według wynalazku arkusz szkła sodowo-wapniowego o odbicia energii 7% i współczynniku załamania 1,52 jako wartość średnia dla długości fal światła białego i maksymalnym odbiciu energii 15,9% przy długości fali 1 pm, posiada pierwszą warstwę zawierającą jony azotu i karboniowe w stosunku 85:15, implantowane na grubości 0,186pm w tym szkle, drugą warstwę wolną od implantowanych jonów leżącą pod pierwszą warstwą i mającą grubość 0,136pm oraz trzecią warstwę leżącą pod drugą warstwą i zawierającą jony azotu i karboniowe w stosunku 85:15 implantowane na grubość 0,234μπι.

Zaletą wynalazku jest wytworzenie arkuszy szkła zdolnego do przepuszczania i odbijania właściwych ilości energii o dowolnej długości fali, różniącej się od pierwotnie przepuszczanej i odbijanej, możliwych do zastosowania w środkach transportu i/lub w dziedzinie budownictwa i/lub w przemyśle optycznym. Jony są wprowadzone do struktury molekularnej tych warstw, których gęstość jest modyfikowana, modyfikując w wyniku tego współczynnik załamania.

Zaleta sposobu według wynalazku polega zasadniczo na tym, że wówczas gdy warstwy posiadające zmodyfikowany współczynnik załamania są „zagrzebane w szkle, są one całkiem niewrażliwe na jakiekolwiek uszkodzenia powodowane przez źródła zewnętrzne i mogą być w wyniku tego zastosowane we wszystkich warunkach.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na któiym fig. 1 przedstawia arkusz szklany z dwiema warstwami o różnych współczynnikach załamania, leżącymi obok siebie, fig. 2 - arkusz szklany z dwiema warstwami o różnych współczynnikach załamania, oddzielonymi od siebie przez szkło.

Na figurze 1 i 2 warstwy 1,2 o różnych współczynnikach załamania są wytwarzane w szkle V przez implantację jonową na jego grubości.

Proces jest przeprowadzany przez urządzenie do implantacji jonowej, przystosowane do dostarczania jonów o wystarczająco dużej energii, takie jak urządzenie EATON 1003, które może dostarczać jony o energii do 6 MeV.

Jest więc możliwe wybranie współczynnika załamania poddawanego implantacji szkła na podstawie rodzaju szkła i rodzaju jonów. W rzeczywistości jony argonu, ksenonu, kryptonu, neonu, helu mogą być korzystnie wprowadzane przez implantację do warstw „zagrzebanych w szkle.

Jony dowolnego innego pierwiastka mogą być również korzystnie wprowadzane przez implantację, pod warunkiem, że temperatura i ciśnienie mają takie wartości, że nie reagują one z pierwiastkami składu szkła.

Dalsze modyfikacje przepuszczania energii można uzyskać przez oddziaływanie na pewną liczbę warstw „zagrzebanych, w których jest przeprowadzana implantacja jonowa. Zmiana kombinacji liczby warstw i rodzaju jonów spowoduje oczywiście zmiany charakterystyk energetycznych szkła.

Można zrozumieć, że wynalazek opisany poprzednio może być wykonany w dowolnej postaci objętej przez istotę tego wynalazku.

Przykład I. Sposobem według wynalazku może być wytworzony arkusz szklany o bardzo małym współczynniku odbicia energii, tj. szkło antyrefleksyjne.

Jak przedstawiono na fig. 1, w szkle sodowo-wapniowym V o współczynniku załamania 1,52, zm^ier^zonym ^jako w^arto^ść średma z wartoścⁱ uzyskanych na ^podstawie ^dłu^go^śd ^fal świada białego ⁱ

161 619 o współczynniku odbicia energii 7%, była przeprowadzana implantacja jonów azotu w warstwie 2 przy zastosowaniu urządzenia do implantacji zdolnego do dostarczania jonów o energii 270 keV i ^dawce 1 X 10¹⁷ jon^ów/cm² na ^gru^boścⁱ s^kutecznej ^0,469 mitoometta. ^Nast^ępnie ^była prze^prowadzana ⁱmplantacja jon^ów argonu w warstwie ¹ o energu ⁷°^ke^{V i d}awce ^0,8 ^χ 10¹⁷ jon^ów/cm² na grubości 0,186 mikrometra. Podczas implantacji temperatura szkła wyniosła 525°C. W wyniku tej obróbki warstwa 1 uzyskała współczynnik załamania 1,344, podczas gdy warstwa 2 miała współczynnik załamania 1,660. Odkryto, że uzyskane w ten sposób szkło wykazywało przy długości fali 1 mikrometr współczynnik odbicia energii bardzo bliski zeru.

Przykład II. Może zostać wytworzone szkło, które wykazuje wzrost jego współczynnika odbicia energii.

Jak przedstawiono na fig. 2, w szkle sodowo-wapniowym V o współczynniku odbicia energii 7% i współczynniku załamania 1,52, zmierzonym jako wartość średnia z wartości uzyskanych przy długościach fal światła białego, była przeprowadzana implantacja azotowa i karboniowa w warstwie ³, w stosun^ku 8⁵:¹⁵ i z ener^{gią 270 k}e^V oraz ^daw^{ką 1 X} 10¹⁷ jon^ów/cm² na ^grut>o^ści ^0,234 mikrometra.

Ża^dnej im^plantacjⁱ nie prze^prowadzono w warstwie ² na ^grubo^śd ^0,186 m&rometra. ^Nast^ępnie w warstwie 1 była przeprowadzana implantacja jonów azotowych i karbonowych w stosunku ⁸⁵:^15, z ener^{gią 100 k}e^{V i} dawk^{ą 1 χ} M¹⁷ jon^ów/cm² na gruboto ^0,234 m&rometra. Tem^peratura szkła wynosiła około 35°°C. Było więc uzyskiwane szkło wykazujące maksymalny współczynnik odbicia energii 15,9% przy długości fali 1 mikrometr.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Arkusz szkła sodowo-wapniowego o odbiciu energii 7% i współczynniku załamania 1,52 jako wartość średnia dla długości fal światła białego i maksymalnym odbiciu energii 15,9% przy długości fali 1 μτη, znamienny tym, że posiada pierwszą warstwę zawierającą jony azotu i karboniowe w stosunku 85:15, implantowane na grubości 0,186/rm w tym szkle, drugą warstwę wolną od implantowanych jonów, leżącą pod pierwszą warstwą i mającą grubość 0,136/ym oraz trzecią warstwę leżącą pod drugą warstwą i zawierającą jony azotku i karboniowe w stosunku 85:15 implantowane na grubości 0,234 μτη.