RU112450U1

RU112450U1 - OPTICAL MIRROR

Info

Publication number: RU112450U1
Application number: RU2011113568/28U
Authority: RU
Inventors: Андрей Николаевич Борисов; Юрий Сергеевич Маркин; Риннат Галеевич Нуруллин
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2012-01-10

Abstract

Полезная модель относится к области оптического приборостроения и может быть использована в качестве зеркала с повышенными отражающими свойствами от видимого до инфракрасного спектрального диапазона в широком интервале углов падения лучей. Известно зеркало, состоящее из основания, заданной формы и размеров, выполненного из любого материала, например, металла, стекла или пластмассы, напыленных на него за один прием в вакууме поочередно слоя хрома (Сr) геометрической толщиной 490-510 нм, непрозрачного слоя золота (Аu) и ряда чередующихся защитных слоев из таких материалов с высокими и низкими показателями преломления, как MgF₂, ZnS, SiO, SiO₂, Al₂O₃, TiO, TiO₂, ZrO₂, ZrSiO₄, имеющее пониженные отражательные свойства из-за большой толщины защитных слоев. Для устранения недостатка на слой золота нанесено защитное покрытие из окиси иттрия (Y₂О₃) толщиной 200-220 нм, которое имеет широкий диапазон прозрачности и необходимой механической прочности. 2 ил. The utility model relates to the field of optical instrumentation and can be used as a mirror with enhanced reflective properties from visible to infrared spectral range in a wide range of angles of incidence of rays. A mirror is known, consisting of a base, of a given shape and size, made of any material, for example, metal, glass or plastic, sprayed on it at one time in a vacuum alternately a layer of chromium (Cr) with a geometric thickness of 490-510 nm, an opaque layer of gold ( Au) and a series of alternating protective layers of materials with high and low refractive indices such as MgF ₂ , ZnS, SiO, SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , TiO, TiO ₂ , ZrO ₂ , ZrSiO ₄ , which has reduced reflective properties due to for the large thickness of the protective layers. To eliminate the disadvantage, a layer of gold coated with yttrium oxide (Y ₂ O ₃ ) 200-220 nm thick, which has a wide range of transparency and the necessary mechanical strength. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области оптического приборостроения и может быть использована в качестве зеркала с повышенными отражающими свойствами от видимого до инфракрасного спектрального диапазона в широком интервале углов падения лучей.The utility model relates to the field of optical instrumentation and can be used as a mirror with enhanced reflective properties from visible to infrared spectral range in a wide range of angles of incidence of rays.

Известно зеркало (патент Японии 47-6633 - прототип), состоящее из основания, заданной формы и размеров, выполненного из любого материала, например, металла, стекла или пластмассы, напыленных на него за один прием в вакууме поочередно слоя хрома (Сr) геометрической толщиной 490-510 нм, непрозрачного слоя золота (Аu) и ряда чередующихся защитных слоев из таких материалов с высокими и низкими показателями преломления, как MgF₂, ZnS, SiO, SiO₂, Al₂O₃, ТiO, TiO₂, ZrO₂, ZrSiO_4. Known mirror (Japanese patent 47-6633 - prototype), consisting of a base, a given shape and size, made of any material, for example, metal, glass or plastic, sprayed on it at one time in a vacuum alternately layer of chromium (Cr) of geometric thickness 490-510 nm, an opaque layer of gold (Au) and a series of alternating protective layers of materials with high and low refractive indices such as MgF ₂ , ZnS, SiO, SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , TiO, TiO ₂ , ZrO ₂ , ZrSiO _4.

Основной недостаток этого зеркала заключается в том, что оно имеет пониженные отражательные свойства из-за большой толщины защитных слоев, обусловленных большим количеством таких материалов, как MgF₂, ZnS, SiO, SiO₂, Al₂O₃, ТiO, TiO₂, ZrO₂, ZrSiO₄.The main disadvantage of this mirror is that it has reduced reflective properties due to the large thickness of the protective layers due to the large number of materials such as MgF ₂ , ZnS, SiO, SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , TiO, TiO ₂ , ZrO ₂ , ZrSiO ₄ .

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы зеркало снабдить защитным слоем из такого материала и такой толщины, который бы сохранял отражающие свойства золотого зеркала.The problem the utility model aims to solve is to provide the mirror with a protective layer of a material and a thickness that preserves the reflective properties of the gold mirror.

Технический результат достигается тем, что оптическое зеркало, состоящее из основания, заданной формы и размеров, выполненного из любого материала, например, металла, стекла или пластмассы, напыленных на него за один прием в вакууме поочередно слоя хрома (Сr) геометрической толщиной 490-510 нм, непрозрачного слоя золота (Аu), на который (по нашему предложению) нанесено защитное покрытие из окиси иттрия (Y₂О₃) толщиной 200-220 нм.The technical result is achieved by the fact that an optical mirror, consisting of a base, of a given shape and size, made of any material, for example, metal, glass or plastic, sprayed on it at one time in a vacuum, alternately a layer of chromium (Cr) of geometric thickness 490-510 nm, an opaque layer of gold (Au), on which (at our suggestion) a protective coating of yttrium oxide (Y ₂ O ₃ ) with a thickness of 200-220 nm is applied.

Такой материал (Y₂O₃ - окись иттрия) с приведенной толщиной (200-220 нм) хорошо сохраняет отражающие свойства золотого зеркала в широкой области спектра падающих оптических лучей и в широком диапазоне углов их падения. Это нами доказано экспериментально.Such a material (Y ₂ O ₃ - yttrium oxide) with a reduced thickness (200-220 nm) well preserves the reflective properties of the gold mirror in a wide spectral region of incident optical rays and in a wide range of angles of incidence. We have proven this experimentally.

На фиг.1 представлен разрез зеркала, а на фиг.2 - графики спектральной зависимости энергетического коэффициента отражения R от длины волны λ оптических лучей золотого слоя без защитного покрытия (кривая 1) и с защитным покрытием Y₂O₃ - окись иттрия толщиной 200-220 нм (кривая 2), с защитным покрытием Y₂О₃ - окись иттрия толщиной 490-520 нм (кривая 3) и с защитным покрытием из материалов MgF₂, ZnS, SiO, SiO₂, Al₂O₃, TiO, TiO₂, ZrO₂, ZrSiO₄ (кривая 4).In Fig.1 shows a section of the mirror, and Fig.2 is a graph of the spectral dependence of the energy reflection coefficient R on the wavelength λ of the optical rays of the gold layer without a protective coating (curve 1) and with a protective coating Y ₂ O ₃ - yttrium oxide 200- thick 220 nm (curve 2), with a protective coating of Y ₂ O ₃ - yttrium oxide 490-520 nm thick (curve 3) and with a protective coating of materials MgF ₂ , ZnS, SiO, SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , TiO, TiO ₂ , ZrO ₂ , ZrSiO ₄ (curve 4).

Оптическое зеркало (фиг.1) состоит из слоя 1 хрома (Сr) геометрической толщиной 490-510 нм, непрозрачного слоя 2 золота (Аu), на который нанесено защитное покрытие 3 из окиси иттрия (Y₂O₃) толщиной 200-220 нм, напыленных на основание 4, заданной формы и размеров, выполненного из любого материала, например, металла, стекла или пластмассы. Слои 1, 2 и 3 напылены на основание за один прием в вакууме. Перед напылением основание 4 очищают и обезжиривают общеизвестным способом.The optical mirror (Fig. 1) consists of a layer of chromium (Cr) with a geometric thickness of 490-510 nm, an opaque layer of 2 gold (Au), on which a protective coating 3 of yttrium oxide (Y ₂ O ₃ ) with a thickness of 200-220 nm is applied sprayed onto the base 4, of a given shape and size made of any material, for example, metal, glass or plastic. Layers 1, 2 and 3 are sprayed onto the substrate in one go in a vacuum. Before spraying, the base 4 is cleaned and degreased in a well-known manner.

Зеркало работает следующим образом.The mirror works as follows.

Золотой отражающий слой обладает высокими отражательными свойствами в широком диапазоне длин волн (фиг.2, кривая 1) как в области видимых лучей (0,6…0,8 мкм), так и в области инфракрасных лучей (8,0…14 мкм). Это свойство сохраняется до тех пор, пока отражающая поверхность не покроется слоем окиси. Для защиты отражательного слоя от окисления его покрывают пленками из различных материалов. Нами предложена защитная пленка из окиси иттрия (Y₂О₃) с оптимизированной геометрической толщиной 200-220 нм. При такой толщине этот материал имеет широкую область прозрачности (фиг.2, кривая 2) как при больших углах радения лучей, например, по нормали, так и в диапазоне углов падения лучей от 0 до 45°, малое поглощение в инфракрасной области спектра в отличие от окислов другихметаллов, а также близкий к золоту коэффициент линейного расширения. Кроме того, слой такой толщины обеспечивает необходимую механическую прочность зеркала, соответствующую первой группе прочности согласно отраслевому стандарту ОСТЗ-1901-94.The golden reflective layer has high reflective properties in a wide range of wavelengths (Fig. 2, curve 1) both in the region of visible rays (0.6 ... 0.8 μm) and in the field of infrared rays (8.0 ... 14 μm) . This property is maintained until the reflective surface is covered with a layer of oxide. To protect the reflective layer from oxidation, it is coated with films of various materials. We proposed a protective film of yttrium oxide (Y ₂ O ₃ ) with an optimized geometric thickness of 200-220 nm. With such a thickness, this material has a wide transparency region (Fig. 2, curve 2) both at large angles of radiance, for example, normal and in the range of angles of incidence of rays from 0 to 45 °, low absorption in the infrared region of the spectrum, in contrast from oxides of other metals, as well as a coefficient of linear expansion close to gold. In addition, a layer of this thickness provides the necessary mechanical strength of the mirror, corresponding to the first strength group according to the industry standard OSTZ-1901-94.

Для сравнения нами представлены графики изменения зависимости энергетического коэффициента отражения R от длины волны λ, оптических лучей золотого слоя с защитным покрытием Y₂O₃ (окись иттрия) толщиной 490-520 нм (кривая 3) и с защитным покрытием из материалов MgF₂, ZnS, SiO, SiO₂, Аl₂О₃, ТiO, TiO₂, ZrO₂, ZrSiO₄ (кривая 4).For comparison, we present graphs of the changes in the dependence of the energy reflection coefficient R on the wavelength λ, the optical rays of the gold layer with a protective coating of Y ₂ O ₃ (yttrium oxide) 490-520 nm thick (curve 3) and with a protective coating of materials MgF ₂ , ZnS , SiO, SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , TiO, TiO ₂ , ZrO ₂ , ZrSiO ₄ (curve 4).

Таким образом, задача, поставленная перед полезной моделью, выполнена. Предложено покрытие из окиси иттрия (Y₂O₃) с оптимизированной геометрической толщиной 200-220 нм. При такой толщине этот материал имеет широкую область прозрачности как при больших углах падения лучей, например, по нормали, так и в диапазоне углов падения лучей от 0 до 45°. Кроме того, это покрытие имеет малое поглощение в инфракрасной области спектра в отличие от окислов других металлов, а также близкий к золоту коэффициент линейного расширения и необходимой механической прочности.Thus, the task posed to the utility model is completed. A coating of yttrium oxide (Y ₂ O ₃ ) with an optimized geometric thickness of 200-220 nm is proposed. With such a thickness, this material has a wide transparency region both at large angles of incidence of the rays, for example, along the normal, and in the range of angles of incidence of rays from 0 to 45 °. In addition, this coating has a low absorption in the infrared region of the spectrum, unlike other metal oxides, as well as a coefficient of linear expansion and the necessary mechanical strength close to gold.

Claims

An optical mirror, consisting of a base of a given shape and size, made of any metal, or glass, or plastic, sprayed on it at one time in a vacuum, alternately a layer of chromium with a geometric thickness of 490-510 nm, an opaque layer of gold, characterized in that on the layer gold a protective coating of yttrium oxide with a thickness of 200-220 nm.