SU526768A1 - Способ контрол толщин слоев при изготовлении оптического покрыти на детали - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к измерительной технике , предназначено дл  контрол  толщин слоев при изготовлении покрытий на оптических детал х и может быть использовано в производстве, зан том изготовлением интерференционных фильтров.

Известен способ контрол  толщин слоев при изготовлении оптического покрыти , заключающийс  в том, что на деталь посылают световой пучок и фотометрическим прибором определ ют экстремальные значени  фототока приемника фотометрического прибора.

Однако такой способ контрол  не обеспечивает получени  хороших спектральных характеристик в области высокого светопропускани , так 1как невозможно выделить узкий спектральный интервал без применени  какихлибо дополнительных средств.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу  вл етс  способ контрол  толщин слоев при изготовлении оптического покрыти  на детали, заключающийс  в том, что на деталь направл ют световой поток, выдел ют из него монохроматором с дифракционной рещеткой заданный спектральный интервал и определ ют с помощью фотометра в этом интервале светопропускание детали в процессе нанесени  на нее интерференционных слоев.

При фотометрировании всех слоев покрыти 

необходимо, чтобы выдел емый монохроматором спектральный интервал был уже щирины изготавливаемого фильтра, так как в противном случае существенно затрудн етс  контроль из-за весьма незначительного изменени  светопропускани , вызванного осаждением сло , толщина которого контролируетс .

С помощью монохроматора можно также осуществл ть контроль толщин слоев и в случа х , когда щирина фильтра при нанесении последних слоев становитс  уже выдел емого монохроматором спектрального интервала. Последние слои можно контролировать при почти максимальном раскрытии щелей моно.хроматора , так что выдел емый им спектральный интервал Лл становитс  не менее, чем в 5 раз больше полуширины дК фильтра.

Существенный недостаток известных способов контрол  при изготовлении оптического покрыти  заключаетс  в том, что они не позвол ют получать хорошие спектральные характеристики в области высокого светопропускани , например, при напылении вакуумным методом полосовых пропускающих фильтров, имеющих полуширину бл 20-100 нм и обладающих крутой границей между зонами высокого и низкого пропускани  и имеющих прозрачность , близкую к нулю, в области фона.

Указанные характеристики обеспечивают, так называемые, контрастные фильтры. Такие

фильтры состо т из двух или более простых (элементарных) фильтров, соединенных между собой слоем с низким показателем преломлени . От точности получени  соединительного сло  с заданной расчетной толщиной существенно зависит качество изготавливаемого покрыти .

Контролировать нанесение таких слоев на щироких щел х монохроматора при изготовлении рассматриваемых фильтров невозможно, ибо у обычно примен емых монохроматоров 80 нм, т. е. величины Д1 и б; соизмеримы , и не выполн етс  условие, необходимое дл  обеспечени  достаточной точности контрол .

Когда соединительные слои контролируют на узких щел х, то изменение светопропускани , вызванное их нанесением, не превосходит 3- 4%, что приводит к ошибкам в толщинах до 30-50%. Такие большие погрешности обусловливают сильное искажение спектральных нараметров покрыти , особенно в оОласти высокого светопропускани , где по вл ютс  глубокие провалы. Покрытие становитс  непригодным к иснользованию по своему назначению.

Целью изобретени   вл етс  улучшение спектральных параметров покрыти  в области высокого светопропускани .

Зто достигаетс  тем, что после нанесени  слоев, сформировавших положение зоны высокого светопропускани , расшир ют спектральный интервал, выдел емый монохроматором, настраива  его на нулевой пор док дифракционной решетки, и устанавливают в фотометр отрезающие фильтры, подавл ющие побочные зоны светонронускани .

Контроль осуществл етс  в процессе получени  оптического покрыти  путем терМического испарени  в глубоком вакууме веществ, образующих слои покрыти . С помощью фотометрического устройства определ ют светопропускание детали с осаждаемой системой пленок . При этом о толщине слоев суд т по известной зависимости коэффициента светопронускани  от оптической толщины. Контроль производ т при напылении сло  на уже готовую систему слоев.

Непосредственно на деталь нанос т первый простой диэлектрический пропускающий интерференционный фильтр к-го пор дка, состо щий из двух одинаковых многослойных зеркал , разделенных слоем диэлектрика. Зеркала представл ют собой двухкомнонентные системы из чередующихс  неноглощающих слоев диэлектриков с высоким и низким показател ми преломлени , оптические толщины которых равны между собой. Оптическа  толщина разделительного сло  в 2к раз больще оптической толщины слоев зеркал.

О том, что оптическа  толщина достигла требуемой величины, делают заключение, регистриру  минимумы светопропускани  дл  слоев с высоким показателем преломлени  и максимумы - дл  слоев с низким показателем преломлени . 1 онтроль производ т при фиксированной длине волны Яо, выдел емой монохроматором с дифракционной решеткой, АО (0,94-0,1) Ямако/ где Амакс - длина волны максимального светопропускаии .

Когда примыкающее к детали зеркало сформировано, нанос т разделительный слой первого простого диэлектрического пропускающего интерференционного фильтра. Его напыление прекращают при достижении к-го максимума пропускани , если слой имеет высокий ноказатель преломлени , н к-го минимума , если слой имеет низкий показатель преломлени . Контроль производ т при Ао А,максТак же, как напыление разделительного сло , контролируют нанесение пленок, образующих второе зеркало первого простого фильтра . Только нанесение каждого сло  прекращают при достижении первого экстремума.

После того, как первый простой фильтр изготовлен , зона высокого светопронускани  требуемого контрастного фильтра получаетс  уже сформированной. Последующие слои необходимы дл  обеспечени  желаемой крутизны фронтов, ограничивающих рабочую зону высокого светопропускани , и дл  снижени  до нужного предела коэффициента светопропускани  в области фона.

Наличие сформированной зоны высокого светопропускани  позвол ет в дальнейшем монохроматизировать контролирующий световой поток с помощью самого изготовл емого фильтра . Преп тствием дл  такого контрол  служат побочные полосы светопропускани , которые расположены с обеих сторон от рабочей зоны пропускани  простого фильтра на относительно небольшом рассто нии от нее. Когда диэлектрический полосовой пропускающий интерференционный фильтр используют в оптических приборах, то дл  исключени  вредного вли ни  лучистого потока, прошедшего через побочные полосы, примен ют специально изготовл емые абсорбционные (цветные

стекла), либо интерференционные отрезающие

фильтры. Указанные отрезающие фильтры

предполагаетс  использовать при контроле

рассматриваемым способом.

Перед нанесением соединительного сло ,

располагаемого меледу двум  простыми полосовыми фильтрами, фотометрическую систему, с помощью которой производитс  контроль, переналаживают. Дл  этого монохроматор настраивают на нулевой пор док дифракционной решетки и устанавливают по ходу луча в фотометре отрезающие фильтры, предназначенные дл  подавлени  лучистого потока, прошедшего через побочные полосы светопропускани  уже напыленной системы пленок.

Монохроматор в этом случае не работает как спектральный прибор. Спектральный состав излучени , выход щий через его выходную щель, практически совпадает со спектральным составом излучени , падающим на входную

щель монохроматора. Спектральный интервал.

в котором производитс  определе11 :е светопропускани  детали с наноснмыми па нее иптерференциоппыми сло ми, выдел етс  уже изготовленной частью контрастного фильтра.

После того, как фотометр перенастроен, нанос т соединительный слой из диэлектрика с низким показателем преломлени  до достижени  максимума светопропускани . Затем напыл ют второй простой диэлектрический полосовой .пропускающий интерференционный фильтр. Каждый слой второго простого фильтра заканчивают наносить при достижении экстремума светопропускани . Соответствует ли это максимуму либо минимуму, определ етс  теми же факторами, что и при нанесении слоев , образующих первый простой полосовой фильтр.

Если изготавливаемый контрастный фильтр состоит более, чем из двух простых, то после второго простого фильтра, не перестраива  фотометра, вновь нанос т соединительный слой из вещества с низким показателем преломлени  до достижени  максимума светопропускани  и т. д.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ контрол  толщин слоев при изготовлении оптического покрыти  на детали, например , диэлектрического полосового пропускающего фильтра, заключающийс  в том, что на деталь направл ют световой поток, выдел ют из него монохроматором с дифракционной решеткой заданный спектральный интервал и определ ют с помощью фотометра в этом интервале светопропускание детали в процессе нанесени  на нее интерференционных слоев,отличающийс  тем, что, с целью улучщени  спектральных параметров покрыти , после нанесени  слоев, сформировавших положение зоны высокого светопропускани , расшир ют

   спектральный интервал, выдел емый монохроматором , настраива  его на нулевой пор док дифракционной решетки, и устанавливают в фотометр отрезающие фильтры, подавл ющие побочные зоны светопропускапи .