真空镀膜则是相对于上述的湿式镀膜方法而发展起来的一种新型镀膜技术,通常称为干式镀膜技术。
真空镀膜技术一般分为两大类,即物理气相沉积(PVD)技术和化学气相沉积(CVD)技术。
物理气相沉积技术是指在真空条件下,利用各种物理方法,将镀料气化成原子、分子或使其离化为离子,直接沉积到基体表面上的方法。制备硬质反应膜大多以物理气相沉积方法制得,它利用某种物理过程,如物质的热蒸发,或受到离子轰击时物质表面原子的溅射等现象,实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移过程。物理气相沉积技术具有膜/基结合力好、薄膜均匀致密、薄膜厚度可控性好、应用的靶材广泛、溅射范围宽、可沉积厚膜、可制取成分稳定的合金膜和重复性好等优点。物理气相沉积技术由于其工艺处理温度可控制在500℃以下,可作为Zui终的处理工艺用于高速钢和硬质合金类的薄膜刀具上。由于采用物理气相沉积工艺可大幅度提高刀具的切削性能,人们在竞相开发高性能、高可靠性设备的也对其应用领域的扩展,尤其是在高速钢、硬质合金和陶瓷类刀具中的应用进行了更加深入的研究。
化学气相沉积技术是把含有构成薄膜元素的单质气体或化合物供给基体,借助气相作用或基体表面上的化学反应,在基体上制出金属或化合物薄膜的方法,主要包括常压化学气相沉积、低压化学气相沉积和兼有CVD和PVD两者特点的等离子化学气相沉积等。
常用的光学镀膜有哪些?
干涉滤光片
是种类多、结构复杂的一类光学薄膜。它的主要功能是分割光谱带。Zui常见的干涉滤光片是截止滤光片和带通滤光片。截止滤光片可以把所考虑的光谱区分成两部分,一部分不允许光通过(称为截止区),另一部分要求光充分通过(称为带通区)。按照通带在光谱区的位置又可分为长波通和短波通二种,它们简单的结构分别为,这里H、L分别表示厚的高、低折射率层,m为周期数。具有以上结构的膜系称为对称周期膜系。如果所考虑的光谱区很宽或通带透过率的波纹要求很高,膜系结构会更加复杂。
带通滤光片只允许光谱带中的一段通过,而其他部分全部被滤掉,按照它们结构的不同可分为法布里-珀罗型滤光片、多腔滤光片和诱增透滤光片。
光学薄膜的结构与法-珀标准具相同,因为由它获得的透过光谱带都比较窄,又叫窄带干涉滤光片。这种滤光片的透过率对薄膜的损耗非常敏感,制备透过率很高、半宽度又很窄的滤光片是很困难的。多腔滤光片又叫矩形滤光片,它可以做窄带带通滤光片,又可以做宽带带通滤光片,制备波区较宽,透过率高,波纹小的多腔滤光片同样是困难的。
诱增透滤光片是在金属膜两边匹配以适当的电介质膜系,以增加势透过率,减少反射,使通带透过率增加的一类滤光片。它的通带性能不如全电介质法-珀滤光片,却有着很宽的截止特性,还是有很大的应用价值。特别在紫外区,一般电介质材料吸收都比较大的情况下,它的优越性就更明显了。图3的a、b、c分别给出法布里-珀罗型滤光片、多腔滤光片和诱增透滤光片的典型曲线。
真空镀膜技术在光学仪器中的应用
人们熟悉的光学仪器有望远镜、显微镜、照相机、测距仪、以及日常生活用品中的镜子、眼镜、放大镜等。它们都离不开镀膜技术,镀制的薄膜有反射膜、增透膜和吸收膜等几种。
一般光学仪器中的光学系统都由多个透镜组成,光线要经玻璃界面,会有相当多的光线被反射掉,透过的光线很少,影响光学仪器的光学效果。为了减少反射损耗,增大光线的透过率,往往在玻璃表面沉积增透膜来提高光的透过率。反射膜与增透膜反射膜要求把入射光大部分或几乎全部反射回去。例如:光学仪器、激光器、波导管、汽车和灯具的反射镜都需要镀反射膜。反射膜有金属膜和介质膜两种。镀制金属高反射膜常用的材料有铝、银、金、铜等。为了提高金属膜表面的抗擦损能力,往往在表面镀一层保护膜,如SiO/SiO2/Al2O3。
在激光器和多光束干涉仪反射镜上,一般沉积低吸收、高反射的全介质反射膜。其结构是在基片上交替沉积光学厚度为λ/4的高、低折射率材料的膜层。