二氧化硅为基础的光学三防保护膜
林开华程贤德
摘要null本文采用了价格较便宜的石英石作为原材料,用电子束蒸发淀积法,研制成
功了以二氧化硅为基础的光学三防保护膜。该薄膜能耐湿热null天,耐盐雾null天。同时采
用四乙氧基硅烷为原材料,用旋转法也研制了以二氧化硅为基础的光学三防膜。
本文还讨论了nullnullnull么薄膜虽在热基底上凝聚,其结构基本上是无晶形。但通过湿热、
盐雾等环境试验以及加镀nullnull一null膜后的效应,可以推断出nullnullnull薄膜还是有针孔的显微结
构,该结果与null·null·nullnullnullnull等人采用水蒸气吸附法的结论相一致。
一、月null舌
固体二氧化硅是硅的正常氧化物,熔点nullnullnullnull℃,沸点nullnullnull。℃。在自然界有以下不同的形
态存在nullnullnull结晶型的二氧化硅null如石英、鳞石英和方石英等,nullnull非晶型的二氧化硅如硅石
和石英玻璃等。固体二氧化硅的化学性能相当稳定,不溶于水,只有氢氟酸是唯一的酸可以
使它溶解,它与歼只有在共熔时才能转化为硅酸盐。所以它不仅是从紫外到红外的光学材
料,而且还应该是近代光学仪器发展所要求的具有很好三防性能的光学材料。所以人们很早
就开展了制备二氧化硅薄膜的研究。首先获得成功的是采用硅有机物水解制备成二氧化硅薄
膜。随后null·nullnullnull等人〔’null在nullnullnullnull年前后采用真空蒸发淀积法开展了制备二氧化硅薄膜光学材
料的研究。nullnullnullnull年前后null·null·nullnullnull等人〔”采用电子束蒸发淀积法初步制备成功nullnullnullnull薄膜,nullnullnullnull
年null·nullnullnullnull〔null〕用nullnullnull激光器蒸发nullnullnullnull原材料也得到了nullnullnullnull薄膜。随后null·nullnullnullnullnullnullnullnull〔‘、在nullnullnull
年报导了采用离子反应蒸发淀积法也获得了nullnullnullnull薄膜。
但是上述研究者所研究成功的二氧化硅薄膜镀在化学性能较差的光学元件上其环境性能
不好,只能作为制备光学元件的膜系材料用,还不能作为光学三防保护膜用。在nullnullnullnull年苏联
nullnullnullnullnullnull二二nullnullnullnullnullnull二认等人〔”采用电子束蒸发淀积法研究成功在化学性质较差的光学元件上
镀制nullnullnullnull膜和nullnullnullnull·nullnullnullnull薄膜null其被镀基底必须加热到null。℃null才能耐湿热试验null天,nullnullnullnull年
nullnullnullnull川nullnull二nullnullnull报导了以nullnullnullnull·nullnullnullnull为基础的光学保护膜耐湿热null天左右。至于耐盐雾
试验至今未见有报导。我们采用了价格较便宜的石英石作为原材料,用电子束蒸发淀积法研
究成功以二氧化硅为基础的光学三防保护膜,它的基底只加热到null”一nullnull℃即可。该薄膜能
耐湿热null天,耐盐雾null天。同时我们采用四乙氧基硅烷为原材料用旋转法也研制了以二氧化
硅为基础的光学三防保护膜。
二、试验结果
null真空蒸发淀积法null我们所用的二氧化硅原材料是石英石null纯度为nullnullnullnullnull,经过酸洗
和去离子水洗,最后在马福炉里灼烧
参数是null真空度约null一nullnullnullnull,毛,
null一nullnull℃null等处理后就可以。二氧化硅薄膜的制备
镀完奇厚度约‘·null分钟左右。其结果见图null、
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null此数据是由吉林省计量检定测试所测定。其红外吸收光谱见图nullnullnull。
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基底温度
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膜层完好,玻璃腐蚀膜层完好,玻璃腐蚀比湿热重
nullnullnull膜层完好,玻璃腐蚀比null℃轻。膜层尚好,玻璃腐蚀比湿热重
nullnullnull膜层完好,玻璃腐蚀同上膜层尚好,玻璃腐蚀比湿热重
’表里的结果,是五次环境试验的统计结果。
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基底温度热
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膜层有脱落现象玻璃腐蚀膜层有脱落现象玻璃腐蚀比湿热重
nullnullnull膜层尚好、玻璃有轻微腐蚀膜层尚好,玻璃腐蚀
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null表里的结果,是五次环境试验的统计结果。
nullnull旋转法null
旋转机是用nullnull厂自装的旋转机,原材料是精制后的四乙氧基硅烷水解,固化温度为
nullnull℃,其红外吸收光谱见图nullnullnull。
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如果同锅镀nullnullnull·nullnull一null时,是在nullnullnull一nullnullnullnull型镀膜机上进行。如果分锅镀时是在自
装的nullnull型镀膜机上进行。镀nullnull特null乙基含氢硅油null薄膜是采用手涂法。以二氧化硅为基础
的光学薄膜其环境试验结果列表null一null。
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膜层完好,玻璃腐蚀膜层完好null玻璃腐蚀比湿热重
nullnullnull膜层完好,玻璃腐蚀比null℃轻膜层尚好,玻璃腐蚀比湿热重
nullnullnull膜层完好,玻璃尚好,有散射细点膜层尚娇玻璃腐蚀很轻
’表里的结果,是五次环境试验的统计结果。每次试验,每一温度每一项至少有二片试验片。
表nullnullnull。·nullnullnullnull·nullnull葬环境试验结果‘
基底温度
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玻璃腐蚀膜层有些脱落现象玻璃腐蚀膜层有脱落现象
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膜层完好,玻璃细点腐蚀膜层完好,玻璃细点腐蚀比湿热重
膜层完好,玻璃尚好有散射细点膜层尚好,玻璃有细点腐蚀
null表里的结果,是五次环境试验的统计结果,每次试验每一温度,每一项至少有二片试验片。
表null之null。·nullnullnullnull·nullnull一null环境试验结果‘
基底温度
nullnullnullnullnull夭一nullnull天nullnull天
nullnull
nullnullnull
玻璃无腐蚀,膜层有划道玻璃无腐蚀,膜层有划道
玻璃完好、膜层完好膜层完好、玻璃有散射细点
nullnullnull玻璃完好、膜层完好玻璃完好
,膜层一面有微细散射点,光性
不变
‘表里的结果是四次环境试验的统计结果,每次试验,每一温度,每一项目,至少有二片试验片。
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基底温度
null℃null
真空蒸发淀积法旋转法
玻璃膜层都完好,细看有细麻点散射点
nullnullnull玻璃膜层都完好
,有一面细看有散射细
点,光性不变
固化温度
nullnullnull℃玻璃无腐蚀
,膜层有干涉细点,光性不变。
null表里的结果,旋转是两次试验结果,其余的与前表向。
上述试验的光性结果见图null一null。以上试验的膜层牢固度除基底温度为null℃的膜层有些通不
过nullnullnullnull转外,其他的都能通过nullnullnullnull一nullnullnullnull转。
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三、讨论
1.国内外对光学薄膜的显微结构已经研究了不少年了,但是它还是有不足的地方。
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r〔‘’在1972年已经总结了这方面的工作,他们指出510:在各种制备温度下,均
有一种均匀的显微结构,特别是在热基底上凝聚的膜层,其显微结构表现得与熔融石英玻璃
或硼酸盐玻璃的显微结构极为相近,用电子显微镜重幕法不再分辨出微孔。可是他们采用水
蒸汽吸附作用方法的测量推断出还是有针孔的。我们采用易腐蚀的ZK。、ZBaF。光学玻璃
为基底,用真空法、旋转法在其表面制备一层5102薄膜,然后进行湿热试验,盐雾试验,其
结果是510:膜层完好,但是玻璃产生细麻点腐蚀痕。再从另一方面来看,当在510:膜上再
镀上FS一46膜后,由于FS一46膜起了填孔与覆盖5102膜的针孔,保护了易腐蚀玻璃受湿热,
盐雾的侵蚀。故这些试验结果也推断出510:薄膜虽在热基底上凝聚,但它还是有针孔的显微
结构。这与H·K·Pulker等人的结论相一致。
2
.我们采用石英石为原材料,用电子束蒸发淀积所得到的5102薄膜与采用旋转法以四
乙氧基硅烷为原材料所得的5102薄膜从其透过率和红外吸收光谱来看基本上是一致的。故可
以推断我们用电子束燕发淀积的5102薄膜基本上是无定形的5102薄膜。
3
.结论:
(1)一般的供熔化光学玻璃用的石英石(纯度约9.5写)经过酸洗、去离子水洗、在
80℃的温度下焙烧1小时左右,就可以作为镀膜原材料用。
(2)真空电子束蒸发淀积法和旋转法所制成的510:薄膜,由于水分子的吸附效应,只
能作为膜系材料用,而不能起三防保护膜的作用。这结果与Balyas公司中心研究室的
Pulker“)和苏联B.n.Kp二二aooB。二二彭”等人的试验结果相一致。
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盐雾考验。只是盐雾试验后有轻微的散射细点,但不影响其光性。
致谢:用旋转法制备510:薄膜过程中曾得到东北光学仪器厂“三防组,的全体同志的热
情帮助与接待、在光性测试方面曾得到我室测试组、物理所光谱组、及省计量检定测试所等
一51一
帮助测试、王宝书同志曾参加了一些工作,在此一并表示感谢。
参考文献
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