Оптичне алмазоподібне покриття

Реферат: Оптичне алмазоподібне покриття на зовнішній поверхні оптичної деталі з ІЧ-матеріалу. Товщина покриття складає 50-200 нм. UA 115014 U (12) UA 115014 U UA 115014 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технологій створення покриттів на оптичних деталях і може бути використана на підприємствах оптичного приладобудування. Відомі методи нанесення інтерференційних покриттів на поверхні оптичних елементів розпилюванням у вакуумі оксидних матеріалів поділяються на термічні, магнетронні іонноплазмові, іонно- та електронно-променеві [1-10]. У випадку використання перших двох методів складно здійснити відтворюваний процес багатошарового напилювання матеріалів з різними показниками заломлення в межах одного технологічного процесу. Для покращення фізичних властивостей інтерференційних багатошарових покриттів відоме використання додаткових відпалів в спеціальних газових середовищах [11], що технологічно ускладнює процес нанесення. Найбільш близьким технічним рішенням, прийнятим за прототип, є інтерференційне просвітлююче покриття, один із шарів якого містить алмазоподібний шар [12], який дозволяє покращити характеристики об'єктивів, які працюють в інфрачервоному (ІЧ) діапазоні. Позитивною властивістю таких покриттів є те, що вони не лише покращують оптичні характеристики об'єктива, але і є захисними від механічних подряпин. Недоліком прототипу є те, що для кожного матеріалу (германій, кремній, ZnSe та інші), що працює в ІЧ-діапазоні, потрібно розраховувати та забезпечувати в технології нанесення товщину шару алмазоподібного покриття. Це створює технологічні ускладнення та підвищує трудомісткість робіт. Задачею пропонованої корисної моделі є створення оптичного алмазоподібного покриття, товщина якого буде однаковою для захисту від подряпин оптичних деталей виконаних із ІЧматеріалів. Поставлена задача вирішується тим, що створено оптичне алмазоподібне покриття на зовнішній поверхні оптичної деталі з ІЧ-матеріалу, згідно з корисною моделлю товщина покриття складає 50-200 нм. Товщина запропонованого алмазоподібного покриття суттєво менша (в десятки разів) від довжини хвилі в ІЧ-діапазоні (1-12 мкм), що практично не впливає на розповсюдження оптичних хвиль, але забезпечує підвищену зносостійкість та захист оптичної деталі від подряпин в межах заявлених значень товщини. При товщині меншій ніж 50 нм захисні властивості плівки не сформовані, а при товщині більшій 200 нм покриття може створювати інтерференційні ефекти і потребує врахування при проектуванні та виготовленні інтерференційних покриттів, що збільшує трудомісткість і ускладнює технологічний процес. Таким чином, технічне рішення вирішує поставлену задачу і відповідає критерію корисності, а сукупність відомих та запропонованих ознак технічного рішення відповідає критерію новизни. Приклад реалізації Для експериментальних перевірок технічного рішення було використано зразок полірованого кремнію та германію, для якого записували спектр відбиття в ІЧ-діапазоні, як в вихідному стані, так і із нанесеним захисним алмазоподібним покриттям. Покриття наносили в плазмохімічному планарному реакторі для осадження алмазоподібних плівок з вуглецеводневої плазми ВЧ-розряду при напрузі автозміщення від 200 В у середовищі суміші метану (50-70 %) та водню при тисках 10-30 Па. Підкладку нагрівали до 200 °C для забезпечення адгезії. Товщину осаджених шарів змінювали шляхом зміни тривалості процесу осадження при постійному технологічному режимі. Значення товщини покриття визначали на атомно-силовому мікроскопі, а стійкість до подряпин визначали в відносних величинах за стійкістю до абразивного зносу. Оптичні характеристики визначали на ІЧ-спектрофотометрі по відбиттю випромінювання від поверхні з покриттям та без нього. Експериментальні дослідження довели, що при значеннях товщини алмазоподібних покриттів менше 50 нм стійкість до абразивного зносу в 3 рази менша, ніж до покриттів товщиною 200 нм. В той же час до 200 нм товщина покриття не впливала на оптичні характеристики (інтенсивність відбитого випромінювання у діапазоні 1-12 мкм. Таким чином, експериментальні дослідження по реалізації запропонованого технічного рішення довели його корисність та заявлений діапазон товщин захисних алмазоподібних покриттів. Джерела інформації: 1. Технология тонких пленок: Справочник / под ред. Л. Майселла и Р. Гленга. Т. 1. - М.: Советское радио, 1977. - 664 с. 2. Веденский В.Д. Вакуумная технология оптического приборостроения / В.Д. Веденский, В.П. Рязанкин. - М.: Заочный институт ЦП ВНТО приборостроителей им. С.И. Вавилова, 1988. 68 с. 1 UA 115014 U 5 10 15 20 25 3. Попов В.Ф. Процессы и установки электронно-ионной технологи / В.Ф. Попов, Ю.Н. Горин. - М.: Высшая школа, 1988. - 235 с. 4. Минайчев Е.В. Нанесение пленок в вакууме / Е.В. Минайчев. - М.: Высшая школа, 1989. 112 с. 5. Петровська Г.А. Метод оптимізації дисперсійних характеристик тонкоплівкових оптичних матеріалів / Г.А. Петровська, Т.А. Редько // Вісник Національного університету "Львівська політехніка". Сер. Електроніка. - 2002. - № 455. - С. 39-44. 6. Ершов А.В. Многослойные оптические покрытия. Проектирование, материалы, особенности технологии получения методом электроннолучевого испарения / А.В. Ершов, А.И. Машин. - Нижний Новгород: Нижегородский государственный университет, 2006. - 99 с. 7. Панфилов Ю. Нанесение тонких пленок в вакууме / Ю. Панфилов // Технологии в электронной промышленности. - 2007. - № 3. - С. 76-80. 8. Проектирование, изготовление и исследование интерференционных покрытий: учебное пособие / Е.Н. Котликов, Г.А. Варфоломеев, Н.П. Лавровская, А.Н. Тропин, Е.В. Хонинева. СПб.: ГУАП, 2009. - 188 с. 9. Путилин Э.С. Оптические покрытия. Учебное пособие / Э.С. Путилин. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. - 227 с. 10. Способ изготовления зеркала газового лазера / Я.М. Бондарчук, P.M. Возняк, Г.А. Мартыневич, Б.М. Шкляр // АС СССР 1468358. Заявлено 01.12.1986, заявка № 4192127, МКИ Н01S 3/22 11. Спосіб нанесення багатошарового інтерференційного покриття на оптичні елементи: пат. 111931 Україна: МПК С23С 14/08, С23С 14/35, G02B 1/10, G02B 5/28 / В.Г. Гайдучок, Б.М. Копко, P.M. Кузьмак, Д.Ю. Сугак, В.П. Маслов, А.В. Самойлов, Η.В. Качур. - № а201512051; заявл. 04.12.2015. 12. Атермализованный объектив для ик-области спектра: пат. 2594957 РФ: МПК G02B 13/14, G02B 9/34 / А.И. Белоусов. - № 2015124951/28; заявл. 24.06.2015. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Оптичне алмазоподібне покриття на зовнішній поверхні оптичної деталі з ІЧ-матеріалу, яке відрізняється тим, що товщина покриття складає 50-200 нм. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2