Спосіб виготовлення інтерференційного фільтра

1. Спосіб виготовлення інтерференційного фільтра, що включає нанесення у вакуумі на підкладки інтерференційних шарів, що чергуються, із сульфіду цинку та фториду металу, який відрізняється тим, що як фторид металу використовують фторид ітрію, а виготовлені дві підкладки з різним числом шарів нанесеного інтерференційно C2 2 (19) 1 3 60752 4 кремнію. ка заломлення (MgF2) і з високим показником заСпільними суттєвими ознаками з винаходом, ломлення (не менш 2,2) з матеріалу, прозорого в що заявляється, є нанесення у на підкладки інтеІЧ-області (ZnS, ZnSe, Sb2S3, As2S3, As2S3 тощо). У рференційних шарів, що чергуються, з різними середину шарів MgF2 уводять прошарок із діоксикоефіцієнтами заломлення. ду кремнію. Прошарок складає 0,2-0,5 оптичної Причинами, які перешкоджають одержанню товщини шару MgF2 за рахунок відповідного змеочікуваного технічного результату, є те, що вказаншення товщини шару MgF2. ний спосіб придатний для нанесення шарів лише з Спільними суттєвими ознаками з винаходом, тих речовин, які утворюються при термічному розщо заявляється, є нанесення у вакуумі на підкладкладі у плазменному потоці летких елементооргаки інтерференційних шарів, що чергуються, із сунічних сполук. льфіду цинку та фториду металу. Відомий спосіб виготовлення інтерференційПричинами, які перешкоджають одержанню ного фільтра [патент Російської Федерації очікуваного технічного результату, є надмірна ба6 №2087014, МПК G02B5/28, 1997p.]. який включає гатостадійність способу: для нанесення кожного виготовлення підкладок (полірованих пластин, шару ПМ з відносно низьким коефіцієнтом заломнаприклад із ZnSe), завантаження у вакуумну калення треба провести три послідовних процеси меру підкладок і човників із плівкотвірною речовивакуумного нанесення MgF2-SiO2-MgF2. ною телуридом германію, що містить телур у кільВ основу винаходу покладено задачу у способі кості 55-58ат %. Створюють у камері вакуум з виготовлення інтерференційного фільтра шляхом -4 тиском 4-10 Па, підкладки при потребі нагрівають зміни параметрів процесу забезпечити підвищення до 100°С. Плівкотвірну речовину знегажують у стійкості інтерференційного фільтра до динамічвакуумі при нагріванні, потім струм емісії електних навантажень під час прискорень руху цього ронно-променевого випарника збільшують до рофільтра при збереженні потрібних оптичних харакбочого значення і наносять шар плівкотвірної ретеристик інтерференційного фільтра в інфрачерчовини заданої товщини при швидкості конденсації воній області. не меншій 7нм/с. Поставлена задача вирішується тим, що у Спільними суттєвими ознаками з винаходом, способі виготовлення інтерференційного фільтра, що заявляється, є нанесення у вакуумі на підкладякий включає нанесення у вакуумі на підкладки ки інтерференційних шарів, що чергуються, з різінтерференційних шарів, що чергуються, із сульними коефіцієнтами заломлення. фіду цинку та фториду металу, згідно з винаходом, Причинами, які перешкоджають одержанню в якості фториду металу беруть фторид ітрію, а очікуваного технічного результату, є те, що виговиготовлені дві підкладки з різним числом шарів товлений таким способом інтерференційний нанесеного інтерференційного покриття закріплюфільтр не витримає значних динамічних переванють за допомогою клею та герметика у металеву тажень під час прискореного руху цього фільтра, а оправку, що має нижнє та верхнє посадочні гнізда також потребує використання досить екзотичної і для підкладок. дуже дорогої сполуки телуриду германію, що місЗгідно з винаходом до фториду ітрію додають тить телур у кількості 55-58ат %. фторид стронцію у ваговому співвідношенні Як прототип вибрано за максимальним числом YF3:SrF2 від 3:1 до 4:1. спільних суттєвих ознак спосіб виготовлення інтеЗгідно з винаходом, на одну підкладку нанорференційного фільтра, [описаний у патенті Російсять 27 інтерференційних шарів, а на другу підк6 ської Федерації №2124223, МПК G02В5/28, ладку - 15 інтерференційних шарів. 1998рік.] Спосіб виготовлення реалізується настуЗгідно з винаходом, у нижнє посадочне гніздо пним шляхом. Спочатку визначають теоретично металевої оправки наносять шар герметика, вклаабо експериментально параметри багатошарової дають інтерференційним покриттям уверх підкладінтерференційної конструкції, тобто визначають ку, що має 15 шарів інтерференційного покриття, число і товщину шарів, виходячи з функціональних після тверднення герметика зазор між металевою вимог, що пред'являються до покриття (дзеркальоправкою і підкладкою заповнюють клеєм, після не, світлорозділююче, світлофільтр з певною довтверднення клею у верхнє посадочне гніздо метажиною хвилі пропускання тощо), і робочої області левої оправки вкладають інтерференційним покдовжин хвиль, на основі конструкції П/(MgF2-SiO2риттям униз підкладку, що має 27 інтерференційn MgF2)-ZnS/ або іншого плівкотвірного матеріалу них шарів, у фаски верхнього посадочного гнізда (ПМ) типу В: ZnSe, Sb2S3, As2S3, As2S3. При цьому металевої оправки і підкладки наносять клей, а експериментально уточнюють необхідну товщину після тверднення клею у зазор між металевою прошарку SiO2 в області значень, що рекомендуоправкою та підкладкою наносять герметик. ються, (0,2-0,5)Н. У випадку необхідності мати виДля реалізації способу, що заявляється викосоку механічну та променеву стійкість поверх шару ристовують такі прилади та обладнання: типу В потрібно передбачити захисний півхвильо- вакуумна випарна установка ВУ-1 А, або ВУвий шар, що складається з чвертьхвильового шару 2М, або ВУТП-2 типу MgF2-SiO2-MgF2 та чвертьхвильового шару - термопара хромель-копель, ГОСТ 6616-74, SiO2. Потім за допомогою вакуумної технології на - фотометричний пристрій для контролю оптипідкладку наносять багатошарове покриття, викочної товщини інтерференційного шару (фотометр ристовуючи будь-які способи контролю товщини СФКТ-751), шарів ПМ у процесі вакуумного нанесення. Одер- спектрофотометр СФ-20, ТУ 3-344-76, жане таким способом покриття складається із ша- фольга вольфрамова товщиною 0,03-0,05мм, рів, що чергуються, з низьким значенням показниТУ 48-42-40-70, 5 60752 6 - сульфід цинку для оптичних потреб, ТУ 6-09тьхвильового шару складає 2хв. У момент досяг31-84-79, нення оптичної товщини чвертьхвильового шару - фторид ітрію для оптичних потреб, закривають заслінку і вимикають розжарення реТУ 3-3.13-79, зистивного випарника ZnS. Потім вмикають елект- фторид стронцію для оптичних потреб, ТУ 6ронно-променевий випарник (ЕПВ) при відкритій 09-31-63-79, його. Плавно збільшуючи струм електронного - скло К108, ГОСТ 3514-76, променя розплавляють YF3 і розігрівають до поча- скло ИКС-5, ГОСТ 9411-81, тку випаровування. Зменшують струм емісії ЕПВ - герметик УТ-34, ГОСТ 24285-60, до номінальної величини, при якій час напилюван- клей К-300-61, ОСТ В6-05-5100-77. ня чвертьхвильового шару складає 3хв. НапилюДалі винахід підтверджується такими приклають чвертьхвильовий шар фториду, закривають дами конкретної реалізації. заслінку і виключити емісію ЕПВ. Повторивши ще Приклад 1. Напилювання проводять на вакуудва рази процес нанесення на підкладку шарів мній випарній установці ВУ-1А, оснащеній резисZnS та YF3, одержують 6 шарів покриття (3 пари тивним (термічним) випарником для випаровуванВН). Потім наносять 7-й шар ZnS подвійної товщиня сульфіду цинку ZnS і електронно-променевим ни. Далі напилюють ще 6 шарів покриття, починавипарником для випаровування фториду ітрію YF3. ючи з YF3 (з 8-го по 13-й - 3 пари НВ) і 14-й шар Для напилювання ZnS беруть випарник ("човник" з покриття YF3. Оптична товщина 14-го шару скламолібденової фольги) глибиною 15мм. Порівняно дає 1,35 /4. Наступні 13 шарів фільтра (з 15-го по велика глибина випарника необхідна для одер27-й) наносять так, як описано вище. Потім вимижання більш рівномірного потоку речовини, що кають живлення випарників, обертання каруселі. випаровується, і спрямованого переважно вгору, а Витримують підкладки з нанесеним інтерференне в бік. Для напилювання YF3 в електронноційним покриттям у вакуумній камері протягом променевий випарник установлюють односекцій30хв. Напускають у вакуумну камеру повітря, підкний (одночашковий) тигель. Таблетки ZnS перед ладки з багатошаровим інтерференційним покритзавантаженням у випарник ("човник") подрібнюють тям вивантажують і перевіряють відповідність їх до розміру осколків 5-7мм. Це необхідно для одепараметрів потрібним вимогам. За методиками, ржання більш рівномірного кутового розподілу що були описані вище, на підкладки, виготовлені зі потоку речовини, що випаровується, спрямованого скла марки ИКС-5, напиляють 15 шарів інтерфевгору на підкладки. Таблетки фториду ітрію YF3 не ренційного покриття: 0,5В 1,5Н 6(ВН) В. У нижнє подрібнювали, оскільки вони перед напилюванням посадочне гніздо металевої оправки наносять голі в процесі напилювання розплавляються. Устанокою шар герметика УТ-34, вкладають підкладку зі влюють у вакуумну камеру карусель (тримач з скла марки ИКС-5, що має 15 шарів інтерференпідготовленими підкладками). Підкладки були виційного покриття так, щоб інтерференційне покготовлені зі скла К108. Закривають дверцята вакуриття було зверху. Видавлюють і видаляють надумної камери і вмикають відкачку. Після досягненлишок герметика ватним тампоном змоченим -2 -4 ня тиску 10 Па (вакуум не гірше 1,310 мм рт.ст.) невеликою кількістю ацетону. Металеву оправку вмикають систему нагрівання підкладок темперарозміщують на монтажному столику, вивіреному тури 150°C. При досягненні температури підкладок за рівнем у горизонтальній площині, залишають -3 -5 для тверднення герметика протягом доби під ван150°C і тиску 10 Па (вакуум не гірше 1,310 мм тажем 50г. Потім у зазор між підкладкою і оправрт.ст.) прогрівають матеріали, що будуть випарокою наносять клей К-300-61. Залишають на добу вуватись, при температурі, близькій до температудля тверднення клею. У верхнє посадочне гніздо ри випаровування, щоб знегазити їх. Потім вимивкладають інтерференційним покриттям униз підккають нагрівання підкладок і після зниження їхньої ладку зі скла марки К108, що має 27 шарів інтертемператури до 60°C починають вакуумне напиференційного покриття. Наносять голкою клей Клення. Конструкція вузько смугового фільтра яв300-61 у фаски підкладки й оправки. Видаляють ляє собою систему з 27 шарів: лишки клею за допомогою змоченого ацетоном П3(ВН)2В3(ВН)kНЗ(ВН)2В3(ВН)        ватного тампона і залишають для тверднення на 13 шарів 13 шарів добу. У зазор між оправкою і підкладкою за допоТут літерою Π позначено підкладку, В - чвермогою голки наносять герметик УТ-34. Видаляють тьхвильові шари з високим показником заломленлишки герметика і залишають для тверднення на ня (ZnS), Η - чвертьхвильові шари з низьким покадобу. Після цього виготовлені інтерференційні зником заломлення (YF3 або суміш YF3 із SrF2), k фільтри витримують протягом 7-10 діб для остатокоефіцієнт, що указує відносну оптичну товщину чного старіння покриттів та тверднення герметика. 14-го (розділового) шару в порівнянні з чвертьхвиПотім перевіряють спектральні параметри та клас льовим шаром. Щоб робоча смуга пропускання чистоти виготовлених інтерференційних фільтрів. фільтра мала необхідну ширину, коефіцієнт k доПриклад 2. Виготовлення інтерференційного рівнює 1,35. Вмикають обертання каруселі (тримафільтра здійснювали так, як описано у прикладі 1, ча підкладок) і встановлюють швидкість обертання за винятком того, що змінили параметри способу, каруселі з підкладками 90об./хв. Вмикають резиса напилення проводили на вакуумній випарній тивний випарник ZnS, відкривають його заслінку, установці ВУ-2М. Змінені параметри способу наплавно збільшують струм розжарення випарника і ведені у прикладі 2 таблиці. розігрівають матеріал до початку випаровування. Приклад 3. Інтерференційний фільтр виготовЗменшують струм розжарення випарника до номіляли так, як описано у прикладі 1, за винятком нальної величини, при якій час напилювання чвертого, що змінили деякі параметри способу, а напи 7 60752 8 лення проводили на вакуумній випарній установці при куті =12° - становить 70%; при куті =0° ВУТП-2. Змінені параметри способу наведені у становить 40%; прикладі 3 таблиці. - фон ф у діапазоні від 0,35 до 0,92мкм станоЕкспериментальні дослідження показали, що вить не більше 0,5%; у діапазоні від 0,92 до способом, що заявляється, можна виготовляти 0,98мкм - не більше 1%, у діапазоні від 0,98 до інтерференційні фільтри з такими технічними ха1,2мкм становить не більше 0,5%; рактеристиками: - фільтри витримують перевантаження обумовлене прискоренням 10000g. - коефіцієнт пропускання фільтра на робочій довжині хвилі при куті падіння випромінювання =15° відносно нормалі до поверхні фільтра 60%; Таблиця Параметр способу 1 ВУ-1А 150 60 90 Номер прикладу 2 3 ВУ-2М ВУТП-2 180 200 55 50 60 30 Тип вакуумної установки Максимальна температура нагріву підкладки перед напиленням, °С Температура підкладок на початку напилення, °С Швидкість обертання каруселі з підкладками, об./хв. Коефіцієнт к, що указує відносну оптичну товщину 14-го(розділового) 1,35 шару в порівнянні з чвертьхвильовим шаром Час напилювання чвертьхвильового шару ZnS, хвилин 2 Час напилювання чвертьхвильового шару фториду, хвилин 3 Вагове співвідношення фториду ітрію до фториду стронцію чистий YF3 1,40 1,45 3 4 4:1 4 5 3:1 Спосіб, що заявляється може бути реалізований на стандартному обладнанні, не потребує значних додаткових економічних витрат. Комп’ютерна верстка Т. Чепелева Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601