Застосування високочистого сульфіду цинку як матеріалу для інтерференційних покриттів

Реферат: Застосування заздалегідь обробленого високочистого сульфіду оксигенвмісних домішок, як матеріалу для інтерференційних покриттів. цинку, позбавленого UA 85460 U (12) UA 85460 U UA 85460 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до оптичного приладобудування, конкретно до матеріалу для інтерференційних покриттів. Оптичні елементи з покриттям можуть бути використані у лазерній оптиці. Відомий матеріал для інтерференційних покриттів (див. пат. UA № 42231 МПК (2009) G02B 5/28. опубл. 25.06.2009 р. Бюл. № 12), що містить в основі цинку сульфід, при цьому він додатково містить гадолінію сульфід за наступним співвідношенням компонентів, мас. %: гадолінію сульфід 16,0-20,0 цинку сульфід 80,0-84,0. Але відомий матеріал цинку сульфід-гадолінію сульфід містить значну кількість легуючої добавки (до 20,0 % мас. Gd2S3) та містить оксидну домішку, що призводить до зменшення показника заломлення покриття порівняно із теоретичним значенням для ZnS кубічної модифікації (сфалериту), що становить 2,64. Крім того, добавка має дещо збільшувати коефіцієнт розсіювання покриття. Відомий плівкоутворюючий матеріал вибраний найближчим аналогом. Найближчий аналог і корисна модель, що заявляється, мають такі спільні ознаки: - Містить цинкусульфід у складі матеріалу для інтерференційних покриттів. В основу корисної моделі поставлена задача застосувати високочистий сульфід цинку як матеріал для інтерференційних покриттів, для використання в оптико-механічній, оптоелектронній та інших галузях промисловості, який був би позбавлений зазначених недоліків і мав би помітно нижчий рівень розсіювання у покритті (нижчий за 0,05 %) та вищий показник заломлення (більш ніж 2,4). Поставлена задача вирішена застосуванням заздалегідь обробленого високочистого сульфіду цинку, позбавленого оксигенвмісних домішок, що має структуру сфалериту, як матеріалу для інтерференційних покриттів. Новим у корисній моделі є те, що матеріал, який заявляється, містить цинку сульфід, заздалегідь оброблений та позбавлений оксидних домішок (у тому числі оксигенвмісних або будь-яких легуючих), що має структуру сфалериту. Відомий спосіб очистки оптичного матеріалу цинку сульфіду від оксидних домішок шляхом його термообробки в інертній атмосфері зі стибію (III) сульфідом та відокремлення цільового продукту, при цьому спочатку здійснюють термообробку суміші при 580-600 °C, з наступною взаємодією її з порошкоподібним елементним германієм, який використовують у кількості 2225 % до надлишку стибію (III) сульфіду, та проводять додаткову термообробку за тих же температурних умов і відокремлення цільового продукту (див. Заявка № u201209004 від 23.07.2012 р., МПК С01G 9/08, рішення 26313/ЗУ/12 про видачу). Причино-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак та технічним результатом, що досягається, є таким: у процесі високотемпературного випаровування плівкоутворюючого матеріалу не відбувається будь-якої взаємодії між оксигенвмісною домішкою та легуючою домішкою, основною фазою матеріалу або матеріалом випарника. Таким чином, у вакуумній камері створюються умови для одержання у плівкових шарах високочистого, бездефектного і однофазного матеріалу (ZnS), можливо, двовимірної наноструктури або монокристалічної плівки. Це, безумовно, має сприяти підвищенню прозорості та показника заломлення покриття із зазначеного матеріалу. Покриття готують таким чином. У ванночку з молібденової фольги випарника закладають таблетку, яка містить попередньо глибоко очищений цинку сульфід. Оптичну деталь зі знежиреними поверхнями встановлюють у гніздо підкладкоутримувача, а контрольну пластину зі знежиреними поверхнями встановлюють у гніздо фотометричного пристрою для контролю товщини шарів. Зачиняють вакуумну камеру та розпочинають відкачку з неї повітря. Коли у -3 камері досягнуто вакуум 1·10 Па, вмикають обігрівання підкладок (ТЕН або інфрачервоні лампи); камера розігрівається до 150 °C та утримується при цій температурі протягом 1 години (температура у камері контролюється за допомогою термопари, яка розміщена поблизу поверхні оптичної деталі, на яку буде нанесено покриття). Вмикають живлення на випарнику і розігрівають матеріал до умовної температури випаровування; витримують під захисним екраном, доки не стабілізується тиск у вакуумній камері, після чого відводять захисний екран від випарника. За допомогою фотометричного пристрою контролюють товщину шару, який утворюється на контрольній пластині; коли показання фотометричного пристрою свідчать, що досягнута потрібна товщина шару, вимикають живлення на випарникові і переводять захисний екран в положення над випарником. Процес термічного випаровування у вакуумі проводився за наступними параметрами: спосіб нагрівання: резистивний; струм нагріву - 100 А; 1 UA 85460 U -3 5 10 15 20 25 30 початковий вакуум у камері ВУ-1 А: 1·10 Па; температура підкладки: 150 °C; швидкість нанесення плівкового шару: 150-250 нм/с. Коефіцієнт розсіювання контролюється за допомогою фотометричного пристрою, до складу якого входять He-Ne лазер, фотометрична куля, еталонна пластина з відомим коефіцієнтом розсіювання, фотоприймач та реєструвальна апаратура. Еталонна пластина розміщується у фотометричній кулі так, щоб на неї падало випромінювання лазера. Приймач розташований на поверхні фотометричної кулі під кутом 90° до еталонної пластини. Фіксують сигнал від еталонної пластини, потім замість неї ставлять досліджуваний зразок. По співвідношенню показань приймача розраховують коефіцієнт розсіювання зразка. Механічну міцність покриттів визначають стиранням обгорнутої батистової тканини гумовим наконечником на приладі СМ-55; робоча частина наконечника має бути закруглена за сферою радіусом 3 мм. Режим випробування: навантаження на стираючий наконечник - 200 г; частота обертання деталі з покриттям - 500 об./хв.; відстань від осі обертання деталі до осі наконечника - 5 мм. Після випробувань на стирання поверхні деталі з покриттям продивляються у відбитому світлі на фоні чорного екрана при освітленні електролампою потужністю 60-100 Вт. Деталь вважають придатною, якщо немає наскрізної кільцевої суцільної або переривистої подряпини. Група механічної міцності визначається кількістю обертів, яке витримало покриття: 0 група - покриття допускає чистку батистовою серветкою із застосуванням спирту або спиртово-ефірної суміші і витримує не менш 3000 обертів на приладі СМ-55; 1 група - покриття допускає чистку батистовою серветкою із застосуванням спирту або спиртово-ефірної суміші і витримує не менш 2000 обертів на приладі СМ-55. Приклад. Приготували матеріал для інтерференційних покриттів з високим показником заломлення, як зазначено вище. Параметри одношарового плівкового покриття (товщина 712 нм): n (показник заломлення при λ=580 нм) = 2,46; σ (коефіцієнт розсіювання) = 0,03 %; Н (механічна міцність) = 30000 обертів. Таким чином, заявлений матеріал суттєво перевищує найближчий аналог за оптичними параметрами (показник заломлення на прозорість), а також механічною міцністю. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Застосування заздалегідь обробленого високочистого сульфіду оксигенвмісних домішок, як матеріалу для інтерференційних покриттів. цинку, позбавленого Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2