專利名稱：消除短波通截止濾光片半波孔的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光學薄膜制備裝置，可消除短波通截止濾光片的半波孔。
在光學薄膜中，短波通截止濾光片是一種常用的濾光片，實際應(yīng)用廣泛，如在彩色電視、電影、印刷等彩色分光系統(tǒng)中使用的二向色鏡以及熱反射鏡、望遠鏡紅膜等。在短波通截止濾光片的制備中往往會在通帶區(qū)域，即反射帶中心波長的一半處出現(xiàn)一個反射峰，即半波孔，或稱為濾光片的半波跌落，它的存在極大地影響了短波通截止濾光片的光譜特性，甚至導致濾光片無法使用。
對于短波通截止濾光片半波孔的產(chǎn)生原因，國內(nèi)外許多光學薄膜專家進行了廣泛研究，眾說紛紜。例如，Maclod認為半波孔是由于鍍膜材料的折射率的非均勻性造成的(參見H.A.Maclod.″Half wave holes，leaks and the otherproblems″.in Proceedings of the 39thAnnual Technical Conference of the Society ofVacuum Coaters，J.N.Lingscheit and A.A.Bromfield，eds.(Society of VacuumCoaters，Washington，D.C.)，1996，p.193～198)；林永昌、盧維強認為半波孔是由于薄膜材料的折射率色散引起的(參見林永昌，盧維強.光學薄膜原理.國防工業(yè)出版社，1990，p.352～353)；顧培夫認為半波孔是在鍍膜過程中由于膜厚控制誤差積累造成的(顧培夫.薄膜技術(shù).浙江大學出版社，1993，p.162)。
根據(jù)實驗分析和數(shù)值計算模擬的結(jié)果，上述因素均不是產(chǎn)生短波通截止濾光片半波孔的主要原因，短波通截止濾光片產(chǎn)生半波孔的真正原因是薄膜鍍制過程中高折射率鍍膜材料和低折射率鍍膜材料蒸鍍厚度不匹配，即在鍍制四分之一中心波長厚度的膜層時，實際鍍制出來的膜層中有一層(或是高折射率鍍膜材料，或是低折射率鍍膜材料)厚度始終偏大，從而產(chǎn)生半波孔。
本實用新型針對此原因而設(shè)計，目的是提供一種簡單實用的、在短波通截止濾光片鍍制過程中有效消除其半波孔的裝置。本實用新型普遍適用于透射式和反射式光控極值法鍍制短波通截止濾光片。
本實用新型的目的可以通過以下措施達到本實用新型包括鍍膜機真空室、左右兩個電子槍、光源、調(diào)制器、控制片、球形夾具、擋板、反射鏡、單色儀、光電倍增管和膜厚儀等部件，除此之外本實用新型還包括一個遮擋部件，位于鍍膜機真空室內(nèi)，固定在蒸鍍膜層偏厚的電子槍與球形夾具之間。
本實用新型的目的還可以通過以下措施達到本實用新型所用的遮擋部件是一個扇形遮擋板，扇形的圓心角一端對著鍍膜機真空室中軸，扇形的弧邊向著鍍膜機真空室內(nèi)壁，扇形遮擋板與鍍膜機真空室底盤平行，扇形遮擋板的中線與鍍膜機真空室的徑向方向一致；扇形遮擋板的大小及其放置的高度滿足以下條件蒸鍍膜層偏厚的電子槍蒸發(fā)的鍍膜材料可以不受遮擋板阻擋淀積到控制片在該電子槍這一邊的邊緣上，同時蒸鍍膜層偏薄的電子槍蒸發(fā)的鍍膜材料可以不受遮擋板阻擋淀積到球形夾具在蒸鍍膜層偏厚的電子槍這一邊的邊緣上(因為球形夾具的旋轉(zhuǎn)，該邊緣實際上是整個夾具的圓形邊)；該遮擋部件由支撐架固定。
扇形遮擋板板心兩個小孔與支撐架一端的兩個小孔相對應(yīng)，通過螺釘固定；支撐架另一端通過螺釘固定在鍍膜機真空室底盤上。扇形遮擋板的扇形半徑與圓心角的大小與鍍膜機真空室的大小、扇形遮擋板固定在電子槍上方的高度，以及左右兩個電子槍蒸鍍膜層厚度的差值大小有關(guān)，一般是針對既定的鍍膜機真空室和電子槍，首先確定扇形遮擋板固定的高度，然后據(jù)此從扇形半徑和圓心角來調(diào)整扇形遮擋板的大小。通過使用不同大小的扇形遮擋板來控制蒸發(fā)材料淀積到鍍膜基片上的多少，以達到控制膜層厚度的目的，最終使兩個電子槍分別蒸鍍的高、低折射率兩種鍍膜材料的膜層厚度相等。
本實用新型可以有效消除短波通截止濾光片的半波孔，其有益效果可以通過實驗測試數(shù)據(jù)說明。
在實驗中，所用的高折射率鍍膜材料為TiO2，所用的低折射率鍍膜材料為SiO2，未采用本實用新型鍍制的短波通截止濾光片，控制波長為920nm，膜系為Sub/7(HL)H0.5L/Air，用分光光度計測試鍍膜基片的透射光譜曲線，可從其測試曲線看到有很明顯的半波孔，透過率僅為35％左右(圖4)；在相同條件下采用本實用新型鍍制的短波通截止濾光片，從其測試曲線可看出截止的中心波長為1100nm，在半波550nm處已經(jīng)看不到半波孔，整個通帶內(nèi)波紋較小，由于色散的原因，三倍頻處的反射峰已經(jīng)移到400nm位置(圖5)。
本實用新型針對薄膜鍍制過程中高、低折射率兩種鍍膜材料蒸鍍厚度不匹配這一產(chǎn)生短波通截止濾光片半波孔的原因而設(shè)計，應(yīng)用本實用新型消除半波孔的明顯效果也證明了對短波通截止濾光片半波孔的生成原因所作分析的正確性。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。


圖1是本實用新型的剖面示意圖。
圖2是扇形遮擋板的正視圖。
圖3是扇形遮擋板與支撐架相連接的側(cè)視圖。
圖4是實驗中未采用本實用新型鍍制的短波通截止濾光片的測試曲線。
圖5是實驗中采用本實用新型鍍制的短波通截止濾光片的測試曲線。
工作時，先用單色儀17選擇控制波長λ，在λ的監(jiān)控下，分別用左右兩個電子槍11、12向測試片(測試片的位置、質(zhì)材與鍍膜基片4、5相同)蒸鍍單層高折射率材料(如TiO2)和單層低折射率材料(如SiO2)，鍍完后取出測試片，用分光光度計分別測出單層高折射率材料膜層和單層低折射率材料膜層的透射光譜曲線，由光譜曲線找到反射率極大極小處的波長位置，從而確定膜層的光學厚度。比較高折射率材料膜層和低折射率材料膜層的厚度，確定孰厚孰薄，并以此確定哪一個電子槍蒸鍍膜層偏厚。在
圖1中，假定左電子槍11蒸鍍的膜層偏厚。
扇形遮擋板7中心的兩個小孔22、23與支撐架8一端的兩個小孔31、32相對應(yīng)，通過螺釘24、25把扇形遮擋板7固定在支撐架8上，置于鍍膜機真空室15內(nèi)，使扇形遮擋板7位于蒸鍍膜層偏厚的電子槍11與球形夾具6之間；用螺釘通過支撐架8另一端的兩個小孔26、27將支撐架8固定在鍍膜機真空室15的底盤上；扇形遮擋板7與鍍膜機真空室15底盤平行，扇形遮擋板7的中線28與鍍膜機真空室15的徑向方向一致，扇形的圓心角一端29對著鍍膜機真空室15中軸，扇形的弧邊30向著鍍膜機真空室15內(nèi)壁；扇形遮擋板7放置的高度滿足以下條件蒸鍍膜層偏厚的電子槍11從坩堝13蒸發(fā)的鍍膜材料可以不受遮擋板7阻擋淀積到控制片3在該電子槍11這一邊的邊緣20上，同時蒸鍍膜層偏薄的電子槍12從坩堝14蒸發(fā)的鍍膜材料可以不受遮擋板7阻擋淀積到球形夾具6在蒸鍍膜層偏厚的電子槍11這一邊的邊緣21上。
使用不同大小的扇形遮擋板7來控制電子槍11蒸鍍材料淀積到測試片上的多少，當左右兩個電子槍11、12蒸鍍的材料的膜層厚度相等時，此時所用扇形遮擋板7的大小和位置(固定在電子槍上方的高度)就固定下來，可以開始鍍制標準的短波通膜系。
假定先用左電子槍11蒸鍍單層高折射率材料。
打開擋板9，左電子槍11從坩堝13蒸發(fā)的鍍膜材料就淀積到鍍膜基片4、5和控制片3上；此時光源1發(fā)出的白光在調(diào)制器2的作用下變成一定頻率的交變光源，白光經(jīng)過控制片3后經(jīng)反射鏡16進入單色儀17的入射狹縫，于是白光被分解成單色光，經(jīng)單色儀17的出射狹縫射出，被光電倍增管18接收，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，再通過膜厚儀19進行放大處理并顯示出具體數(shù)據(jù)；當膜厚儀19顯示的數(shù)據(jù)變到極大值或變到極小值時，即關(guān)閉擋板9，關(guān)閉電子槍11的高壓電源。這時淀積到鍍膜基片4、5和控制片3上的膜層厚度即為單色儀17選定波長λ的四分之一。
然后打開擋板10，用右電子槍12從坩堝14蒸鍍單層低折射率材料。過程同上。
如此交替進行高、低折射率鍍膜材料的蒸鍍，直至鍍完整個短波通膜系。
本實施例采用透射式光控極值法，本實用新型同樣適用于反射式光控極值法。
對于扇形遮擋板和支撐架的制造材料，可以采用不銹鋼、鐵等材料，還可選用其它多種金屬或非金屬材料，但必須堅固不易變形，以保證遮擋部件的穩(wěn)定性。支撐架除本說明書圖3所示結(jié)構(gòu)外，還可有其它多種結(jié)構(gòu)，其作用只有一個固定扇形遮擋板，同時不影響其它部件工作。
權(quán)利要求1.消除短波通截止濾光片半波孔的裝置，包括鍍膜機真空室(15)、兩個電子槍(11、12)、光源(1)、調(diào)制器(2)、控制片(3)、球形夾具(6)、擋板(9、10)、反射鏡(16)、單色儀(17)、光電倍增管(18)和膜厚儀(19)等部件，其特征在于該裝置還包括一個遮擋部件(7)，位于鍍膜機真空室(15)內(nèi)，固定在蒸鍍膜層偏厚的電子槍(11)與球形夾具(6)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的消除短波通截止濾光片半波孔的裝置，其特征在于該裝置內(nèi)的遮擋部件是一個扇形遮擋板(7)，扇形的圓心角一端(29)對著鍍膜機真空室(15)中軸，扇形的弧邊(30)向著鍍膜機真空室(15)內(nèi)壁，扇形遮擋板(7)與鍍膜機真空室(15)底盤平行，扇形遮擋板(7)的中線(28)與鍍膜機真空室(15)的徑向方向一致。
3.如權(quán)利要求2所述的消除短波通截止濾光片半波孔的裝置，其特征在于該裝置內(nèi)的扇形遮擋板(7)的大小及其放置的高度滿足以下條件蒸鍍膜層偏厚的電子槍(11)蒸發(fā)的鍍膜材料可以不受遮擋板(7)阻擋淀積到控制片(3)在該電子槍(11)這一邊的邊緣(20)上，同時蒸鍍膜層偏薄的電子槍(12)蒸發(fā)的鍍膜材料可以不受遮擋板(7)阻擋淀積到球形夾具(6)在蒸鍍膜層偏厚的電子槍(11)這一邊的邊緣(21)上。
4.如權(quán)利要求1所述的消除短波通截止濾光片半波孔的裝置，其特征在于該裝置內(nèi)的遮擋部件(7)由支撐機構(gòu)(8)固定。
專利摘要本實用新型是一種光學薄膜制備裝置,可消除短波通截止濾光片的半波孔,包括鍍膜機真空室、兩個電子槍、光源、調(diào)制器、控制片、球形夾具、擋板、反射鏡、單色儀、光電倍增管和膜厚儀等部件,另外,該裝置在鍍膜機真空室內(nèi)、蒸鍍膜層偏厚的電子槍與球形夾具之間,還固定有一個遮擋部件,通過調(diào)節(jié)高、低折射率鍍膜材料的蒸鍍膜層厚度相匹配,以達到有效消除半波孔的目的,普遍適用于透射式和反射式光控極值法鍍制短波通截止濾光片。
文檔編號C23C14/22GK2407015SQ9925180
公開日2000年11月22日 申請日期1999年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月23日
發(fā)明者黃偉, 張云洞 申請人:中國科學院光電技術(shù)研究所