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aufgedampft wurden-oder-indem die Schichten in einer
Sauerstoffatmosphäre nechtrtLglich bei etwa Normaldruck
getempert wurden. Wegen der sowieso erforderlichen zu-
sätzlichen Oxydation während bzw.. nach der Verdampfung
ist es: allgemein üblich, .beim Aufdampfen von vornherein
von einem niederwertigeren Oxyd, z. B. von-Titanmanoxyd
MO). öder Siliziummonoxyd (Si0-) oder .auch von- einem
Gemisch aus Metall und Metalloxyd, :z. Be- Ti und: TiO,
auszugehen, da-diese.-leichter zu verdampfen sind. _
Beim Aufdampfen in -e-iner Sauerstoffatmosphäre- ist
jedoch der kritische Druckbereich in dem sowohl a.bsarp- -
-
tionsfree:, durchoxydierte-als auch-haftfeste Schichten
erzielt-werden können, sehr eng, so-daß eine komplizierte
automatische. -Regelung der Sauerstoffzufuhr erforderlich-
ist., Die. -bekannten Verfahren, bei denen-eine nachträg--
Tiche Oxydation-unter -Normaldruck vorgenommen wird, sind
ebenfalls- nur wenig brauchbar, -weil nämlich die .dort an-
gewandten Aufdampftechriologien nur Schichtsysteme liefern.,-
die in ökonomisch vertretbaren Zeiten nicht durehoxydert
werden können; das- trifft voic. allen Dingen Auf. die
trä-
gernahen Schichten von Systemen hoher Schichtenzahl zu
Es ist-ferner bekannt, daß sich absorptionsarme
Oxydschichten herstellen 'Lassen, wenn: sehr große Auf-,
dampfzeiten gewählt werden (in der Größenerdnung- von
einigen 10 min für eine Schicht der optischen Dicke-von
für , doch sind diese Schichten
dann unbrauchbar, de sie nicht mehr genügend hart und abriebfest
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were vapor-deposited-or-by placing the layers in one
Oxygen atmosphere at about normal pressure
have been annealed. Because of the necessary
additional oxidation during or after evaporation
it is: common practice, right from the start with vapor deposition
of a lower-grade oxide, e.g. B. von titanium manoxide
MO). or silicon monoxide (Si0-) or also from one
Mixture of metal and metal oxide, e.g. Be Ti and: TiO,
assume that-these.-are easier to vaporize. _
In the case of vapor deposition in an oxygen atmosphere
however, the critical pressure range in which both a.bsarp- - -
tationsfree: fully oxidized and adhesive layers
Achieved-can be very tight, so-that a complicated
automatic. -Regulation of oxygen supply required-
is the. - known processes in which - a subsequent--
Tiche oxidation is carried out under normal pressure
also- only of little use, -because the .there-
applied vapor deposition technologies only deliver layer systems., -
which does not oxidize in economically viable times
can be; that- hits voic. on all things. the weary
near layers of systems with a high number of layers
It is also known that low-absorption
Produce oxide layers '' If: very large build-up,
Steam times can be selected (in the order of magnitude of
some 10 min for a layer of optical thickness-of
for, yet these layers are
then unusable because they are no longer sufficiently hard and abrasion-resistant.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, interferenzfähige absorptionsfreie
Mehrfachsohchtaysteme durch Aufdampfen von Oxyden öder Suboxyden oder der diesen
entsprechenden Mischungen aus Metall und Oxyd auf optisch wirksame Flächenim
Hochvakuum zu erzeugen, die eine hohe Härte und Abriebfestgkeit aufweisen. Erfindungsgemäß
geschieht das dadurch, daß während des Verdempfens der Substanzen in einem nicht
mit Sauerstoff angereicherten Hochvakuum zwischen 1 bis 5.10-y Torr die zu bedampfende
Fläche auf einer Temperatur von mindestens@15000, vorzugsweise von 3000C, gehalten
wird, wobei die. nicht disproportionierenden Oxyde mit einer Niedersohlagerate größer
als 300
/min, dagegen die diaproportionierenden Oxyde bzw. die statt diesen vor-zugsweise
dann zu verwendesftn Suboxyde bzw. ihnen-äquva= lente stöchiometrische
Mischungen mit einer Niederschlagsrate zwischen 50 bis 200
/min aufgedampft werden, und daß durch eine anschließende Temperung die auf diese
Weise hergestellten interferenzfähigen Mehrfachschichtsysteme bei etwa Normaldruck
in sauerstoffhal= tiger Atmosphäre, vorzugsweise in Luft, und bei einer Temperatur
von über 3000C bis zur völligen-Absorptionsfreiheit getempert werden.The object of the present invention is to produce interference-capable, absorption-free multiple sock systems by vapor deposition of oxides or sub-oxides or the corresponding mixtures of metal and oxide on optically effective surfaces in a high vacuum, which have a high hardness and abrasion resistance. According to the invention this is done in that during the evaporation of the substances in a non-oxygenated high vacuum between 1 to 5.10-y Torr, the area to be vaporized is kept at a temperature of at least @ 15000, preferably 3000C, the. non-disproportionating oxides with a bottom rate greater than 300 / min, on the other hand the diaproportioning oxides or the suboxides which are then preferably used instead of them or stoichiometric mixtures equivalent to them with a precipitation rate between 50 and 200 / min, and that the multilayer systems capable of interference produced in this way are annealed by subsequent annealing at about normal pressure in an oxygen-containing atmosphere, preferably in air, and at a temperature of over 3000C until they are completely free of absorption.
Es hat-sich gezeigt, daß es möglich ist,
wenn
im Wechsel schnell ünd langsam aufgedampfte bzw nur langsam aufgedampfte Schichten
bei gleichzeitiger Heizung des Trägers auf mindestens 150°G; vorz-ugeweiseauf 300°C,.
übereinander aufgebracht werden, derartige Schichtsysteme in relativ kurzer Zeit
nach dem Beschichten vollständig- im Gegensatz zur bisherigen Mei-
nung durchzuoxyderen,
sovieit- daswährend des Aufdampferis noch nicht vollständig geschehen ist.. Es erweist
sich dabei als Vorteil, wenn insbesondere de disproportionierenden Schichtsubstanzen
bzwö die entsprechenden Suboxyde bzw. Metallgemische relativ langsam aufgedampft
werden, da dann im allgemeinen die nach= trägliche Oxydation nicht mehr allzu stark
zu sein braucht,. so -daß auch die Gefahr vermieden wird, daD sich de optischen
Dicken der aufgedampften, noch nicht ganz vollständig oxydierten Zchichten allzu
stark beim Temperprozeß verändern. Überdies ist die Änderung: der optischen Dicke
beim oxydierenden -Tempern in: den-meisten praktischen pd,llen überraschendertraeise
Weitaus geringer als man bisher im allgemeinen angenommen hat,-da während der Oxydation
die Brechzahl zwar ab-, die geometrische Dicke jedoch zunimmt, Unter langsamem Aufdampfen
ist dabei eine Aufdampfzeit von 5-1® min pro Schicht mit einer optischen Dicke von
für
.zu verstehen, Der lemperprozeß hat vorzuggaeiee_ beeiner Temperatur -von
über 3.00°C in normaler-:Atmosphäre zu erfolgen. Selbst
bei Schichtsystemen, aus zwanzig --Schichten für
nm f . beträgt: die erforderliche Tem-
perzeit dann kaum mehr als 5 Stunden. Tempern in Sauer-
stoff verkürzt die Temperzeit. .
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
geschieht in folgenden Schritten:
Der in bekannter Weise vorgereinigtƒ Schicht-
träger wird im Hochvakuum vor der Verdampfung auf eins:
Temperatur von mindestens °150:°C, vorzugsweise von 3000C
gebracht und auf dieser Temperatur bis zur Beendigung
des Bezchichtungsprozeflses gehalten. Auf den erhitzten
Träger werden die Komponenten des Mehrfachschichtsystems
aufgebracht, .und zwar mit folgender Maßgabe: Während
der Verdampfung nicht disproportiönierende Oxyde, z-. B.
Cerdioxyd C402, sind bei einem Vakuum besser als
5 0 °I0-5 Torr bei einer maximalen Aufdampfdauer pro
-Schicht für. nm vorn 2 min aufzudamp-
fen® Bei während der Verdampfung disproportionierenden
Oxyden, wie z. Ba Si02 und TO., wird vorzugsweise von
geeigneten Suboxyden, z. B6 TiO oder Si0,bzwö einem
st®chiometrschen@Gemisoh aus Oxyd und Metall, z. B
T1 und TiO oder Si und-51029 ausgegangen, die mit einer
Aufdampfzeit von mindestens 4 min pro 4-Schicht für
nm bei einem Vakuum besser als 5 - 10-4Torr
langsam auf den geheizten Träger aufzudampfen - sind: -
Nach Entnahine-des auf-die-se Weise mit einer `bestimmten
Anzahl von Schichten beschichteten Glasträgers aus- dem
Rezipienten_wird das Schichtsyst.embei mindestens
3000C, vorzugsweise bei mehr als- 450o0 bis: zur ttölligen
Absorptionsfreiheit-getempert;" Figur 1 , Kurve A bringt als
Beispiel. den spek-
tralen Reflexions- bzvr. _ Transmissionsgrad vor-dem Tem-
gern für ein erfindungsgemäß hergestelltes Schichtsystem -
mit Naltlichtspiegelwirkung, das aus 23 Schichten-bey -
steht, wobei abwechselnd Ce02 und SiO `nach den oben
angegebenen Bedingungen aufgedampft vrurdenA:us Pig. 1
Kurve B ist der spektrale Reflexionägrad bzW=: Trans=
missionsgrad für- dieaes Schichtsystem nach: erfolgter
4-stündger Temperung in :Luft .bei 500°G zu entnehmen:
Für ein weiteres- Beispiel- ist in Pig. 2, Kurve
A-
der-spektrale Transmssionsgrad eines nach dem erfn- -
dungsgemät3en Verfahren hergestellten Systems aus 13
Wechselschichten vor dem:- Tempern ersi,chtlich-Es handelt
sich um ein -'#Jechselschichtsystem für--
das entsprechend den@exfindungsgemäßen Bedingungen
aus Cea2 und Si0,2 - . aufgedampft wurde: In Fig2,' Kurve
B sind. die optischen. Eigenschaf te-n dieses Systeme nach
4-stündiger Temperung in Luft -bei 500°C zu entnehmen.
Im-Schwerpunkt bei. nimmt bear- Tempern
der Ref3:exionsgrad zu, d. h. der Transmissionsgrad ab,
da -beim- Tempern --das beim Aufdampfprozeß noch nicht voll-
ständig zu 5i02 bzwe Si 203 oxydierte SiO restlos
oxydiert wird. Der Reflexionsschwerpunkt: des Systeme: -
verschiebt sich@d-abei beim Tempern kaum..
Die: erfindungsgemäß hergestellten Schichtsysteme
können, ohne-daß sie zerstört werden, mit Sicherheit eine
Temperaturbeanspruchung bis zu 600°0 vertragen, wenn
sie auf einem geeigneten temperaturfesten Träger aufge-
-
bracht werden.
It has been shown that it is possible if alternately fast and slow vapor-deposited or only slowly vapor-deposited layers with simultaneous heating of the support to at least 150 ° G; pre-proven to 300 ° C ,. are applied one on top of the other to completely oxidize such layer systems in a relatively short time after coating - in contrast to previous opinion, as long as this has not yet happened completely during the vapor deposition corresponding suboxides or metal mixtures are evaporated relatively slowly, since then in general the subsequent oxidation no longer needs to be too strong. so that the risk is avoided that the optical thicknesses of the vapor-deposited, not yet completely oxidized layers change too much during the tempering process. In addition, the change: the optical thickness during oxidative tempering in: the most practical pd, llen is surprisingly much smaller than has been generally assumed up to now, since the refractive index decreases during the oxidation, but the geometric thickness increases, under slow vapor deposition is a vapor deposition time of 5-1 min per layer with an optical thickness of for To understand, the tempering process has a preference for a temperature of above 3.00 ° C in normal-: atmosphere. Self
in shift systems, from twenty shifts for
nm f. is: the required temperature
pertime then hardly more than 5 hours. Tempering in sour
fabric shortens the tempering time. .
The application of the method according to the invention
happens in the following steps:
The layered layer, pre-cleaned in a known manner
The carrier becomes one in the high vacuum before evaporation:
Temperature of at least 150 ° C, preferably 3000C
brought and at this temperature until completion
of the coating process. On the heated ones
The carriers are the components of the multilayer system
applied, .with the following proviso: During
the evaporation not disproportionate oxides, z-. B.
C402 ceria, are better than at a vacuum
5 0 ° I0-5 Torr with a maximum evaporation time per
-Layer for. nm before 2 min to vaporize
fen® When disproportionate during evaporation
Oxides, such as Ba Si02 and TO., Is preferably used by
suitable suboxides, e.g. B6 TiO or Si0, or one
st®chiometrschen @ Gemisoh made of oxide and metal, e.g. B.
T1 and TiO or Si and -51029 assumed that with a
Evaporation time of at least 4 min per 4-layer for
nm at a vacuum better than 5 - 10-4 Torr
slowly evaporate onto the heated support - are: -
After removing the in-this way with a `certain
Number of layers of coated glass carrier from the
The shift system becomes recipients for at least
3000C, preferably at more than-450o0 to: dead
Absorption-free tempered; "Figure 1, curve A brings as an example. The spec-
central reflection or _ Degree of transmittance before the temperature
gladly for a layer system produced according to the invention -
with night light mirror effect, which is made up of 23 layers -
stands, with Ce02 and SiO `alternating to the above
specified conditions vapor-deposited A: us Pig. 1
Curve B is the spectral reflectance or =: Trans =
degree of mission for the shift system according to: done
4-hour tempering in: air. At 500 ° G to be taken from:
For another example, see Pig. 2, curve A-
the -spectral transmittance of one according to the invention -
System produced according to the method from 13
Alternating shifts before: - Annealing clearly - It is
a - '# alternating shift system for--
this in accordance with the conditions according to the invention
from Cea2 and Si0.2 -. was vapor-deposited: In Fig2, 'curve
B are. the optical. Properties of this system
4-hour tempering in air at 500 ° C.
I'm focusing on. takes bear- annealing
the Ref3: exiongrad zu, ie the transmittance down,
during the tempering process that is not yet complete during the evaporation process
SiO continuously oxidized to 5i02 or Si 203 completely
is oxidized. The focus of reflection: of the system: -
@ d-abei hardly shifts during tempering ..
The: layer systems produced according to the invention
can certainly one without being destroyed
Tolerate temperature stress up to 600 ° 0, if
put them on a suitable temperature-resistant carrier.
-
be brought.