DE3434583A1 - Reflexvermindernde beschichtung fuer ein optisches bauteil und verfahren zu ihrer ausbildung - Google Patents

Reflexvermindernde beschichtung fuer ein optisches bauteil und verfahren zu ihrer ausbildung

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Description

Die Erfindung betrifft eine reflexvermindernde Beschichtung für optische Bauteile sowie ein Verfahren zu ihrer Ausbildung und zeichnet sich dadurch aus, daß die reflexvermindernde Beschichtung auf einem optischen Bauteil bei Raumtemperatur durch Aufdampfen im Vakuum ohne Erwärmung ausgebildet wird.
Bisher wurde zur Ausbildung einer reflexvermindernden Beschichtung auf einem optischen Bauteil in üblicher Weise ein Verfahren, bei dem ein Aufdamrrfungsmaterial zur Ausbildung der reflexvermindernden Beschichtung auf dem optischen Bauteil durch Erwärmen auf 250 bis 4000C im Vakuum niedergeschlagen wurde, oder ein sogenanntes Warmbeschichtungsverfahren angewandt. Bei diesem Warmbeschichtungsverfahren ist jedoch der Anwendungsbereich der Aufdampfung im Vakuum sehr schmal und sind die Produktivität und die Stabilität der Eigenschaften sehr gering, wie es im folgenden im einzelnen dargestellt wird.
Wenn beispielsweise ein anorganisches Glassubstrat als optisches Bauteil verwandt wird, ergeben sich die folgenden Nachteile 1 bis 6:
1. Da ein Metal 1fluorid, Metalloxid oder ein ähnliches Material als Aufdampfungsmaterial benutzt wird, ergibt sich eine unerwünschte Oxidationsreaktion auf dem erwärmten Glassubstrat beim Warmbeschichtungsverfahren oder wird die sich ergebende Niederschlagsschicht reoxidiert,
wenn sie.der Außenluft im nicht vollständig abgekühlten Zustand ausgesetzt wird. Das hat zur Folge, daß sich eine Änderung im Brechungsindex in Form einer Änderung der spektralen Remission mit der Zeit zeigt.
Bei einem hochbrechenden Glassubstrat, das Blei oder ein ähnliches Material enthält, kann ein metallisches Element, wie beispielsweise Pb oder ein ähnliches Element, durch die Erwärmung auf der Substratoberfläche abgeschieden werden. Das hat zur Folge, daß die spektralen Reflexionseigenschaften einer Schicht mit abgeschiedenem Pb zusätzlich zu den spektralen Reflexionseigenschaften der niedergeschlagenen Beschichtung erhalten werden, so daß die erwartete spek· trale Remission der Beschichtung nicht erhalten werden kann.
Wenn ein Glas mit einem außerordentlich hohen linearen Ausdehnungskoeffizienten, wie beispielsweise FK-O1, oder ein ähnliches Glas als Substrat verwandt wird, ist es notwendig, daß die Erwärmungstemperatur während der Aufdampfung auf einen Wert unter dem gewöhnlichen Wert festgelegt wird, oder daß nach der Erwärmung die Langsam-Abküh1 zeit verlängert wird, um eine Rißbildung im Glas selbst zu vermeiden.
Beim Aufdampfen im Vakuum wird das Glassubstrat gewöhnlich auf einer Metallfassung angeordnet und in der Glocke einer Aufdampfvorrichtung angeordnet.Wenn das Warmbeschichtungsverfahren bei einer Temperatur von etwa<300°C durchgeführt wird und anschließend eine Abkühlung erfolgt, ergibt sich ein Unterschied in der Schrumpfung zwischen dem Glas und der Metailfassung entsprechend dem Unterschied der linearen Aus-
dehnungskoeffizienten der beiden Materialien. Wenn folglich der Spielraum zwischen dem Glassubstrat und der Metallfassung sehr klein ist, dringt die Metal 1 fassung in das Glasubstrat ein, was dazu führt, daß das Glas bricht.
5. In einer Vakuumaufdampfvorrichtung, die beim Warmbeschichtungsverfahren angewandt wird, wird die Temperatur durch eine Erwärmung ab einem Zeitpunkt einer Grobevakuierung erhöht, so daß sich Gas in der Kammer entwickelt und eine sehr lange Evakuierungszeit benötigt wird. Da nach dem Aufdampfen weiterhin eine Zeit der langsamen Abkühlung benötigt wird, wird die Gesamtzeit für die Aufdampfung sehr lang.
6. Was den konstruktiven Aufbau für den Antrieb, Transport und die Drehung der Aufdampf vorrichtung sowie deren Kammer selbst anbetrifft, so können Schwierigkeiten,wie beispielsweise eine Verformung und ähnliches, durch die Erwärmung auf etwa 3000C in den Unterdruckdichtungen, Schmiersystemen und Lagerungen auftreten. Beispielsweise kann das Lager im Antriebsteil einbrennen oder fressen, so daß seine Langzeitdauerhaftigkeit nicht ausreicht. Daher ist ein Abkühlungsabschnitt im Antriebsteil angeordnet oder ist das Lager aus einem speziellen Material gebildet oder einer speziellen Behandlung unterworfen, so daß die Kosten der Bauteile
ordentlich hoch werden. Da für die Vakuumdichtung (Dichtungsmanschette) ein Material mit hoher Wärmebeständigkeit verwandt wird, ergibt sich auch daraus eine Zunahme der Kosten. Wenn es weiterhin beabsichtigt ist, eine Vorrichtung mit einem komplizierten Mechanismus mit einem Längsbewegungssystem und einem Drehsystem zu verwenden, ist es notwendig, Kühlbereiche in diesen Systemen als Gegenmaßnahme für die Erwärmung vorzuse-
hen, so daß folglich die in diesen Kühlbereichen verwandte Wassermenge die Kosten beeinflußt. Es ist weiterhin notwendig, ein spezielles und dickes Material zu verwenden, das das austretende Gas vermindern kann,ohne daß eine Material verformung bewirkt wird, was zu einer weiteren Zunahme der Kosten führt.
Wenn weiterhin ein Kunstharzsubstrat als optisches Bauteil beim Warmbeschichtungsverfahren verwandt wird, ergeben sich die folgenden Nachteile.
Transparentes Kunstharz für optische Zwecke schließt Acrylharz auf der Basis von Diäthylglykol-bis-sl lylcarbonat oder Polycarbonat, das im folgenden mit PC abgekürzt wird, Acrylharz, Acrylnitrilstyrol-copolymer, das im folgenden als AS abgekürzt wird, Polystyrol, das im folgenden als PS abgekürzt wird, und ähnliches ein. Die optischen Bauteile werden unter geringem Kostenaufwand aus diesen Harzen durch Gießen, Spritzgießen oder eine ähnliches Verfahren hergestellt, so daß sie, verglichen mit den anorganischen Glasbauteilen leicht sind und frei in eine gewünschte Form gebracht werden können, jedoch eine geringe Wärmebeständigkeit haben, d.h. zur Verformung und zur Verschlechterung der Materialeigenschaften neigen, sowie leicht beschädigt werden. Diese Schwäche in der Wärmebeständigkeit ist verhängnisvoll bei der Ausbildung der reflexvermindernden Beschichtung durch Aufdampfen im Vakuum nach dem Warmbeschichtungsverfahren. Das heißt, daß bei einem anorganischen Glassubstrat ohne weiteres eine Beschichtung aus einem Metal If1uorid oder einem Metalloxid mit hohem Haftvermögen und großer Härte auf das Substrat durch eine Erwärmung auf 250 bis 4000C aufgedampft werden kann. Bei einem Kunstharzsubstrat wird jedoch bei einer Erwärmung über 800C das Substrat verformt oder wird der Brechungsindex des Substrates geändert, so daß es sehr schwierig ist, eine reflexvermindernde ße-
schichtung mit hohem Haftvermögen und großer Härte durch Aufdampfen im Vakuum bei einer Erwärmung auf 250 bis 4000C auszubilden.
Um die reflexvermindernde Beschichtung auf einem optischen Bauteil aus· Kunstharz auszubilden, ist es daher versucht worden, statt des Warmbeschichtungsverfahren verschiedene andere Verfahren anzuwenden, die im folgenden beschrieben werden. Diese Verfahren nehmen jedoch das Beschichtungsmaterial, die Ausbildung der Beschichtung, die Beschichtungseigenschaften, d.h: die optischen Eigenschaften und die Dauerhaftigkeit, im Unterschied zum Fall der Ausbildung der reflexvermindernden Beschichtung auf anorganischem Glas sehr ernst, so daß sie verschiedene Nachteile haben, die im folgenden beschrieben werden.
a) Das erste Verfahren ist ein Verfahren, bei dem als Unterlageschicht auf der Oberfläche des optischen Bauteils aus Kunstharz SiO2 aufgebracht oder Glas aufgedampft wird, und zwar in einer Stärke von 0,5 bis 10 pm, woraufhin darauf die reflexvermindernde Beschichtung ausgebildet wird. Bei diesem Verfahren nimmt das Aufbringen von SiOp oder das Aufdampfen von Glas viel Zeit in Anspruch, so daß die Durchführbarkeit und Produktivität dieses Verfahrens gering sind. Wenn weiterhin die Stärke der Schicht aus SiO2 0,5 bis 10 um beträgt, wird die Absorption von Licht groß , so daß sich eine riffelige Reflexionswellenform von 0,1 bis 0,3% zeigt. Da weiterhin die Festigkeit der Unterlageschicht sehr groß ist, wird entsprechend der Stärke der Unterlageschicht eine Spannungsverformung hervorgerufen, wodurch die Genauigkeit der Form des optischen Bauteils aus Kunstharz nicht in zufriedenstellender Weise beibehalten werden kann.
b) Das zweite Verfahren ist ein Verfahren, bei dem PoIytrialkoxysilan auf die Oberfläche des optischen Bauteils aus
Kunstharz aufgebracht wird, um eine Hartbeschichtung auszubilden, oder bei dem weiterhin anorganische Oxidbeschichtungen aus SiO, Si(^, A^Og oder einem ähnlichen Material durch Aufdampfen im Vakuum darauf ausgebildet werden. Bei diesem Verfahren ist es jedoch sehr schwierig, den Polysiloxan lack auf das optische Bauteil mit der gewünschten Form in einer genau gleichmäßigen Stärke aufzubringen. Weiterhin sind die Kosten für die Ausrüstung (der Produkt ion-}-zur Bildung der stark ausgehärteten Beschichtung in kurzer Zeit sehr hoch.
Wenn das obige Verfahren auf ein plattenartiges optisches Bauteil bisher angewandt wurde, war die Stärke der Hartbeschichtung, die in kurzer Zeit ausgebildet wurde, auf etwa
1 pm begrenzt, um eine gute Genauigkeit dieser Stärke ohne eine Änderung der Genauigkeit der Form des Bauteils beizubehalten. Bei optischen Bauteilen aus Kunstharz mit der gewünschten Form ist es. andererseits nahezu unmöglich, daß dann, wenn der Polysiloxanlack auf die Oberfläche des optischen Bauteils mit einer Stärke von insgesamt 0,1 bis 0,3 um aufgebracht wird, eine stark gehärtete Beschichtung in kurzer Zeit ohne eine Änderung der Genauigkeit der Form des Bauteils erzielt wird.
c) Das dritte Verfahren besteht in einem Aufdampfen von SiO auf ein optisches Bauteil aus Kunstharz. SiO kann durch Widerstandsheizung verdampft werden, hat, verglichen mit Si02/ein gutes Haftvermögen auf dem optischen Bauteil und kann je nach Wunsch den Brechungsindex durch Einschluß von
02 ändern sowie dem optischen Bauteil optische Eigenschaften, wie ein Mehrschichtüberzug geben. Es ist jedoch schwierig, das Maß der Aufdampfung von SiO vom Anfang der Aufdampfung bis zum Ende proportional zur Heizenergie während der Verdampfung des SiO zu steuern. Die Oxidationswirkung von SiO oder der Unterschied in der Änderung des Brechungsindex ergibt sich weiterhin aus der Größe der Kammer, der
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Aufdampfungsmenge und der Aufdampfungsgeschwindigkeit in der Aufdampfungsvorrichtung während der Änderung des Brechungsindex durch O2, so daß es schwierig ist, immer den gewünschten Brechungsindex in guter Reproduzierbarkeit zu erhalten.
Das Aufdampfen von SiO hat daher eine sehr schlechte Produktivität (Automation, Massenproduktion), was hinsichtlich eines hohen Wirkungsgrades und einer hohen Ausbeute ein Problem darstellt.
d) Das vierte Verfahren ist ein Verfahren, bei dem ein Hartbeschichtungsfilm aus einem Sauerstoffsiliziumnitrid
(SiO N) mit chemischer Stabilität und ohne hygroskopisches χ y
Verhalten auf dem optischen Bauteil aus Kunstharz mit einem Hochfrequenzionen-Auftragsverfahren ausgebildet wird und anschließend eine Beschichtung mit einer reflexvermindernden Wirkung darauf ausgebildet wird. In diesem Fall wird der Sauerstoffsi 1iziumnitridfilm nach einem der folgenden vier Verfahren ausgebildet.
I. SiO2 und Si2N4 werden in gleichen Mengen verdampft, während das Verhältnis der Verdampfungsgeschwindigkeiten gesteuert wird,um einen Sauerstoffsiliziumnitri'dfilm auszubilden, der den gewünschten Brechungsindex hat.
II. SiO wird durch eine Reaktion mit einer NO-Atmosphäre Ammoniak-Atmosphäre oder einer ähnlichen Atmosphäre verdampft.
III. Eine Verdampfungsquelle, wie beispielsweise ein Si-Metail .oder SiO, wird einer reaktiven Ionenplattierung in einer Gasatmosphäre, beispielsweise aus Ar + NO, Ammoniak, N2, O2,oder einer ähnlichen Atmosphäre ausgesetzt.
Al
IV. Ein Siliziummetalltarget wird einer Zerstäubungsverdampfung in einer reaktiven Gasatmosphäre, beispielsweise aus Ar + NO, Ammoniak, N2, O2 oder einer ähnlichen Atmosphäre ausgesetzt.
Bei jedem der oben beschriebenen Verfahren kann ein Sauerstoff si 1 izi umnitrid fi Im mit einem Brechungsindex von 1,46 bis 2,00 gebildet werden, so daß dann, wenn dieser Film als erste Schicht auf dem optischen Bauteil dem Brechungsindex des optischen Bauteiles entsprechend haftet, davon gesprochen werden kann, daß eine genaue und härtbare reflexvermindernde Beschichtung ohne rifflige Wellenform als spektrales Remissionsvermögen aufgrund des Unterschiedes im Brechungsindex mit guter Reproduzierbarkeit vorgesehen wird.Ein optisches Bauteil aus Kunstharz, das einem derartigen reaktiven Hochfrequenzionen-Auftrags verfahren ausgesetzt wird,besteht jedoch gewöhnlich aus einem in Wärme aushärtenden Harzsubstrat, wie beispielsweise CR-39 oder ähnlichem. Dieses warmhärtende Harz kann bei einer hohen Temperatur von 1000C, verglichen mit dem Spritzgußharz, haltbar sein, so daß bei dem vierten Verfahren CR-39 oder einem ähnlichen in der Praxis für Brillengläser verwandtes Material vor Beginn der Aufdampfung auf etwa 700C erwärmt wird. Daher ergeben sich die folgenden Nachteile, wenn ein Hartbeschichtungsfilm aus Sauerstoff si 1 izi urnn itrid. mit einer Stärke von 1 bis 3 um ausgebildet und anschließend die reflexvermindernde Beschichtung darauf vorgesehen wird:
(i) Es braucht sehr viel Zeit, wenn der Hartbeschichtungsfilm mit einer Stärke von 1 bis 3 pm über ein reaktives Hochfrequenzionen-Auftragsverfahren aufgedampft wird.
(ii) Es ist sehr schwierig, einen Sauerstoffsi1iziumnitr idfilm mit dem gewünschten Brechungsindex und guter Reproduzierbarkeit durch ein Hochfrequenzionen-Auftragsver-
Al·
fahren in einer Vorrichtung auszubilden, die eine Aktivoder Inertgasatmosphäre, wie beispielsweise eine Ar1NO, Ammoniak, N2, O2 Atmosphäre oder eine ähnliche Atmosphäre enthält.
(iii) Bei "der Ausbildung des Sauerstoffsi 1iziumnitiridfιlmes durch das reaktive Hochfrequenzionen-Auftragsverfahren kann die Aufdampfgeschwindigkeit nicht groß sein, so daß die Aufdampfzeit zu lang ist. Wenn weiterhin der Abstand zwischen der Aufdampfquelle und dem Substrat ausreicht, um eine Strahlungswärme von der Aufdampfquelle zu vermeiden, wird die benötigte Aufdampfzeit noch langer. Dann wird das Substrat jedoch der Hochfrequenzplasmaatmosphäre ausgesetzt, wenn das Aufdampfen viel Zeit in Anspruch nimmt, wobei die Oberflächentemperatur des Substrates immer anzusteigen neigt. Da das Substrat nicht wärmebeständig ist, nimmt die Genauigkeit der Form und der Größe des Substrates durch ein Langzeitaufdampfen ab, so daß schließlich das Substrat verformt wi rd .
(iv) Beim Hochfrequenzionen-Auftrags verfahren ist der Bereich der Filmausbildungsverteilung schmal, so daß die Massenproduktion sehr gering ist. Die verwandte Vorrichtung selbst ist weiterhin mechanisch kompliziert, so daß die Bedienungsanleitung schwierig ist und die Kosten hoch sind. Da insbesondere· die Plasmaentladung verwandt wird, ist es schwierig, die Parameter zu quantifizieren, und ist die Reproduzierbarkeit der Filmeigenschaften außerordentlich gering.
Durch die Erfindung sollen daher die oben erwähnten Mängel beseitigt werden und soll eine reflexvermindernde Beschichtung für ein optisches Bauteil und ein Verfahren zur Ausbildung derselben durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur ohne Erwärmung des optischen Bauteils geschaffen werden.
Gemäß der Erfindung wird ein Glasubstrat oder ein Kunstharzsubstrat (Diäthylglokol-bis-allylcarbonat, Acrylharz zum Spritzgießen, PC, AS oder PS Harz) einem Aufdampfen im Vakuum mit einem Gemisch eines Aufdampfungsmaterials mit reflexvermindernder Eigenschaft .(beispielsweise MgF9 mit einem Brechungsindex von 1,38 oder ein ähnliches Material) und 10 bis 30% SiOp zur Bildung einer aus einer einzigen Schicht bestehenden Beschichtung oder mit einem AufdampTmaterial aus einem Fluorid oder Siliziumoxid zur Bildung einer ersten Schicht und einem Gemisch eines Aufdampfmaterials aus Fluorid oder Oxid und 10 bis 30% SiO2 zur Bildung einer mittleren Schicht oder der Endschicht unterworfen, wobei das Aufdampfen im Vakuum durch Elektronenstrahlerwärmung bei Raumtemperatur ohne Erwärmung des Substrates durchgeführt wird, während das Substrat beim Aufdampfen mit einem Ionenstrahl aus Ar und/oder O2 bestrahlt wird, oder nachdem das Substrat vor dem Aufdampfen einer Vorzerstäubung mit einem derartigen Ionenstrahl unterworden wurde, wodurch eine reflexvermindernde Beschichtung auf dem Substrat ausgebildet wird.
Die auf diese Weise gebildete reflexvermindernde Beschichtung haftet sehr gut am Substrat und ist sehr schlag-, kratz- und wetterfest. Sie liefert reporduzierbar eine geringereflektierende Interferenz -Farbe.
Die Haltbarkeit der reflexvermindernden Beschichtung kann noch weiter dadurch verbessert werden, daß das Substrat mit dem Ionenstrahl aus Ar und/oder 0? vor dem Aufdampfen im Vakuum (Vorzerstäubungseffekt) oder während des Aufdampfens im Vakuum bestrahlt wird.
Als Substrat für die optischen Bauteile gemäß der Erfindung können alle Substrate, die gewöhnlich benutzt werden,verwandt werden, ein Beispiel sind optische Gläser, wie beispielsweise BK-7 und ähnliche Gläser, warmhärtende Harze, die die mecha-
nische Genauigkeit für optische Bauteile haben, wie beispielsweise Diathylenglykol-bis-allylcarbonat und ähnliche Harze, und Spritzgießharze, die die mechanische Genauigkeit für ein optisches Bauteil liefern, wie beispielsweise Acrylharz, PC, AS,PS und ähnliche Harze.
Als Aufdampfmaterial zur Bildung der reflexvermindernden Beschichtung auf dem Substrat können Fluoride, wie CeF3, NdF3, LaF3, PbFo, Na3AlFg, NaF, LiF, Mg F2 und ähnliche Fluoride, sowie Oxide, wie beispielsweise CeO2, ZrO2, TiO3. TiO, Al2O3 und ähnliche Oxide verwandt werden. Teilweise können auch Siliziumoxide, einschließlich SiO, verwandt werden.
Es ist bekannt, daß Fluoride, wie beispielsweise MgF2 oder ähnliche Fluoride, keine dichte Beschichtung bilden und sich leicht vom Substrat nach dem Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur ablösen, da die innere Zugbeanspruchung, verglichen mit dem Haftvermögen, am Substrat groß ist. In diesem Zusammenhang hat es sich herausgestellt, daß dann, wenn Siliziumoxid, das die Härte, die Viskosität und das Haftvermögen verbessert, und insbesondere SiO2 dem Fluorid in einer Menge von 10 bis 30% zugegeben wird, eine aufgedampfte Beschichtung mit hohem Haftvermögen nach dem Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur erhalten werden kann.
Gemäß der Erfindung ist es daher wesentlich, daß 10 bis 30% SiO2 dem Aufdampfmaterial zur Bildung einer aus einer einzigen Schicht oder aus mehreren Schichten bestehenden reflexvermindernden Beschichtung zugegeben wird. Wenn die Menge an SiOo unter 10% liegt, löst sich die aufgedampfte Beschichtung leicht vom Substrat, während dann, wenn die Menge an SiO2 30% überschreitet, die reflexvermindernde Wirkung nicht erhalten werden kann.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung beson-
ders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig.1
in einer schematischen Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel einer aus einer einzigen Schicht bestehenden reflexvermindernden Beschichtung auf einem Substrat gemäß der Erfindung,
Fig.2
schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig.3 bis 5 Fig.6
die Kennlinien der spektralen Remission einer aus einer einzigen Schicht bestehenden reflexvermindernden Beschichtung gemalt Fig.1 auf verschiedenen Substraten jeweils,
eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen, aus einer einzigen Schicht bestehenden, reflexvermindernden Beschichtung auf einem Substrat,
Fig.7
schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ,
Fig.8 bis 10
die Kennlinien der spektralen Remission einer aus einer einzigen Schicht bestehenden reflexvermindernden Beschich-
gemäß Fig.6 auf verschiedenen Substraten jeweils,
Fig.11 eine schematische Schnittansicht eines
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen, aus drei Schichten bestehenden reflexvermindernden Beschichtung auf einem Substrat,
Fig.12 bis 14 die Kennlinien der spektralen Remission
der in Fig.11 dargestellten, aus drei Schichten bestehenden reflexvermindernden Beschichtung auf verschiedenen Substraten jeweils,
Fig.15 eine schematische Schnittansicht eines
weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungs.gemäßen, aus drei Schichten bestehenden reflexvermindernden Beschichtung auf einem Substrat,
Fig.16 bis 18 die Kennlinien der spektralen Remission
der in Fig.15 dargestellten, aus drei Schichten bestehenden reflexvermindernden Beschichtung auf verschiedenen Substraten jeweils,
Fig.19 bis 21 die Kennlinien der spektralen Remission
einer aus einer einzigen Schicht bestehenden reflexvermindernden Beschichtung aus MgF2 und 5% SiOp auf verschiedenen Substraten jeweils,
Fig.22 bis 24 die Kennlinien der spektralen Remission
einer aus einer einzigen Schicht be-
stehenden reflexvermindernden Beschichtung aus MgFp und 40% SiO2 auf verschiedenen Substraten jeweils, und
Fig.25 bis 27 die Kennlinien der spektralen Remission
einer aus drei Schichten bestehenden reflexvermindernden Beschichtung aus CeF-,- CeOp-MgF2 auf verschiedenen Substraten jeweils.
Beispiel 1
Wie es in Fig.1 dargestellt ist, wurde eine härtbare reflexvermindernde Beschichtung 12 auf einem Substrat 11 für ein optisches Bauteil in der folgenden Weise ausgebildet.
A: BK-7-Glas mit einem Brechungsindex ((X-Strahl) von 1,51633 diente als Substrat Π und wurde in der Drehkuppel 23 einer Vakuumaufdampfkammer 21 einer Vorrichtung zum Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur angeordnet, wie es in Fig.2 dargestellt ist. Es wurde andererseits ein Gemisch,das dadurch erhalten wurde, daß 10-30% SiO2 dem MgF2 zugegeben wurde, als Aufdampfmaterial 24 verwandt und auf das Substrat 11 bei Raumtemperatur mittels einer Elektronenkanone 22 aufgedampft. In diesem Fall betrug das Endvakuum in der Kammer 8 χ 10~ - 2 χ 10" Torr. Die in dieser Weise gebildete reflexvermindernde aufgedampfte Beschichtung 12a hatte einen Brechungsindex von 1,389 und eine optische Schichtstärke von 137,5 mu mit einer ausgezeichneten spektralen Remission, wie es in Fig.3 dargestellt ist.
Es wurden anschließend die Kratzbeständigkeit, die Wärmefeuchtigkeitsbeständigkeit, die Lösungsmittel bestandigkeit und die Haftfestigkeit bei der reflexvermindernden aufgedampften Beschichtung 12a geprüft, wobei sich die Ergebnisse
43 ...
zeigten, die in der später folgenden Tabelle 1 aufgeführt sind .
Reibtest mit einem Reinigungstuch:
Die Oberfläche des Substrates _11 wurde mit einem Reinigungstuch unter einer Belastung von etwa 1 kg zwanzigmal abgerieben, woraufhin der Abrieb optisch bewertet wurde. Die Abriebfestigkeit wurde in fünf Stufen A-E nach Maßgabe des Beschädigungsgrades bewertet, wobei der Zustand ohne Abrieb mit S bezeichnet ist.
Bl ei st ift-Härteprüfung:
Diese Prüfung erfolgte nach dem Verfahren gemäß Japanischer dustrie-Norm JIS K-5400.
m Wärmefeuchtigkeits-Beständigkeitsprüfung:
Die aufgedampfte Beschichtung 12a wurde einer wiederholten zyklischen Prüfung bei einer Temperatur von -4O0C bis + 800C oder einer Feuchtigkeit von 95% drei Tage lang ausgesetztem das Auftreten von Rissen zu messen.
Lösungsmittel-Festigkeitsprüfung:
Die aufgedampfte Lösung 12a wurde mit einem Reinigungstuch, das Äthanol oder Methanol enthielt, zehnmal abgerieben, um das Auftreten von Rissen zu messen.
Haftfestigkeitsprüfung:
Ein Klebeband (Breite: 15 mm) wurde in ausreichendem Maße auf die aufgedampfte Beschichtung 12a geklebt und dann sofort abgezogen, nachdem das Ende des Bandes unter einem Winkel von 45° hochgezogen war, wobei die Ablösung der aufgedampften Beschichtung 12a optisch beobachtet wurde, um die. Haft- COPY
festigkeit zu bewerten.
Aus den in der Tabelle 1 aufgeführten Ergebnissen zeigt sich, daß die aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 12a ausgezeichnete Eigenschaften als optisches Bauteil, wie beispielsweise eine ausgezeichnete Dauerhaftigkeit oder Beständigkeit und ähnliches zusätzlich zu verbesserten optischen Eigenschaften hat.
B: Als Substrat 11 wurde Diäthylglyko1-bis-alIyIcarbonat mit einem Brechungsindex ( Oi- -Strahl ) von 1,502 statt des Materials BK-7 verwandt, wobei dasselbe Verfahren, wie es oben unter A beschrieben wurde, wiederholt wurde, um eine aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 12b mit einem Brechungsindex von 1,389 auszubilden. Diese aufgedampfte Beschichtung 12b zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie sie in Fig.4 dargestel It *4st, und verbesserte Eigenschaften für das optische Bauteil, wie es in der Tabelle 1 aufgeführt ist.
C: Als Substrat 11 wurde ein Spritzgußteil aus Acrylharz mit einem Brechungsindex ( (X -Strahl) von 1,499 statt des Materials BK-7 benutzt, wobei das gleiche Verfahren, wie es oben unter A beschrieben wurde, wiederholt wurde, um eine aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 12c mit einem Brechungsindex von 1,389 auszubilden. Diese aufgedampfte Beschichtung 12c zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es in Fig.5 dargestellt ist, und verbesserte Eigenschaften für das optische Bauteil, wie es in der Tabelle 1 aufgeführt ist.
Beispiel 2
Wie es in Fig.6 dargestellt ist, wurde eine härtbare reflex-
L ? u - > h
ι-Ί',;<> '.'<·..".:: ':. · · ·" e-'ne"1 Substrat 31 für e.'n
A: VK-7-Glas ^i. ' τ-ingsindex ( ',31;:·33 wurde els S. ·■ ""*'■ '· ,'«nutzt und in der Drehkupoei 4 e:.ner ■V-akuirvjf'ia" ·*" ·-·»·)■«»- 4< einer Vorrichtung zurr, Aufdamp"en im Ve kv um : ■■ :. '•J'''vr'~i-"'oev"atur engeordnet, wie es in Fl? .7 dargestellt i";. ;* '*·:-:ri andererseits ein Gem* %c^-."'?.--da'ij^c^ erhalten wli;'->, daß '1-10% SiOg dem MqF^ zugege^i v.jrJt;., als Auf dampf ■'■ ""^riaH Δ5 benutzt unci a1;··' ^-;5 'v,· "·> ^1-. - ■. ■ 31 j«,. "?uήte^'."3τ*?.t!·'" "'itt'?''" "iner Slaktronerkcnc"""- ■'·:! :iliI?- CSC1O''1;. Γ,π dies°m -^' .". *. r. das Endvak'jum 1:. Irie^c"; '.-.?■' ^c1·""1^- ·"' 5 χ 10"? - ' - '0™" 'orr und wurde ein Ar-Plasma-,? '»"s :"·?,ηΐ -7· von e :"-"*■ ■",··>· 7/.?"»nque lie 43 mit eine-: _£de- £-■■ 1^ von 2 - 8 χ 10"5 Te1"1* auf das Substrat 31 gestrahlt.
D:? in dieser Weise erhaltene aufgedampfte reflexvermindernt» 3eschichtung 32a r^tte einen Brechungsindex von 1,389 und ein? optische Schichtstärke von 137,5 my. Sie zeigte eine uu.gezeichnete spektrale Remission, wie es in Fig.8 dargestellt ist.
Die Eigenschaften der aufgedampften Beschichtung 32a wurden durch die gleichen Prüfungen, wie beim Beispiel 1, gemessen, wobei die in der Tabelle 1 angegebenen Ergebnisse erhalten wurden. Aus den in Tabelle 1 aufgeführten Ergebnissen zeigt sich, daß die Haltbarkeit oder Dauerhaftigkeit der aufgedatroften Beschichtung als optisches Bauteil weiter durch die Bestrahlung mit dem A^-Plasmaionenstrahl während der Vakuumaufdanipfung bei Raumtemperatur verbessert wurde.
B: Als Substrat 31 wurde Diäthylgly'<ol -bis-al lylcarbonat mit <=inem Brechungsindex (<> -Strahl) von 1,502 statt des Ma-
■:-· ν ^ 1V." ..··· v. ,y,-> j-vr:- VC ." ■ .' S S θ '. b p ι1? "^' """^I, Wie 'Γ CO^
BAD ORIGINAL
unter A beschrieben wurde, wiederholt wurde, um eine aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 32b mit einem Brechungsindex von 1,289 auszubilden. Diese aufgedampfte Beschichtung 32b zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es in Fig.9 dargestellt ist, und verbesserte Eigenschaften für.das optische Bauteil,, wie es in der Tabelle 1 aufgeführt ist.
C: Als Substrat31 wurde ein Spritzgußteil aus Acrylharz mit einem Brechungsindex ( OC-Strahl) von 1,499 statt des Materials BK-7 verwandt, wobei dasselbe Verfahren, wie es oben unter A beschrieben wurde, wiederholt wurde, um eine aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 32c mit einem Brechungsindex von 1,389 auszubilden. Diese aufgedampfte Beschichtung 32c zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es in Fig.10 dargestellt ist, und hatte verbesserte Eigenschaften für das optische Bauteil, wie es in der Tabelle 1 aufgeführt ist.
Beispiel 3
Wie es in Fig.11 dargestellt ist, wurde eine aus drei Schichten bestehende Beschichtung mit einer ersten Schicht 53, eine zweiten Schicht 54 und einer dritten Schicht 55 als härtbare reflexvermindernde Beschichtung 52 auf einem Substrat 51 für ein optisches Bauteil in der folgenden Weise ausgebildet:
A: BK-7-Glas mit einem Brechungsindex (OC_-Strahl) von 1,51633 wurde als Substrat 51 verwandt und in der Drehkuppel 23 in der Vakuumaufdampfkammer 21 einer Vorrichtung zum Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur angeordnet, wie es in Fig.2 dargestellt ist. Es wurde andererseits ein Gemisch, das dadurch erhalten wurde, daß 10-30% SiO2 dem CeF3 zugeggeben wurde, als Aufdampfmaterial 24 verwandt und auf das
Substrat 51 bei Raumtemperatur mit Hilfe der Elektronenkanone 22 aufgedampft, um die erste Schicht 53 mit einem Brechungsindex ( O^-Strahl) von 1,625 und einer optischen Schichtstärke von 12 5 m μ auszubilden. Anschließend wurde ein Gemisch, das dadurch erhalten wurde, daß 10-30% SiOp dem CeOp zugegeben wurde, als Aufdampfmaterial verwandt, wobei dasselbe Verfahren, wie bei der Bildung dar ersten Schicht 53 wiederholt wurde, um eine zweite Schicht 54 mit einem Brechungsindex von 2,02 und einer optischen Schichtstärke von 250 mu auf der ersten Schicht 53 auszubilden. Danach wurde ein Gemisch, das dadurch erhalten wurde, daß 10-30% SiOp dem MgFp zugegeben wurde, als Aufdampfmaterial verwandt,wobei dasselbe Verfahren, wie bei der Ausbildung der ersten Schicht 53, wiederholt wurde, um eine dritte Schicht 55 mit einem .Brechungsindex von 1,389 und einer optischen Schichtstärke von 125 ηιμ auf der zweiten Schicht 54 auszubilden. Während des Aufdampfens im Vakuum bei Raumtemperatur zur Bildung der ersten bis dritten Schicht lag das Endvakuum im Inneren der Kammer 21 bei 6 χ 10 - 2 χ 10 Torr.
Die in dieser Weise erhaltene aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 52a aus der ersten bis dritten Schicht zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es in Fig.12 dargestellt ist, und hatte verbesserte Eigenschaften für das optische Bauteil, wie es sich aus den Ergebnissen derTabel-Ie 1 ergibt,die durch dieselben Prüfungen erhalten wurden, wie sie beim Beispiel 1 beschrieben wurden.
B: Als Substrat 51 wurde Diäthylgykol-bis-alIyI-carbonat mit einem Brechungsindex von 1,502 statt des Materials BK-7 verwandt, wobei dasselbe Verfahren, wie es oben unter A beschrieben wurde, wiederholt wurde, um eine aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 52b aus einer ersten bis dritten Schicht auszubilden. Diese aufgedampfte Beschichtung 52b zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es
in Fig.13 dargestellt ist, und hatte verbesserte Eigenschaften für das optische Bauteil, wie es in Tabelle 1 aufgeführt ist.
C: Als Substrat 51 wurde ein Spritzgußteil aus Acrylharz mit einem Brechungsindex von -1,499 statt des Materials BK-7 verwandt, wobei das gleiche Verfahren, wie es oben unter A beschrieben wurde, wiederholt wurde, um eine aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 52c aus der ersten bis dritten Schicht auszubilden. Die aufgedampfte Beschichtung 52c zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es in Fig.14 dargestellt ist, und hatte verbesserte Eignschaften für das optische Bauteil, wie es in Tabelle 1 aufgeführt ist
Beispiel 4
Wie es in Fig.15 dargestellt ist, wurde eine aus drei Schichten bestehende Beschichtung mit einer ersten Schicht 63, einer zweiten Schicht 64 und einer dritten Schicht 65 als härtbare reflexvermindernde Beschichtung 62 auf einem Substrat 61 für ein optisches Bauteil in der folgenden Weise ausgebildet.
A: BK-7 Glas mit einem Brechungsindex (dC-Strahl) von 1,51633 wurde als'Substrat 61 benutzt-und in der Drehkuppel 44 in der Vakuumaufdampfkammer 41 einer Vorrichtung zum Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur angeordnet, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Es wurde andererseits ein Gemisch, das dadurch erhalten wurde, daß 10 bis 30 % SiO2 dem CeF3 zugegeben wurde, als Aufdampfmaterial 45 verwandt und auf das Substrat 61 bei Raumtemperatur mittels der Elektronenkanone 42 aufgedampft, um eine erste Schicht 63 mit einem Brechungsindex (06-Strahl) von 1,625 und einer optischen Schichtstärke von 125 m\i auf dem Substrat 61 auszubilden. Anschließend wurde ein Gemisch, das dadurch erhalten wurde, daß 10 bis 30 % SiO2 dem CeO2 zugegeben w^urde, als Aufdampfmaterial verwandt, wobei derselbe Arbeitsvorgang wie bei der Ausbildung der ersten Schicht 63 wiederholt wurde, um die zweite Schicht 64 mit einem Brechungsindex von 2,02 und einer optischen Schichtstärke von 250 mu auf der ersten Schicht 63 auszubilden. Danach wurde ein Gemisch, das dadurch erhalten wurde, daß 10 bis 30 % SiO2 dem MgF2 zugegeben wurde, als Aufdampfmaterial verwandt, wobei derselbe Arbeitsvorgang wie bei der Bildung der ersten Schicht 63 wiederholt wurde, um die dritte Schicht 65 mit einem Brechungsindex von 1,389 und einer optischen Schichtstärke von 125 ιτψ auf der zweiten Schicht 63 auszubilden. Während des Aufdampfens im Vakuum bei Raumtemeratur zur Ausbildung der ersten bis dritten Schicht betrug das Endvakuum
im Inneren der Kammer 41 6 χ 10 bis 2 χ 10 Torr. Ein Ar-Plasmaionenstrahl 46 wurde von einer Ar-Ionenquelle 43 mit einem Lad
61 gestrahlt.
mit einem Ladedruck von 2 - 8 χ 10 Torr auf das Substrat
Die in dieser Weise erhaltene aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 62a aus der ersten bis dritten Schicht zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es in Fig. 16 dargestellt ist. Weiterhin waren die Dauerhaftigkeit und Beständigkeit der aufgedampften Beschichtung als optisches Bauteil durch die Bestrahlung mit dem Ar-Plasmaionenstrahl während des Aufdampfens im Vakuum bei Raumtemperatur weiter verbessert, wie es anhand derErgebnisse der Tabelle 1 ersichtlich ist, die bei denselben Prüfungen erhalten wurde, wie sie beim Beispiel 1 beschrieben wurden.
B: Als'Substrat 61 wurde Diäthy1-glycol-bi s-a1lyl-carbonat mit einem Brechungsindex von 1,502 statt des Materials BK-7 verwandt, wobei dasselbe Verfahren, wie es oben unter A beschrieben wurde, wiederholt wurde, um eine aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 62b aus der ersten bis dritten Schicht zu bilden. Diese aufgedampfte Beschichtung 62b zeigte eine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es in Fig. 17 dargestellt ist und hatte verbesserte Eigenschaften für das optische Bauteil, wie es sich aus Tabelle 1 ergibt.
C: Als Substrat 61 wurde ein Spritzgußteil aus Acrylharz mit einem Brechungsindex von 1,499 statt des Materials BK-7 verwandt, wobei dasselbe Verfahren, wie es oben unter A beschrieben wurde, wiederholt wurde, um eine aufgedampfte reflexvermindernde Beschichtung 62c aus der ersten bis dritten Schicht auszubilden. Diese aufgedampfte Beschichtung 62c zeigteeine ausgezeichnete spektrale Remission, wie es in Fig. 18 dargestellt ist und hatte verbesserte Eigen-
schäften für das Bauelement, wie es sich aus der Tabelle 1 ergibt.
Vergleichsbeispiel 1
Dasselbe Verfahren, wie es beim Beispiel 1 beschrieben wurde, wurde wiederholt, wobei A: BK-7 Glas, B: Diäthy1-glycol-bisallyl-carbonat und C: ein Acrylharzformtei1 als Substrat für das optische Bauteil mit der Ausnahme verwandt wurde, daß ein Gemisch als Aufdampfmaterial diente, das dadurch erhalten wurde, daß 5 % SiO2 dem MgF2 zugesetzt wurde. Die in dieser Weise erhaltenen aufgedampften reflexvermindernden Beschichtungen 70a, 70b und 70c hatten denselben Brechungsindex und dieselbe optische Schichtstärke wie beim Beispiel 1 und zeigten eine spektrale Remission, die im wesentlichen gleich der der Figuren 3 bis 5 ist, wie es in den Figuren 19 bis 21 jeweils dargestellt ist. Es ist zwar die Bildung einer Beschichtung ohne Risse möglich, die Haftfestigkeit, Wetterbeständigkeit und Lösungsmittelbestäncligkei t sind jedoch als Eigenschaften des optischen Bauteiles schlecht, wie es sich aus den Ergebnissen der Tabelle 1 ergibt, die mit denselben Prüfungen erhalten wurden, wie sie beim Beispiel 1 beschrieben wurden.
Vergleichsbeispiel 2
Dasselbe Verfahren, wie es beim Beispiel 1 beschrieben wurde, wurde wiederholt, indem ein Gemisch, das dadurch erhalten wurde, daß 40 % SiO2 dem MgF2 zugesetzt wurde, als Verdampfungsmaterial benutzt wurde, um härtbare, aufgedampfte, reflexvermindernde Beschichtungen 80a, 80b, 80c mit einem Brechungsindex von 1,406 bis 1,411 auf Substraten aus BK-7 Glas, Diäthyl-glycol-bis-allyl-carbonat und einem Acrylharzspirtzgußtei1 jeweils zu bilden.
Verglichen mit dem Beispiel 1 liegen die in dieser Weise erhaltenen Beschichtungen um etwa 0,4 % in der spektralen Remission höher und zeigen die erhaltenen Beschichtungen eine Streuung in der Reproduzierbarkeit der spektralen Remission, wie es in den Figuren 22 bis 24 dargestellt ist,
da SiO9 in einer Menge
von mehr als 40 % zugegeben wurde.
Wenn beim Elektronenstrahl aufdampfen die Intensität des Elektronenstrahls oder die Aufdampfgeschwindigkeit groß ist, treten leicht Risse in der aufgedampften Beschichtung während der Herausnahme des beschichteten Teils von der Kammer in die Umgebungsluft auf. Die Beschichtung kann weiterhin leicht mit dem Klebeband selbst bei der Haftfestigkeitsprüfung abgelöst werden.
Es tritt insbesondere die ernste Schwierigkeit auf, daß die Wärmeleitfähigkeit rapid abnimmt, was dazu führt, daß die Verdampfungsgeschwindigkeit oder die Aufdampfgeschwindigkeit instabil wird und folglich große Teilchen des Aufdampfmaterials auf dem Substrat haften, was das Aussehen der Beschichtungen unannehmbar macht, wenn SiO? in einem Anteil von mehr als 40 % im Aufdampfmaterial vorliegt. Das heißt, daß es schwierig ist, die Bedingungen für die Ausbildung der Beschichtung vor der Messung der aufgedampften Beschichtung zu steuern, die aus einem Aufdampfmaterial mit 40 % SiOp erhalten wird. Die aufgedampfte Beschichtung wird weiterhin bei einer Prüfung ihres Aussehens leicht unannehmbar und in ihren Eigenschaften für ein optisches Bautei1 unzureichend.
Vergleichsbeispiel 3
Dasselbe Verfahren, wie es im Beispiel 1 beschrieben wurde, wurde wiederholt, indem nur MgF~ statt eines Gemisches aus
MgF2 und SiO2 als AufdampfmateriaL zur Bildung von aufgedampften reflexvermindernden Beschichtungen auf Substraten aus BK-7 Glas, Di äthy 1 -glycol-bis-al Iy 1-carbon.at und einem Acrylharzspritzgußtei1 jeweils verwandt wurde.
Die in dieser Weise erhaltenen Beschichtungen hatten im wesentlichen die gleichen spektralen Remissionen, wie sie in den Figuren 19 bis 21 dargestellt sind und sehr schlechte Eigenschaften für optische Bauteile, wie es sich aus Tabelle 1 ergibt.
Vergleichsbeispiel 4
Dasselbe Verfahren, wie es beim Beispiel 3 beschrieben wurde, wurde wiederholt, um härtbare, aufgedampfte, reflexvermindernde Beschichtungen mit einem Aufbau aus drei Schichten 100a, 100b und 100c auf Substraten aus BK-7 Glas, Diäthyl-glycolbis-allyl-carbonatund einem Acrylharzspritzgußtei1 jeweils mit der Ausnahme auszubilden, daß nur CeFg als Aufdampfmaterial für die erste Schicht, nur CeO2 als Aufdampfmaterial für die zweite Schicht und nur MgFp als Aufdampfmaterial für die dritte Schicht benutzt wurden und kein SiO2 jedem dieser Aufdampfmaterialien zugegeben wurde.
Die in dieser Weise erhaltenen Beschichtungen 100a, 100b und 100c zeigten die in den Figuren 25 bis 27 dargestellten spektralen Remissionen und hatten sehr schlechte Eigenschaften für optische Bauteile, wie es in der Tabelle 1 dargestellt ist.
Tabelle 1
\ Reflexvermindernde
Beschichtung 		Substrat Schicht
dicke 		Änderung nach
der Bildung
der Beschich
tung (Risse) 		Abrieb
beständigkeit 		Wetter
beständigkeit 		Lösungs-
mittelbest. 		Haft-
festigkei
Beispiel 1
A
B
C		 Glas (BK-7)
DiSthyl-glycol-
bis-allyl-carbonat
Acrylharz
(Spritzguß) 		ηα=λ/4 O
O
O		 20 Mal
Abreiben Blei-
rait einem stift-
feiniqunqstuch hSrte 		Wärme-, Stoß- und
Hitzebeständigkeit
(3 Zyklen) (Risse) 		Äthanol Klebeband
Beispiel 2
A
B
C		 Aufdampfen im Vakuum bei
Raumtemperatur
MgF2 + SiO2 (10-3Oi) 		Glas (BK-?)
Diäthyl-glycol-
bis-allyl-carbonat
Acrylharz
(Spritzguß) 		nd=X/4 O
O
O		 A 5H
B 4H
, B 4H		 O
O
O		 i
O
O
O		 O
O
O
Beispiel 3
A
B
C		 Aufdampfen im Vakuum bei
Raumtemperatur
[MgF2 + SiO2 (10-301) ]
+
gleichzeitige Ionenbe-
Strahlung
Ionenstrahlgas:
Ar{50%) + Oz(5O\)]		 Glas (BK-?)
Diäthyl-glycol-
bis-allyl-carbonat
Acrylharz
(Spritzguß) 		Drei
schicht
struktur 		O
O
O		 S 611
B-A 4H-5H ·■
B-A 4H-5H
I		 O
O
O		 O
O \
O 		O
O
O
Aufdampfen im Vakuum bei
Raumtemperatur
[CeFs + SiO2 (10-30%)]
+ [CeO2 + SiO2 (10-301) ]
+ [MgF2 + SiO2 (10-30») 1		 A 5H
B 411
B 4H		 O
O
O		 O
O
C		 O
O
O
Beispiel h Aufdampfen im Vakuum Glas (BK-7) ■ Drei O / / O C ClI I F HB 1 O ° ■. °l
O O j		 I X
X 		/ X ■· i / i
i		 χ X X X
bei Raumtemperatur Oiäthyl-glycol-bis schicht / / O •3 DIl
B-A 4II-5H		 F HB O / . X 1 X X X"
B [CeFa + SiO2 (10-30%) ]
+ [CeO2 + SiO2 (10-30%) ]		 allylcarbonat struktur O / / O X / ~ ' i
+ [MgF2 + SiO2 (10-30%) ] Acrylharz O Β-Λ 4H-51I F HB O X ä \
C + Spritzguß) ! · \ I
Gleichzeitige lonenbe- X
strahlunq (Ionenstrahl-
qas)
Ar (50%) + O2 (50%) ) X F HB ' X X
Vergleichs
beispiel 1 		Aufdampfen im Vakuum bei Glas (BK-7) nd=X/4 O
O		 X F HB X
A
B		 Raumtemperatur Diäthyl-glycol-bis- C , 3H
D 2H
[MgF2 + SiO3 (5%) ] allylcarbonat Q X F HB X j
C Acrylharz E H
(Spritzguß) \ I
./ t
Vergleichs
beispiel 2 Glas (BK-7)
A Aufdampfen im Vakuum Diäthyl-glycol- nd=X/4
B bei Raumtemperatur bis-allyl-carbonat /
[MgF2 + SiO2 (40%) ] Acrylharz
C (Spritzguß)
Vergleichs
beispiel 3 Glas (BK-7)
A Aufdampfen im Vakuum Diäthyl-glycol- ηα=λ/4
B bei Raumtemperatur bis-allyl-carbonat
Acrylharz
c ■ [MgF2] (Spritzguß)
Vergleichs
beispiel Ί Glas (BK-7)
A Aufdampfen im Vakuum Diäthyl-glycol- Drei
B bei Raumtemperatur bis-allyl-carbonat schicht
[CeFa + CeO2 + MgF2] Acrylharz struktur
C Spritzguß)
Wie es oben beschrieben wurde, kann gemäß der Erfindung eine reflexvermindernde Beschichtung auf dem Substrat für ein optisches Bauteil dadurch ausgebildet werden, daß ein Gemisch, das dadurch erhalten wird, daß 10 bis 30 % SiO2 einem Aufdampfmaterial mit reflexvermindernder Eigenschaft, wie beispielsweise MgF2 zugegeben wird, zur Bildung wenigstens einer Schicht im Vakuum bei Raumtemperatur durch Elektronenstrahlerwärmung aufgedampft wird, wobei erforderlichenfalls mit einem Ar-Plasmaionenstrahl bestrahlt wird. Daraus ergeben sich die folgenden Vorteile:
(I) Die reflexvermindernde Beschichtung mit einer hohen Haftfestigkeit kann auf irgendeinem Substrat, wie beispielsweise aus Glas, warmhärtendem Harz, Spritzgießharz und ähnlichem Material, das für optische Bauteile üblich ist, durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur ausgebildet werden. Das heißt, daß sich die Beschichtung beim entsprechenden Test mit einem Klebeband nach der Ausbildung der Beschichtung nicht ablöst.
(II) Die Härte ist hoch. Das heißt, daß die Beschichtung mit hoher Abriebfestigkeit durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur ausgebildet werden kann. Siliziumoxid, insbessondere Si> 0 in Atomprozent,. i st nur ein Auf dampf materi a 1 , das eine hochfeste Beschichtung durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur verglichen mit anderen Aufdampfmaterialien liefert. Durch Zugabe dieses Oxids zu einem Fluorid oder einem ähnlichen Material mit guter Haftfestigkeit in einem Anteil von 10 bis 30 % kann eine Beschichtung mit hoher Härte (höhere Abriebfestigkeit) durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur erhalten werden. Reflexvermindernde Beschichtungen mit ausgezeichneten optischen Eigenschaften und höhere Dauerhaftigkeit können in Form einer einzigen Schicht unter Verwendung eines Gemisches aus MgF2 und 10 bis 30 % SiOp durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur ausge-
bildet werden, während reflexvermindernde Beschichtungen mit Mehrschichtaufbau und ausgezeichneter Härtbarkeit, Haftfestigkeit, Rißbeständigkeit dadurch ausgebildet werden können, daß 10 bis 30 % SiO2 jedem Fluorid, Oxid und ähnlichem Material beim Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur zugegeben wird.
(III) Eine Beschichtung mit höhere Wärmebeständigkeit (Wärmeschockbeständigkeit über einen Bereich von einer niedrigen Temperatur bis zu einer hohen Temperatur) und einer hohen Feuchtigkeitsbeständigkeit kann durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur ausgebildet werden.
Wenn das Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur unter Verwendung von nur MgF2 erfolgt, wird eine Beschichtung mit ausgezeichneten Haftfestigkeit und Härte erhalten, die jedoch brüchig ist und bei einer wiederholten Änderung von einer niedrigen Temperatur (- 40°) auf eine hohe Temperatur (+ 80°) Risse bildet. Wenn 10 bis 30 % SiO2 dem MgF2 zugegeben wird, hat die Beschichtung nach dem Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur eine hohe Viskosität und eine ausgezeichnete Wärme- und Feuchtigkeitsbeständigkeit.
(IV) Die Lösungsmittelbeständigkeit ist verbessert. Das heißt, daß durch Zugabe von 10 bis 30 % SiO2, das eine gute Lösungsmittelbeständigkeit hat, zum Fluorid, zum Oxid oder zu einem ähnlichen Material mit einer schwachen Lösungsmittelbeständigkeit, die Beschichtung nach dem Aufdampfen -im Vakuum bei Raumtemperatur eine ausgezeichnete Lösungsmittelbeständigkeit hat und zu keiner Rißbildung gegenüber einem Lösungsmittel, wie Äthanol, Methanol oder ähnlichen oder zu einem Ablösen aufgrund eines Abbaues neigt.
(V) Es tritt keine Abnahme der optischen Eigenschaften auf. Selbst wenn SiO2 (10 bis 30 %) dem Fluorid oder Oxid zur
SH
Verwendung bei der Bildung der einzelnen Schicht oder der Mehrfachschicht zugegeben wird, ändert sich der Brechungsindex nicht, wobei die Dauerhaftigkeit und Festigkeit ohne eine Änderung der optischen Eigenschaften (spektrale Remision) verbessert werden können.
(VI) Durch Zugabe von
10 bis 30 % SiO2 zum Aufdampfmaterial
wird eine Dauerhaftigkeit und Beständigkeit beim Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur erhalten, die gleich der Dauerhaftigkeit und Beständigkeit bei dem herkömmlichen Warmbeschichtungsverfjähren ist. Wenn weiterhin ein Ar-Ionenstrahl auf das Substrat während des Aufdampfens im Vakuum bei Raumtemperatur gestrahlt wird, wird die Dauerhaftigkeit der Beschichtung nochjweiter durch die synergistische Wirkung der Ionenbindung verbessert.
- Leerseite,-

Claims (15)

PATENTANSPRÜCHE
1. Reflexvermindernde Beschichtung für ein optisches Bauteil,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie auf einem Substrats*>für das optische Bauteil dadurch ausgebildet wird, daß dieses einem Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur mit einem Gemisch aus einem Aufdampfmaterial mit reflexvermindernder Wirkung und SiOp ausgesetzt wird.
2. Reflexvermindernde Beschichtung für ein optisches Bauteil, dadurch gekennzeichnet,
daß sie auf einem Substrat für das optische Bauteil dadurch ausgebildet wird, daß dieses nacheinander einem Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur mit einem Gemisch aus einem Verdampfungsmaterial mit reflexvermindernder Wirkung und SiOp zur Ausbildung einer ersten Schicht und einem Gemisch aus einem Fluorid oder einem Oxid und SiOp zur Bildung einer letzten Schicht ausgesetzt
wird.
3. Reflexvermindernde Beschichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Substrat ein Glassubstrat oder ein Kunstharzsubstrat ist.
4. Reflexvermindernde Beschichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kunstharzsubstrat aus Diäthyl-glycol-bis-al Iy 1-carbonat, Acrylharz, Polycarbonat, Acrylnitrilstyrencopolymer oder Polystyren besteht. -
5. Reflexvermindernde Beschichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Aufdampfmaterial das SiO2 in einem Anteil von 10 bis 30 % zugegeben wird.
6. Reflexvermindernde Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufdampfmaterial MgFp ist.
7. Reflexvermindernde Beschichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Fluorid aus der Gruppe CeF,, NdFg, PbF3, Na3AlF6, NaF, LiF und MgFp und das Oxid aus der Gruppe CeO2, ZrO2, Ti2 03» Ti0 und A12°3 9ewählt lst·
8. Verfahren zur Ausbildung einer reflexvermindernden Beschichtung auf einem Substrat für ein optisches Bauteil, dadurch gekennzeichnet,
daß 10 bis 30 % Si0? einem Aufdampfmaterial mit reflexvermindernder Wirkung zugegeben wird und mit dem sich ergebenden Gemisch wenigstens eine Schicht auf dem Substrat durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur über Elektronenstrahlerwärmung ohne Erwärmen des Substrats ausgebildet wird.
9. Verfahren zum Ausbilden einer reflexvermindernden Be-
schichtung auf einem Substrat fürjsin optisches Bauteil, dadurch gekennzeichnet,
daß 10 bis 30% SiO2 einem Aufdampfmaterial mit reflexvermindernder Wirkung zugegeben wird und mit dem sich ergebenden Gemisch wenigstens eine Schicht auf das Substrat .durch Aufdampfen im Vakuum bei Raumtemperatur über Elektronenstrahlerwärmung nach einer Vorzerstäubungsbestrahlung des Substrates mit einem Ionenstrahl aus Ar und/oder 0« oder bei einer Ionenstrahlbestrahlung ohne Erwärmung des Substrates ausgebildet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Glas oder einem Kunstharz für optische Bauteile besteht.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kunstharz ausDiäthyl-glycol-bis-alIyi-carbonat, Acrylharz, Polycarbonat, Acrylnitrilstyrencopolymer und Polystyren gewählt ist.
12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß 10 bis 30 % SiO2 einem Fluorid als Aufdampfmaterial zugegeben wird, wenn die reflexvermindernde Beschichtung in Form einer einzigen Schicht ausgebildet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorid MgF2 ist.
14. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß dann, wenn die reflexvermindernde Beschichtung eine
Mehrschichtstruktur hat, ein Gemisch aus einem Fluorid oder aus einem Siliziumoxid und 10 bis 30 % SiO2 zur Ausbildung der ersten Schicht und ein Gemisch aus einem Fluorid und einem einem Oxid und 10 bis 30 % SiOp zur Ausbildung der mittleren und der letzten Schicht als Aufdampfmaterialien verwandt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß das Fluorid aus der Gruppe CeF3, NdF3, LaF3, Na3AlF6, NaF, LiF und MgFp und das Oxid aus der Gruppe CeOp, Zr0?· Ti2O3, TiO und Al2O3 gewählt werden.
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