FR2497361A1 - ZINC SULFIDE OR POLYCRYSTALLINE ZINC SULFIDE ARTICLES HAVING IMPROVED OPTICAL QUALITY AND PROCESS FOR TREATING AN OPTICAL ELEMENT FOR IMPROVING ITS OPTICAL CHARACTERISTICS - Google Patents
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Abstract
ARTICLES EN SULFURE DE ZINC OU EN SELENIURE DE ZINC PRESENTANT UNE QUALITE OPTIQUE NETTEMENT AMELIOREE. IL SONT OBTENUS PAR CHAUFFAGE ET PRESSAGE ISOSTATIQUE AU MOYEN D'UN FLUIDE DE TRAVAIL INERTE. LES ECHANTILLONS TRAITES SONT TRANSPARENTS ET PRESENTENT UNE TRANSMISSION NOTABLE DANS LES REGIONS INFRAROUGE ET VISIBLE DU SPECTRE. UNE AMELIORATION SUPPLEMENTAIRE DES CARACTERISTIQUES DE TRANSMISSION EST OBTENUE EN ENVELOPPANT LES ECHANTILLONS DANS UNE FEUILLE D'UNE MATIERE INERTE AVANT LE TRAITEMENT.ZINC SULPHIDE OR ZINC SELENIDE ARTICLES OF SIGNIFICANTLY IMPROVED OPTICAL QUALITY. THEY ARE OBTAINED BY HEATING AND ISOSTATIC PRESSING BY MEANS OF AN INERT WORKING FLUID. THE TREATED SAMPLES ARE TRANSPARENT AND SHOW NOTABLE TRANSMISSION IN INFRARED AND VISIBLE REGIONS OF THE SPECTRUM. ADDITIONAL IMPROVEMENT IN TRANSMISSION CHARACTERISTICS IS OBTAINED BY WRAPPING SAMPLES IN A SHEET OF AN INERT MATERIAL BEFORE PROCESSING.
Description
Le sulfure de zinc et le séléniure de zinc sont utilisés dans desZinc sulphide and zinc selenide are used in
applications exigeant une capacité de transmission de l'infrarouge de grande longueur d'onde telles que des têtes de missiles. Le sulfure de zinc est une des principales matières pour fenêtres pour des systè- mes FLIR (Forward Loocking Infrared System) aériens. Ces applications requiring long wavelength infrared transmission capacity such as missile heads. Zinc sulphide is one of the main window materials for overhead FLIR (Forward Loocking Infrared System) systems. These
composés sont parmi les matières les plus durables chimi- compounds are among the most durable chemically
quement et mécaniquement qui soient transparentes dans la mechanically, which are transparent in the
région infrarouge du spectre électromagnétique jusqu'à en- infrared region of the electromagnetic spectrum up to
viron 10 microns, qui soient transparentes dans des dimen- 10 microns, which are transparent in
sions utiles et soient potentiellement utilisables dans la useful and potentially usable in the
région visible du spectre. Un problème que posent ces com- visible region of the spectrum. A problem posed by these
posés est qu'ils n'ont pas une transmission adéquate dans posed is that they do not have adequate transmission in
les régions visible et proche infrarouge du spectre électro- the visible and near infrared regions of the electron spectrum
magnétique. D'autres applications pourraient être dévelop- magnetic. Other applications could be developed
pées pour ces composés si leur transparence aux longueurs d'onde visible et infrarouge pouvait être améliorée. Plus précisément, ils pourraient alors être utilisés dans des for these compounds if their transparency at visible and infrared wavelengths could be improved. More specifically, they could then be used in
applications exigeant des possibilités multispectrales. applications requiring multispectral capabilities.
Bien que leur limitation dans les longueurs d'onde de l'infrarouge lointain soit une propriété intrinsèque de la matière et soit reliée à l'absorption multiphonon, leur limitation vers les courtes longueurs d'onde est déterminée Although their limitation in far infrared wavelengths is an intrinsic property of matter and is related to multiphonon absorption, their limitation to short wavelengths is determined
par plusieurs effets extrinsèques incomplètement caracté- several extrinsic effects that are incompletely
risés.Rises.
Le pressage isostatique à chaud (HIP) est l'appli- Hot isostatic pressing (HIP) is the application of
cation simultanée de chaleur et de pression au moyen d'un fluide de travail inerte. On a découvert que le traitement HIP d'échantillons de sulfure de zinc et de séléniure de simultaneous cation of heat and pressure by means of an inert working fluid. HIP treatment of zinc sulphide and cobalt selenide samples has been found to be
zinc produisait une amélioration allant au-delà de l'élimi- zinc produced an improvement going beyond eliminating
nation des pores. Il améliore notablement la transparence nation of pores. It significantly improves transparency
aux longueurs d'onde plus courtes que 2 microns. On a trou- at wavelengths shorter than 2 microns. We found
vé également que des échantillons de sulfure de zinc pré- also that samples of zinc sulphide pre-
sentaient des caractéristiques de transmission améliorées sur toute leur bande spectrale effective. La limitation de la transparence du sulfure de zinc et du séléniure de zinc est due à des mécanismes de diffusion et d'absorption. Aux longueurs d'onde inférieures à 2 microns, on pense que felt improved transmission characteristics throughout their effective spectral band. The limitation of the transparency of zinc sulphide and zinc selenide is due to diffusion and absorption mechanisms. At wavelengths below 2 microns, it is thought that
c'est la'diffusion, -et non l'absorption, qui est le prin- it is broadcasting, and not absorption, which is the main
cipal mécanisme limitant la transmission. On trouve que le the main mechanism limiting transmission. We find that
traitement HIP réduit la diffusion non seulement en rédui- HIP treatment reduces diffusion not only by reducing
sant ou en éliminant la porosité, mais aussi en réduisant ou en éliminant les inclusions d'une seconde phase, en permettant la diffusion d'impuretés vers l'extérieur et, dans le cas du sulfure de zinc, en favorisant le passage des polymorphes non cubiques de sulfure de zinc à la forme removing or removing porosity, but also by reducing or eliminating second-phase inclusions, by allowing the diffusion of impurities outwards and, in the case of zinc sulphide, by promoting the passage of polymorphs cubic zinc sulfide in the form
cubique. Dans l'ensemble, le traitement HIP réduit l'absorp- cubic. Overall, HIP treatment reduces the absorp-
tion en permettant la diffusion des espèces absorbantes qui peuvent être présentes. On trouve aussi que le traitement by allowing the diffusion of the absorbing species that may be present. We also find that the treatment
HIP conduit au rapport stoechiométrique des atomes consti- HIP leads to the stoichiometric ratio of the constituent atoms
tutifs tant Dour ZnS que pour ZnSe.both ZnS and ZnSe.
L'invention fournit en outre un procédé de traite- The invention further provides a method of treating
ment d'un article de ZnS ou de ZnSe en réglant le potentiel an article from ZnS or ZnSe by setting the potential
chimique sur la surface de l'article, en chauffant l'arti- on the surface of the article, by heating the article
cle et en appliquant une pression isostatique. Le réglage and applying isostatic pressure. Adjustment
du potentiel chimique est de préférence réalisé en envelop- chemical potential is preferably achieved in envelopes
pant l'article dans une feuille d'une matière inerte tout pant the article in a sheet of an inert material while
en laissant s'effectuer un certain échange de vapeurs. leaving a certain exchange of vapors.
D'autres buts et avantages de l'invention ressor- Other objects and advantages of the invention are
tiront de la description ci-aDrès, se référant au dessin from the description below, referring to the drawing
annexé, qui représente les spectres de transmission pour un annexed, which represents the transmission spectra for a
échantillon de ZnS avant et après traitement. ZnS sample before and after treatment.
Le pressage isostatique à chaud (HIP), l'applica- Hot isostatic pressing (HIP), the application of
tion simultanée de chaleur et de pression au moyen d'un fluide de travail inerte, est utilisé dans la fabrication simultaneous heat and pressure with an inert working fluid, is used in
métallurgique des produits obtenus Par compactage de pou- metallurgy of the products obtained by compacting
dres métalliques et des nièces de fonderie pour améliorer metals and foundry nieces to improve
la résistance à la rupture et la résistance à la fatigue. breaking strength and fatigue resistance.
La présente invention utilise un appareillage HIP similaire The present invention uses similar HIP apparatus
pour traiter des échantillons de sulfure de zinc et de sé- to treat samples of zinc sulphide and se-
léniure de zinc. Les échantillons à traiter sont placés dans un four HIP de conception classique. Le four est mis sous vide, puis sous une pression d'un gaz inerte tel que zinc lenide. The samples to be processed are placed in a conventional HIP furnace. The oven is placed under vacuum and then under a pressure of an inert gas such as
l'argon. On chauffe et on laisse la température et la pres- argon. We heat up and let the temperature and pressure
sion se stabiliser. La compression et le chauffage sont to stabilize. Compression and heating are
maintenus pendant un temps suffisant pour éliminer prati- maintained for a time sufficient to eliminate practically
quement diverses impuretés et défauts des échantillons. various impurities and defects in the samples.
Les échantillons traités comprennent du sulfure de zinc obtenu par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) ainsi que du sulfure de zinc pressé à chaud. On a également traité des échantillons de séléniure de zinc CVD. Les échantillons de sulfure de zinc et de séléniure de zinc actuellement disponibles sont colorés et translucides. Pour le sulfure de zinc, la coloration résulte d'un écart par rapport au The processed samples include zinc sulphide obtained by chemical vapor deposition (CVD) as well as hot-pressed zinc sulphide. Specimens of zinc selenide CVD were also processed. The currently available zinc sulphide and zinc selenide samples are colored and translucent. For zinc sulphide, coloring results from a deviation from
rapport stoechiométrique strict des atomes de la matière. strict stoichiometric ratio of the atoms of matter.
Les échantillons sont translucides plutôt que transparents Samples are translucent rather than transparent
parce que de la lumière est diffusée par des défauts pré- because light is diffused by pre-existing defects
sents dans la masse de la matière. La nature exacte des divers types de défauts n'est pas connue. La couleur, le type et les quantités relatives de défauts diffusant la in the mass of matter. The exact nature of the various types of defects is not known. The color, type and relative quantities of defects diffusing the
lumière sont déterminés par la technique utilisée pour pré- light are determined by the technique used to pre-
parer la matière et par les conditions de traitement de la préparation. Les défauts diffusants limitent gravement la the material and the treatment conditions of the preparation. Diffuse defects severely limit the
transparence aux longueurs d'onde plus courtes que 2 mi- transparency at wavelengths shorter than 2
crons environ. En outre, il existe certaines bandes d'ab- believe about. In addition, there are certain bands of ab-
sorption à diverses longueurs d'onde qui dépendent du pro- sorption at various wavelengths depending on the
cédé de fabrication de l'échantillon. La limite aux grandes assigned manufacturing of the sample. The limit to large
longueurs d'onde de la bande de transmission est une pro- wavelengths of the transmission band is a pro-
priété intrinsèque de la matière et est due à un phénomène intrinsic value of the material and is due to a phenomenon
d'absorption multinhonon. Pour les longueurs d'onde com- multinhonon absorption. For combined wavelengths
prises entre environ 2 microns et la limite aux grandes longueurs d'onde, la transmission est limitée principalement between about 2 microns and the limit at long wavelengths, transmission is limited mainly
par des phénomènes d'absorption liés aux impuretés. La li- by absorption phenomena related to impurities. The book
mitation de la transparence dans ces matières aux longueurs d'onde dans les régions visible et proche infrarouge est mitation of transparency in these materials at wavelengths in visible and near infrared regions is
due à une combinaison de phénomènes d'absorption et de dif- due to a combination of absorption phenomena and
fusion incomplètement caractérisés, mais la diffusion pré- incompletely characterized fusion, but the pre-
domine. La limite aux courtes longueurs d'onde de la bande de transmission est en fin de compte une caractéristique intrinsèque de la matière, mais la non-stoechiométrie, les impuretés et d'autres défauts ponctuels peuvent diminiuer la transparence à des longueurs d'onde proches de la limite aux courtes longueurs d'onde. Le traitement de pressage dominated. The short wavelength limit of the transmission band is ultimately an intrinsic feature of the material, but non-stoichiometry, impurities, and other point defects can decrease transparency at near wavelengths. from the limit to short wavelengths. The pressing treatment
isostatique à chaud (HIP) réduit ces limitations non seule- isostatic hot-dip (HIP) reduces these limitations not only
ment en réduisant ou en éliminant la porosité du matériau, mais aussi en réduisant ou en éliminant nombre de défauts qui contribuent à la diffusion et à l'absorption. Ceci est dû à une combinaison de facteurs résultant du traitement by reducing or eliminating the porosity of the material, but also by reducing or eliminating a number of defects that contribute to diffusion and absorption. This is due to a combination of factors resulting from the treatment
HIP par application simultanée de chaleur et de pression. HIP by simultaneous application of heat and pressure.
La chaleur appliquée permet une diffusion importante vers The applied heat allows an important diffusion towards
l'extérieur d'impuretés normalement présentes dans la ma- outside of impurities normally present in the
tière. Ces impuretés peuvent se composer des impuretés réelles formées par contamination par des atomes d'éléments autres que ceux formant le composé idéal, ou de défauts SPECT. These impurities may consist of actual impurities formed by contamination by atoms of elements other than those forming the ideal compound, or defects
dans le réseau cristallin, tels que des lacunes et des ato- in the crystal lattice, such as gaps and ato-
mes interstitiels. En tout cas, ces impuretés diffuseront my interstitials. In any case, these impurities will diffuse
vers la surface de l'échantillon à une vitesse qui est fonc- to the surface of the sample at a rate that is
tion de la température. Des atomes d'impuretés peuvent être présents dans les cristaux de sulfure ou de séléniure sous forme de phases distinctes séparées. La chaleur fournie temperature. Impurity atoms may be present in the sulfide or selenide crystals as separate discrete phases. The heat provided
aide aussi à réduire ou à éliminer ces inclusions de préci- also helps to reduce or eliminate these precarious inclusions
pités de seconde phase dans le composé traité. La pression appliquée aide à éliminer la porosité résiduelle pouvant être présente dans l'échantillon avant le traitement, et limite la formation d'une porosité nouvelle qui pourrait autrement se développer au cours du processus. En outre, la pression est utilisée pour limiter la volatilisation des second-phase pities in the treated compound. The applied pressure helps eliminate residual porosity that may be present in the sample prior to treatment, and limits the formation of new porosity that might otherwise develop during the process. In addition, the pressure is used to limit the volatilization of
composés, car les composés utilisés ont une tension de va- compounds because the compounds used have a voltage of
peur appréciable aux températures de traitement utiles. appreciable fear at useful treatment temperatures.
Dans le cas de sulfures de zinc, la forme cristalline cubique optiquement isotrope a une densité plus élevée que In the case of zinc sulphides, the optically isotropic cubic crystalline form has a higher density than
la forme hexagonale biréfringente. On trouve que le traite- the hexagonal birefringent form. It is found that the treatment
ment HIP favorise la transformation des polymorphes non HIP promotes the transformation of non-polymorphic
cubiques en cristaux cubiques. En outre, la pression dimi- cubic in cubic crystals. In addition, the pressure
nue la concentration d'équilibre des atomes interstitiels nude the equilibrium concentration of the interstitial atoms
et des lacunes du réseau cristallin et abaisse d'une maniè- and gaps in the crystal lattice and lowers
re générale la solubilité des impuretés. re general solubility of impurities.
Les échantillons de sulfure de zinc comprenaient à la fois le type obtenu par dépôt chimique en phase vapeur The zinc sulphide samples included both the type obtained by chemical vapor deposition
(CVD) et le type pressé à chaud. Les échantillons de sélé- (CVD) and type hot pressed. The samples of
niure de zinc étaient du type CVD. On a trouvé que les é- Zinc Niure were of the CVD type. It has been found that
chantillons de séléniure de zinc pressés à chaud avaient des caractéristiques de transmission nettement inférieures hot-pressed zinc selenide samples had significantly lower transmission characteristics
à celles d'échantillons de séléniure de zinc CVD et n'é- those of CVD zinc selenide samples and not
taient donc pas généralement disponibles. Mais ce traite- were therefore not generally available. But this treatment
ment améliorerait également les caractéristiques du sélé- would also improve the characteristics of the selec-
niure de zinc pressé à chaud. La durée du traitement dépend de la qualité initiale de l'échantillon. Plus la qualité, c'est-à-dire la capacité de transmission, de l'échantillon, est bonne, et plus le temps de traitement nécessaire pour Zinc niure pressed hot. The duration of treatment depends on the initial quality of the sample. The better the quality, ie the transmission capacity, of the sample, and the longer the processing time required for
réaliser un degré déterminé d'amélioration de la transmis- to achieve a definite degree of improvement in the transmission
sion peut être court. On a trouvé que le sulfure de zinc sion can be short. It has been found that zinc sulphide
pressé à chaud avait des concentrations plus élevées en im- hot pressed had higher concentrations in
puretés ou défauts qui affectent la diffusion que le sul- purities or defects that affect the diffusion that the sulphate
fure de zinc préparé par le procédé CVD. La durée du trai- zinc oxide prepared by the CVD process. The duration of the
tement est également déterminée par l'épaisseur de l'échan- is also determined by the thickness of the sample.
tillon initial. Plus l'épaisseur est élevée, plus le trai- initial tillon. The higher the thickness, the greater the
tement doit durer longtemps pour réaliser un degré déter- should last a long time to achieve a certain degree of
miné à l'avance d'amélioration de la transmission. undermined in advance of transmission improvement.
Comme il a été discuté ci-dessus, on a découvert qu'en soumettant des échantillons à un traitement HIP, on As discussed above, it has been found that by subjecting samples to HIP treatment one
améliorait les qualités optiques des éléments optiques. improved the optical qualities of the optical elements.
Ceci est du à une combinaison de facteurs. La chaleur ap- This is due to a combination of factors. The heat
portée semble favoriser une diffusion vers l'extérieur reach seems to favor outward diffusion
d'impuretés du coeur vers la surface externe de l'échantil- impurities from the heart to the outer surface of the sample
lon. La pression limite la volatilisation du composé et lon. The pressure limits the volatilization of the compound and
contribue aussi à éliminer et à éviter la formation de po- also helps to eliminate and avoid the formation of
rosité. Dans le cas du sulfure de zinc, on pense également erosity. In the case of zinc sulphide, it is also thought
que la pression amène les polymorphes non cubiques éven- that the pressure brings the non cubic polymorphs possibly
tuellement présents dans la forme cubique. Ceci sert de guide pour le choix de la température et de la pression auxquelles on doit opérer. La température doit être assez presently in the cubic form. This serves as a guide for choosing the temperature and pressure to be operated. The temperature must be enough
- élevée pour permettre la diffusion vers l'extérieur d'im- - raised to allow the outward diffusion of im-
puretés provenant de la masse de l'échantillon. La pression purities from the mass of the sample. Pressure
doit être assez élevée à la fois pour éviter la volatilisa- must be high enough at a time to avoid volatilization
tion et pour éliminer pratiquement la porosité de l'échan- and to virtually eliminate the porosity of the sample.
tillon. La durée du traitement est déterminée à la fois par ple. The duration of the treatment is determined both by
l'épaisseur de l'échantillon et par sa qualité optique ini- the thickness of the sample and its optical quality
tiale. Les échantillons ayant la transmission la plus fai- tial. Samples with the lowest transmission
ble exigent normalement un temps de traitement plus long normally require a longer processing time
pour réaliser un degré déterminé de transparence optique. to achieve a certain degree of optical transparency.
Cependant, une limite supérieure à la durée du traitement peut être déterminée par une croissance excessive des grains qui pourrait se produire lors d'un traitement d'une longueur abusive. On a trouvé également que le sulfure de zinc du type CVD réalisait une amélioration optique nettement plus forte que les échantillons de sulfure de zinc pressés à chaud. Ceci est probablement du au fait que le processus de pressage à chaud tend à produire des défauts de plus grande taille, qui ne diffusent pas aussi facilement vers l'extérieur. On a traité un échantillon de sulfure de zinc CVD de 6 mm en 3 heures en chauffant à 9900C et sous 34 500 kPa, However, an upper limit to the duration of treatment may be determined by excessive grain growth that may occur during treatment of excessive length. It has also been found that zinc sulfide of the CVD type achieves a significantly greater optical improvement than the hot-worked zinc sulphide samples. This is probably due to the fact that the hot pressing process tends to produce larger defects, which do not diffuse so easily outward. A sample of 6 mm zinc sulphide CVD was treated in 3 hours by heating at 9900C and 34500 kPa,
ce qui a conduit à une amélioration visible des caractéris- which led to a visible improvement in the characteristics
tiques optiques de l'échantillon. Une pression de 207 000 kPa et une température de 10000C ont été utilisées pour un échantillon pressé à chaud de sulfure de zinc et pour un échantillon de séléniure de zinc CVD, donnant lieu ici enccre à une amélioration optique notable. Un échantillon de 15 mm de sulfure de zinc CVD a été traité avec succès optical ticks of the sample. A pressure of 207,000 kPa and a temperature of 10,000C were used for a hot-pressed sample of zinc sulfide and a sample of zinc selenide CVD, giving rise here to significant optical improvement. A 15 mm sample of zinc sulphide CVD was successfully treated
en 24 heures environ, en utilisant une température d'envi- in about 24 hours, using a temperature of about
ron 10000C et une pression de 207 000 kPa comme ci-dessus. 10000C and a pressure of 207,000 kPa as above.
Un intervalle de températures de 7000C à 10500C et un in- A temperature range of 7000C to 10500C and a
tervalle de pressions de 34 500 à 207 000 kPa ont été uti- pressure of 34 500 to 207 000 kPa was used.
lisés jusqu'à présent sur divers types d'échantillons. Les so far on various types of samples. The
temps vont de 3 heures pour l'épaisseur la plus faible in- times range from 3 hours to the lowest
diquée à 36 heures pour les épaisseurs d'échantillon plus importantes. On n'a cependant pas l'intention de limiter at 36 hours for larger sample thicknesses. However, we do not intend to limit
l'invention aux paramètres opératoires indiqués. Des com- the invention to the operating parameters indicated. Comes
binaisons nettement différentes de température, de pression clearly different combinations of temperature, pressure
et de durée du traitement conduiront à une certaine amélio- and duration of treatment will lead to some improvement
ration de la qualité optique des échantillons traités. Les paramètres opératoires réels sont normalement dictés par les exigences de chaque application. On nourrait utiliser des températures et des pressions nettement plus basses the optical quality of the processed samples. The actual operating parameters are normally dictated by the requirements of each application. It was necessary to use much lower temperatures and pressures
pour produire un degré d'amélioration déterminé à l'avance. to produce a degree of improvement determined in advance.
Certains échantillons ont d'abord été enveloppés dans une feuille d'une seconde matière avant l'application Some samples were first wrapped in a sheet of a second material before application
de chaleur et de pression dans l'appareil HIP. Les enve- of heat and pressure in the HIP device. The enve-
loppements ne sont pas étanches au vide, mais servent à li- The developments are not vacuum-tight, but serve to
miter l'échange de vapeurs entre les échantillons et la miter the exchange of vapors between the samples and the
chambre réactionnelle et servent aussi à régler le poten- reaction chamber and also serve to regulate the potential
tiel chimique des espèces volatiles dans les échantillons chemical content of the volatile species in the samples
pour améliorer le traitement. Le réglage du potentiel chi- to improve the treatment. The adjustment of the chemical potential
mique des espèces volatiles sur la surface des échantillons pourrait être réalisé par d'autres moyens, par exemple Dar volatile species on the surface of the samples could be achieved by other means, eg Dar
l'utilisation de dopants dans le gaz de travail, ou de so- the use of dopants in the working gas, or
lides qui libéreront des vapeurs. Divers types de matières lides that will release vapors. Various types of materials
ont été utilisés telles que des feuilles de graphite, d'a- have been used such as graphite sheets,
cier doux, de tantale, de cuivre et de platine. Une feuille d'enveloppement en platine donne la meilleure amélioration sweet, tantalum, copper and platinum. A platinum wrapping sheet gives the best improvement
des caractéristiques de transmission des échantillons. transmission characteristics of the samples.
Ceci est probablement dû à leur nature inerte. This is probably due to their inert nature.
Le dessin annexé représente le spectre de trans- The attached drawing represents the spectrum of trans-
mission d'un échantillon de sulfure de zinc CVD de 6 mm d'épaisseur. La ligne 10 correspond à l'échantillon initial avant le traitement et la ligne 20 au même échantillon après un traitement pendant 3 heures à 10000C et 207 000 mission of a sample of 6 mm thick zinc sulphide CVD. Line 10 corresponds to the initial sample before treatment and line 20 to the same sample after treatment for 3 hours at 10000C and 207 000
kPa. Le traitement HIP a nettement amélioré la transmittan- kPa. HIP treatment has significantly improved the transmittance
ce de la matière aux faibles longueurs d'onde et il a aussi éliminé la bande d'absorption infrarouge à 6 microns. Les bandes d'absorption dans le sulfure de zinc dépendent du procédé de fabrication et des conditions opératoires, mais this material at low wavelengths and it also eliminated the infrared absorption band at 6 microns. The absorption bands in zinc sulphide depend on the manufacturing process and the operating conditions, but
on peut s'attendre à ce qu'elles soient nettement amélio- they can be expected to be markedly better
rées par le traitement HIP. Visuellement, l'échantillon non traité est jaune orangé et trouble au point qu'il ne peut pas être utilisé pour former des images aux longueurs d'onde visibles. Le matériau traité est incolore, car le traitement a ajusté la stoechiométrie au rapport correct 1:1 du zinc au soufre, et il est limpide comme de l'eau by the HIP treatment. Visually, the untreated sample is orange-yellow and so cloudy that it can not be used to form images at visible wavelengths. The treated material is colorless because the treatment has adjusted the stoichiometry to the correct 1: 1 ratio of zinc to sulfur, and is clear as water
car le traitement a très notablement réduit la concentra- because the treatment has significantly reduced the concentration of
tion des défauts diffusant la lumière. Le traitement HIP améliore notablement la transmissivité aux longueurs d'onde supérieures à 2 microns. D'autres échantillons de ZnS ont light scattering defects. HIP treatment significantly improves transmissivity at wavelengths greater than 2 microns. Other samples of ZnS have
été traités de même à 207 000 kPa et 990 C pendant 24 heu- treated at 207 000 kPa and 990 C for 24 hours.
res. Les épaisseurs de ces échantillons allaient de 0,4 à res. The thicknesses of these samples ranged from 0.4 to
1,5 centimètres.1.5 centimeters.
Le tableau suivant résume les mesures de coeffi- The following table summarizes the coeffi-
cient d'absorption pour un échantillon de ZnS de 6 mm d'é- absorbance for a 6 mm sample of ZnS
paisseur semblable à celui du dessin. Ces valeurs apparen- thickness similar to that of the drawing. These values
tes d'absorbance ont été calculées en divisant la fraction de lumière absorbée par l'épaisseur de l'échantillon et Absorbance values were calculated by dividing the fraction of light absorbed by the thickness of the sample and
comportent ainsi une contribution de la surface à l'absorp- thus include a contribution of the surface to the absorp-
tion.tion.
Coefficient d'absorption apparent du ZnS CVD (CM-1). Apparent absorption coefficient of ZnS CVD (CM-1).
Longueur d'onde Non traité Après traitement (micromètre) 2,8 4,09 x 10- 3 8,6 x 10-4 3,8 2,19 x 10-2 2,16x 10-3 9,27 7,41 x 10-o2 1,29x 10-2 ,6 2, 54 x 10- 1 1,92x 10-1 Wavelength Untreated After treatment (micrometer) 2.8 4.09 x 10- 3 8.6 x 10-4 3.8 2.19 x 10-2 2.16 x 10-3 9.27 7.41 x 10-o2 1.29x 10-2, 6 2, 54 x 10- 1 1.92x 10-1
Un échantillon de séléniure de zinc CVD a été éga- A sample of zinc selenide CVD was also
lement traité pendant 3 heures à 1OOO C et sous 207 000 kPa. treated for 3 hours at 1000 ° C. and 207 000 kPa.
Visuellement, l'échantillon non traité est jaune et trouble. Visually, the untreated sample is yellow and cloudy.
Après traitement, il est jaune-vert et transparent. Cette After treatment, it is yellow-green and transparent. This
couleur est due à la stoechiométrie correcte pour le sélé- color is due to the correct stoichiometry for the selec-
niure de zinc. La transparence dans la région visible est notablement améliorée. En utilisant un spectromètre, on a mesuré la transmission de l'échantillon à 0,5 micron avant le traitement, et on a trouvé qu'elle était de 5 X, tandis qu'après traitement, la transmission était de 50 X. Cette zinc niure. Transparency in the visible region is significantly improved. Using a spectrometer, the transmission of the sample was measured at 0.5 micron before treatment, and found to be 5%, whereas after treatment the transmission was 50%.
amélioration substantielle est due principalement à l'ajus- Substantial improvement is mainly due to the adjustment
tement au rapport stoechiométrique réalisé par le traite- the stoichiometric ratio achieved by the
ment. On a également obtenu une mesure de la diffusion lu- is lying. We also obtained a measure of the diffusion
mineuse de l'échantillon avant et après traitement. Un la- sample before and after treatment. A la-
ser Hé-Ne a été utilisé pour constituer une source de lu- He-Ne has been used as a source of
mière à 0,6328 micron. La fraction de lumière diffusée à at 0.6328 micron. The fraction of light scattered
900 du faisceau laser incident a été mesurée en (Stéra- 900 of the incident laser beam was measured in (Ster-
dian)-1 avec les résultats suivants: Avant traitement: 2 x 10 3 Après traitement: 4,5 x 10-4 Ceci indique que les types d'impuretés présents dans cette matière donnent lieu à une diffusion importante, phénomène qui est responsable de la transmission réduite aux faibles longueurs d'onde, et que l'on pense que le dian) -1 with the following results: Before treatment: 2 x 10 3 After treatment: 4.5 x 10-4 This indicates that the types of impurities present in this material give rise to an important diffusion, a phenomenon which is responsible for reduced transmission at low wavelengths, and that it is thought that the
traitement HIP réduit efficacement. HIP treatment effectively reduces.
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