Оптическое зеркало

Полезная модель относится к области оптического приборостроения и может быть использована в качестве зеркала с повышенными отражающими свойствами от видимого до инфракрасного спектрального диапазона в широком интервале углов падения лучей. Известно зеркало, состоящее из основания, заданной формы и размеров, выполненного из любого материала, например, металла, стекла или пластмассы, напыленных на него за один прием в вакууме поочередно слоя хрома (Сr) геометрической толщиной 490-510 нм, непрозрачного слоя золота (Аu) и ряда чередующихся защитных слоев из таких материалов с высокими и низкими показателями преломления, как MgF₂, ZnS, SiO, SiO₂, Al₂O₃, TiO, TiO₂, ZrO₂ , ZrSiO₄, имеющее пониженные отражательные свойства из-за большой толщины защитных слоев. Для устранения недостатка на слой золота нанесено защитное покрытие из окиси иттрия (Y ₂О₃) толщиной 200-220 нм, которое имеет широкий диапазон прозрачности и необходимой механической прочности. 2 ил.

Полезная модель относится к области оптического приборостроения и может быть использована в качестве зеркала с повышенными отражающими свойствами от видимого до инфракрасного спектрального диапазона в широком интервале углов падения лучей.

Известно зеркало (патент Японии 47-6633 - прототип), состоящее из основания, заданной формы и размеров, выполненного из любого материала, например, металла, стекла или пластмассы, напыленных на него за один прием в вакууме поочередно слоя хрома (Сr) геометрической толщиной 490-510 нм, непрозрачного слоя золота (Аu) и ряда чередующихся защитных слоев из таких материалов с высокими и низкими показателями преломления, как MgF₂, ZnS, SiO, SiO₂, Al₂O₃, ТiO, TiO₂, ZrO₂ , ZrSiO_4.

Основной недостаток этого зеркала заключается в том, что оно имеет пониженные отражательные свойства из-за большой толщины защитных слоев, обусловленных большим количеством таких материалов, как MgF₂, ZnS, SiO, SiO₂, Al₂O₃, ТiO, TiO ₂, ZrO₂, ZrSiO₄.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы зеркало снабдить защитным слоем из такого материала и такой толщины, который бы сохранял отражающие свойства золотого зеркала.

Технический результат достигается тем, что оптическое зеркало, состоящее из основания, заданной формы и размеров, выполненного из любого материала, например, металла, стекла или пластмассы, напыленных на него за один прием в вакууме поочередно слоя хрома (Сr) геометрической толщиной 490-510 нм, непрозрачного слоя золота (Аu), на который (по нашему предложению) нанесено защитное покрытие из окиси иттрия (Y₂О ₃) толщиной 200-220 нм.

Такой материал (Y ₂O₃ - окись иттрия) с приведенной толщиной (200-220 нм) хорошо сохраняет отражающие свойства золотого зеркала в широкой области спектра падающих оптических лучей и в широком диапазоне углов их падения. Это нами доказано экспериментально.

На фиг.1 представлен разрез зеркала, а на фиг.2 - графики спектральной зависимости энергетического коэффициента отражения R от длины волны оптических лучей золотого слоя без защитного покрытия (кривая 1) и с защитным покрытием Y₂O₃ - окись иттрия толщиной 200-220 нм (кривая 2), с защитным покрытием Y₂О₃ - окись иттрия толщиной 490-520 нм (кривая 3) и с защитным покрытием из материалов MgF₂ , ZnS, SiO, SiO₂, Al₂O₃, TiO, TiO₂, ZrO₂, ZrSiO₄ (кривая 4).

Оптическое зеркало (фиг.1) состоит из слоя 1 хрома (Сr) геометрической толщиной 490-510 нм, непрозрачного слоя 2 золота (Аu), на который нанесено защитное покрытие 3 из окиси иттрия (Y₂O₃) толщиной 200-220 нм, напыленных на основание 4, заданной формы и размеров, выполненного из любого материала, например, металла, стекла или пластмассы. Слои 1, 2 и 3 напылены на основание за один прием в вакууме. Перед напылением основание 4 очищают и обезжиривают общеизвестным способом.

Зеркало работает следующим образом.

Золотой отражающий слой обладает высокими отражательными свойствами в широком диапазоне длин волн (фиг.2, кривая 1) как в области видимых лучей (0,60,8 мкм), так и в области инфракрасных лучей (8,014 мкм). Это свойство сохраняется до тех пор, пока отражающая поверхность не покроется слоем окиси. Для защиты отражательного слоя от окисления его покрывают пленками из различных материалов. Нами предложена защитная пленка из окиси иттрия (Y₂ О₃) с оптимизированной геометрической толщиной 200-220 нм. При такой толщине этот материал имеет широкую область прозрачности (фиг.2, кривая 2) как при больших углах радения лучей, например, по нормали, так и в диапазоне углов падения лучей от 0 до 45°, малое поглощение в инфракрасной области спектра в отличие от окислов другихметаллов, а также близкий к золоту коэффициент линейного расширения. Кроме того, слой такой толщины обеспечивает необходимую механическую прочность зеркала, соответствующую первой группе прочности согласно отраслевому стандарту ОСТЗ-1901-94.

Для сравнения нами представлены графики изменения зависимости энергетического коэффициента отражения R от длины волны , оптических лучей золотого слоя с защитным покрытием Y ₂O₃ (окись иттрия) толщиной 490-520 нм (кривая 3) и с защитным покрытием из материалов MgF₂, ZnS, SiO, SiO₂, Аl₂О₃, ТiO, TiO ₂, ZrO₂, ZrSiO₄ (кривая 4).

Таким образом, задача, поставленная перед полезной моделью, выполнена. Предложено покрытие из окиси иттрия (Y₂O₃ ) с оптимизированной геометрической толщиной 200-220 нм. При такой толщине этот материал имеет широкую область прозрачности как при больших углах падения лучей, например, по нормали, так и в диапазоне углов падения лучей от 0 до 45°. Кроме того, это покрытие имеет малое поглощение в инфракрасной области спектра в отличие от окислов других металлов, а также близкий к золоту коэффициент линейного расширения и необходимой механической прочности.

Оптическое зеркало, состоящее из основания заданной формы и размеров, выполненного из любого металла, или стекла, или пластмассы, напыленных на него за один прием в вакууме поочередно слоя хрома геометрической толщиной 490-510 нм, непрозрачного слоя золота, отличающееся тем, что на слой золота нанесено защитное покрытие из окиси иттрия толщиной 200-220 нм.