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高硬度光增透剂配方开发

作者:SystemMaster 上传时间:2014-04-24 09:50:00 分享到:
.前言
为了增加光学元器件的透过率,减少其反射,必须在元器件的表面镀上一层或多层减反射膜。减反射膜的用途大致包括:激光器、太阳能电池、各种光学透镜和镜片;禾川化工引进尖端配方解剖技术,禾川化学专业从事高硬度光增透剂的配方分析,成分检测,配方还原,配方检测;禾川化学为光增透剂相关企业提供整套配方改进技术解决方案一站式服务;光增透膜广泛应用于日常生活,工业、天文学、军事学、电子等领域,随着电子工业和计算机的发展,显示器防眩防静电和电脑视保屏成为光增透膜新的应用领域.但目前市场上的光增透剂产品虽然透过率达到一定效果,但镀膜的硬度很低,从而导致形成的增透膜很不耐刮擦,很容易被刮破;禾川化工为您解决这个问题,通过配方改进,既能使产品的光透过率满足使用要求,还能进一步提高镀膜的硬度;
.光增透剂
2.1增透原理
光学仪器中,光学元件表面的反射,不仅影响光学元件的通光能量;而且这些反射光还会在仪器中形成杂散光,影响光学仪器的成像质量。为了解决这些问题,通常在光学元件的表面镀上一定厚度的单层或多层膜,目的是为了减小元件表面的反射光,这样的膜叫光学增透膜(或减反膜);首先从能量守恒的角度对光学增透膜的增透原理给予分析.一般情况下,当光入射在给定的材料的光学元件的表面时,所产生的反射光与透射光能量确定,在不考虑吸收、散射等其他因素时,反射光与透射光的总能量等于入射光的能量.即满足能量守恒定律。当光学元件表面镀膜后,在不考虑膜的吸收及散射等其他因素时,反射光和透射光与入射光仍满足能量守恒定律.而所镀膜的作用是使反射光与透射光的能量重新分配。对增透膜而言,分配的结果使反射光的能量减小,透射光的能量增大.由此可见,增透膜的作用使得光学元件表面反射光与透射光的能量重新分配,分配的结果是透射光能量增大,反射光能量减小.光就有这样的特性:通过改变反射区的光强可以改变透射区的光强.
2.2光增透膜材料
光学增透膜的研制,不仅要考虑它的透射率,而且还要考虑它的硬度,耐热、耐寒性,与玻璃等光体的接合度,耐光照射性,吸热强度等因素,能满足这么多条件的材料可想而知是很困难的。根据适合不同的需求,目前人们发现、常用的材料有氟化镁、氧化钛、硫化铅、硒化铅以及陶瓷红外光红外增透膜、乙烯基倍半硅氧烷杂化膜等.
2.3光增透剂镀膜技术
随着增透膜的不断开发和研究,光学增透膜的镀膜技术也在不断的发展。光学增透膜的厚度要控制在可见光波长1/4波长的数量级上,增透膜的均匀度的要求也非常的苛刻。尽管如此,在人们的不懈探索中,还是掌握了不少行之有效、先进的镀膜技术;目前,常用的镀膜方法有真空蒸镀、化学气相沉积、溶胶— 凝胶镀膜等方法.三者相比较,溶胶—凝胶镀膜设备简单、能在常温常压下操作、膜层均匀性高、微观结构可控,适于不同形状、尺寸的基片、能通过控制配方、制备工艺得到高激光破坏阈值的光学薄膜,已成为高功率激光薄膜的最具竞争力的制备方法之一.
2.4光增透膜的分类
2.4.1单层增透膜
对于单层薄膜来说,当增透膜两边介质不同时,薄膜厚度为1/4波长的奇数倍且薄膜的折射率n=(n1*n2)^(1/2)时(分别是介质1、2 的折射率),才可以使入射光全部透过介质。一般光学透镜都是在空气中使用,对于一般折射率在1.5左右的光学玻璃,为使单层膜达到100%的增透效果,可使n1=1.23,或接近1.23;还要使增透薄膜的厚度=(2k+1)倍四分之一个波长,单层膜只对某一特定波长的电磁波增透.目前应用最广泛的低折射率镀膜材料是氟化镁,它的波长550nm处的折射率是1.38,对钠钙硅酸盐玻璃是不能够完全消失反射的。单层光增透膜也可以用二氧化硅制备,用一定摩尔比的正硅酸四乙酯、乙醇、氨水制备纳米二氧化硅溶胶,利用溶胶凝胶技术制备光增透膜。与多层膜相比,虽然单层薄膜增透不是很理想,但由于制备工艺简单,得到广泛使用。
2.4.2双层增透膜
由于单层增透膜的剩余反射一般很高,因此多采用双层或多层镀膜,最简单的双层增透膜是“λ/4-λ/4”膜系,在基片上先镀一层折射率n2高于基片的λ0/4膜层,然后再镀上厚度为λ0/4的低折射率n1膜层;实际应用的双层增透膜层有CcO2-MgF2和BiO3-MgF2膜系.“λ/4-λ/4”膜系的双层增透膜一般可应用于视角光学仪器、激光或其他用单色光作为光源的光学系统.
2.4.3多层增透膜
在某些应用领域中,双层膜仍不能满足较宽光谱范围内的低反射要求,就需要采用三层或多层增透膜。如CcF3-ZrO2-MgF2膜系,SiO2/TiO2- TiO2- SiO2膜系等。目前已设计了多种多层的增透膜系,主用应用在平面显示器上。
2.5光增透剂性能指标
1)高光透过率:单层纳米级光学涂层技术能使超白玻璃的透光率增加到2.5-3%;
2)镀膜硬度:3H-4H级防刮划硬度;
3)高热稳定性:耐高温急变;
4)耐候性:涂敷的涂层具有高化学稳定性,耐老化,耐酸碱侵蚀,能使镀膜玻璃长期在户外应用仍然保持稳定的增透防污性能;
5)平整度:平整度好,波筋小于千分之二;
6)红外线透过:减少红外线透过比,减少基材温度,提高使用寿命;
2.6光增透剂的市场应用
目前光增透剂的应用大多是在玻璃上镀膜,制成减反射玻璃;现今减反射作为玻璃的使用特性之一,已越来越为人们认识.
当今社会提倡节约能源,太阳能热水器和太阳能光电技术的发展劲头强势。能源是人类生存和发展的基础,随着科学技术的进步与发展,人们对能源的需求日益增加,但同时对能源的利用又存在很大程度的浪费,这样造成能源的共给日趋紧张,因此如何提高其利用率已成为非常迫切的世界性课题;太阳能热水器和太阳能光电技术是可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一。目前其产品的发展方向仍然是注重提高集热器的效率,其中在太阳能封装玻璃上涂敷光增透膜提高太阳光透过率是非常有效的方法.
其次,随着经济建设的不断发展,热反射镀膜玻璃幕墙在大型建筑上的应用很普及,但同时也引发了“光污染”等环境问题,一方面,光污染是制造意外交通事故的凶手,另一方面,,光污染也给附近的居民生活带来了麻烦,尤其是那些建在居民小区附近的玻璃幕墙,会对周围的建筑形成反光。再次,日常生活中我们都有被眩光袭击的经历,部分来源于眩光光源,部分来源于眩光的反射。这些问题都是由于玻璃表面的光反射引起的,因为普通玻璃的可见光反射比为4%~8 %,具有较高的反射系数,通过使用减反射玻璃就能很好解决这些问题.
同时国内的绝大部分镜框玻璃、展柜玻璃、显示器玻璃、玻璃幕墙等采用减反射玻璃的还很少,因此光增透剂的研究价值很大,市场潜力很大.
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