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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流光学薄膜技术复习提纲讲解.精品文档.光学薄膜技术复习提纲一、典型膜系 减反射膜（增透膜）1、减反射膜的主要功能是什么？是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光，从而增加这些元件的透光量，减少或消除系统的杂散光。2、单层减反射膜的最低反射率公式并计算3、掌握常见的多层膜系表达，例如GH LA代表什么？G2 H LA？4、什么是规整膜系？非规整膜系？把全部由04整数倍厚度组成的膜系称为规整膜系，反之为非规整膜系。5、单层减反射膜只能对某个波长和它附近的较窄波段内的光波起增透作用。为了在较宽的光谱范围达到更有效的增透效果，常采用双层、三层甚
2、至更多层数的减反射膜。6、V形膜、W形膜的膜系结构以及它们的特征曲线。P1617VGHLAWG2HLA高反射膜 1、镀制金属反射膜常用的材料有铝（Al）、银（Ag）、金（Au）、铬等。2、金属反射膜四点特性。P29高反射波段非常宽阔，可以覆盖几乎全部光谱范围，当然，就每一种具体的金属而言，它都有自己最佳的反射波段。各种金属膜层与基底的附着能力有较大差距。如Al、Cr、Ni（镍）与玻璃附着牢固；而Au、Ag与玻璃附着能力很差。金属膜层的化学稳定性较差，易被环境气体腐蚀。膜层软，易划伤。 分光膜1、什么是分光膜？中性分束镜能够在一定波段内把一束光按比例分成光谱成分相同的两束光， 也即它在一定的波长
3、区域内，如可见区内，对各波长具有相同的透射率和反射率之比值透反比。因而反射光和透射光不带有颜色，呈色中性。2、归纳金属、介质分束镜的优缺点：金属分束镜p32优点：中性好，光谱范围宽，偏振效应小，制作简单缺点：吸收大，分光效率低。使用注意事项：光的入射方向介质分束镜p30优点：吸收小，几乎可以忽略，分光效率高。缺点：光谱范围窄，偏振分离明显，色散明显。5、偏振中性分束棱镜是利用斜入射时光的偏振，实现50/50中性分光。、截止滤光片1、什么是截止滤光片？什么是长波通、短波通滤光片？p33截止滤光片是指要求某一波长范围的光束高效透射，而偏离这一波长的光束骤然变化为高反射的干涉截止滤光片。抑制短波区、
4、透射长波区的截止滤光片称为长波通滤光片。抑制长波区、透射短波区的截止滤光片称为短波通滤光片。2、截止光滤片的应用：彩色分光膜。P51图2.4.13分光原理；解决棱镜式分光元件偏振效应的方法是合理设计分光棱镜的形式，尽可能减小光束在膜面上的入射角。、带通滤光片 1、什么是带通滤光片？P58 在一定的波段内，只有中间一小段是高透射率的通带，而在通带的两侧是高反射率的截止带。 2、什么是通带半宽度和相对半宽度？p59透过率为峰值透过率一半的波长宽度，称为通带半宽度2。2/0表示相对半宽度。3、金属介质FP干涉滤光片；全介质FP干涉滤光片p59金属介质FP干涉滤光片：FP干涉滤光片的两个金属反射层夹一
5、个介质层；全介质FP干涉滤光片：FP干涉滤光片的反射膜是全介质膜。二、薄膜制造技术 1、热蒸发真空镀膜设备主要由三大部分组成：三个系统 p109111真空系统、热蒸发系统、膜层厚度控制系统。2、热蒸发法的基本原理。P111把被蒸发材料加热到蒸发温度，使之蒸发淀积到放置在工件架上的零件表面，形成所需要的膜层。3、真空度的计量；单位；用什么仪器进行真空度的测量？P112真空度的计量采用与压强相同的方法和单位。单位：Pa真空度是用真空计进行测量的。4、PVD所需真空度基本确定原则。P112气体分子的平均自由程大于蒸发源到被镀件之间的距离。5、旋片式机械泵工作原理。P113采用旋片式的转子和定子组成，
6、随着转子的旋转，不断地进行吸气、压缩和排气的循环过程，使连到机械泵的真空室获得真空。6、油扩散泵的工作原理。P114，p115图3.3.47、罗茨泵的结构、工作原理。P1168、低温冷凝泵的工作原理。P116请归纳下表：旋片式机械泵采用旋片式的转子和定子组成，随着转子的旋转，不断地进行吸气、压缩和排气的循环过程，使连到机械泵的真空室获得真空。油扩散泵加热真空油使之蒸发，油蒸汽沿泵芯导向管道向上喷射，遇到伞形喷嘴改变运动方向，向斜下方喷出，油蒸汽俘获由进气口扩散进入泵腔的气体分子，一同运动到泵壁，沿泵壁向下流动，达到油槽时，气体分子遇热蒸发，被与排气口连接的机械泵抽走。罗茨泵罗茨泵在泵腔内，有二
7、个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。由于转子的不断旋转，被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间内，再经排气口排出。在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙，可以实现高转速运行。 低温冷凝泵低温冷凝泵是一种利用低温冷凝和低温吸附原理抽气的真空泵。是无油高真空环境 获得的设备。9、PVD使用的高真空系统（图3.3.7）工作原理。P117 11、什么是电阻加热法？p120把薄片状或线状的高熔点金属（经常使用的是钨、钼、钛）做成舟箔或丝状的蒸发源，装上蒸镀材料，或用坩埚装上蒸镀材料，让电流通过蒸发源加热蒸镀材料使其蒸发，这就是
8、电阻加热法。电阻加热法不能蒸发高熔点材料。12、什么是电子束加热法？e型电子枪？p121e型电子枪：电子枪灯丝经高温加热后，产生热电子发射，这些热发射电子经阴极（灯丝）和阳极之间的高压电场加速，并聚焦成束，在线圈磁场的作用下，电子束产生270角的偏转（电子束轨迹成e型）到达坩埚蒸发源材料的表面，使电子束所带有的巨大的动能转化为热能，对材料进行迅速加热，造成局部高温而汽化蒸发。电子束加热法可蒸发高熔点材料。13、什么是溅射？p12314、什么是辉光放电溅射？p12315、什么是磁控溅射？p12616、什么是离子束溅射？p12817、什么是离子镀？p130 膜料加热蒸发，将基片作为阴极，蒸发源作阳
9、极，充入惰性气体（如氩）以产生辉光放电。从蒸发源蒸发的分子或原子发生电离，在强电场加速下轰击并沉积在零件表面。 18、热蒸发镀膜与离子镀的绕射特性比较。P131 19、什么是离子辅助镀？p134在热蒸发镀膜技术中增设离子发生器离子源，产生离子束，在热蒸发进行的同时，用离子束轰击正在生长的膜层，形成致密均匀结构，使膜层的稳定性提高，达到改善膜层光学和机械性能的目的。请归纳下表：（镀膜方法不归纳，复习到这儿又是很乱）电阻加热法把薄片状或线状的高熔点金属做成舟箔或丝状的蒸发源，装上蒸镀材料，或用坩埚装上蒸镀材料，让电流通过蒸发源加热蒸镀材料使其蒸发。电子束加热法将电子束集中轰击薄膜材料的一部分，造成
10、局部高温而汽化蒸发。溅射用高速正离子轰击膜料（靶）表面，通过动量传递，使其分子或原子获得足够的动能而从靶表面逸出（溅射），在被镀零件表面凝聚成膜。辉光放电溅射辉光放电是在真空度约为10 10 Pa的真空中，在两个电极之间加上高电压时产生的放电现象。利用电极间的辉光放电进行溅射。磁控溅射利用磁场与电子交互作用，使电子在靶表面附近成螺旋状运行，从而增大电子撞击氩气产生离子的概率。所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材。 离子束溅射用离子源发射的高能离子束直接轰击靶材，使靶材溅射、沉积到零件表面成膜。离子镀蒸发物质的分子被电子碰撞电离后以离子沉积在固体表面，称为离子镀。离子辅助镀在热蒸发镀膜
11、技术中增设离子发生器离子源，产生离子束，在热蒸发进行的同时，用离子束轰击正在生长的膜层，形成致密均匀结构，使膜层的稳定性提高，达到改善膜层光学和机械性能的目的。三、光学薄膜制造工艺 1、真空镀制光学薄膜的基本工艺过程。P1402、真空度对薄膜性能的影响。P140若真空度低，致使膜料蒸气分子与剩余气体分子碰撞几率增加，蒸气分子动能大大减小，使得蒸气分子达不到基片，或无力冲破基片上的气体吸附层，或是勉强能冲破气体吸附层但与基片的吸附能却很小，从而导致光学薄膜器件沉积的膜层疏松，机械强度差，聚积密度低，化学成分不纯，使得膜层折射率、硬度变差。3、沉积速率的影响。P140如果沉积速率低，膜层结构疏松；
12、沉积速率提高，会形成颗粒细而致密的膜层，光散射减小，牢固度增加。提高沉积速率的方法主要有两种：提高蒸发源温度；增大蒸发源面积。4、离子轰击的影响。P141镀前轰击：使基片表面因离子溅射剥离而再清洁和电活化，提高膜层在基片表面的凝集系数和附着力。镀后轰击：提高膜层聚集密度，增进化学反应，使氧化物膜层的折射率增加，机械强度和抗激光损伤阈值提高。5、蒸气入射角的影响。P141蒸气入射角指蒸气分子入射方向与基片沉积表面法线的夹角。为了获得高质量薄膜，须控制膜料蒸气分子的入射角，一般应限制在30之内。6、基片清洁的影响。P141残留在基片表面的污物和清洁剂将导致：(1)膜层对基片的附着力差；(2)散射吸
13、收增大抗激光能力差；(3)透光性能变差。6、什么是目视法膜厚控制？如何根据反射光的颜色近似判断薄膜的光学厚度？互补判断。p148利用人眼对薄膜厚度变化时引起光束透过强度的变化，或薄膜的干涉色的变化，来判断膜层的厚度。根据薄膜干涉色的变化来控制膜厚是因为当单层薄膜的光学厚度为/4，薄膜的折射率为基底折射率的平方根时，则对波长为的光而言，产生零反射。而对其他波长的光仍有不同程度的反射。这样，如果入射光是白光，因反射光缺少某些颜色的光而带有颜色，颜色的变化决定于光学厚度的变化。对于一定的颜色，必定相应地对应一定的厚度，于是就可以根据反射光的颜色近似判断薄膜的光学厚度。7、什么是极值法？对垂直入射的光
14、，当介质薄膜的光学厚度nd=4时，薄膜的反射和透过就会出现一个极值。根据薄膜的这种特性，能够比较精确地控制薄膜的厚度。当记录器上出现一个极值时，我们就知道，现在薄膜的光学厚度是控制波长的/4。8、什么是石英晶振法？p152当晶片上镀了某种膜层，使晶片的厚度增大，则晶片的固有频率会相应的变化。石英晶体膜厚监控仪是通过测量频率或与频率有关的参量的变化而监控淀积薄膜的厚度。9、什么是宽光谱膜厚监控？p154宽光谱膜厚监控是采用宽光谱快速扫描光度计与计算机联合监控膜厚。利用实测的光谱曲线与理论光谱曲线进行比较，以评价函数表示比较结果并将其返回给控制系统，从而及时修正所镀曲线的误差。10、可以获得均匀膜
15、层厚度的蒸发源与零件位置：p158 1)点状蒸发源置于被镀件所在球面的球心； 2)面状蒸发源位于被镀件所在的同一球面上。11、改善膜层厚度均匀性的措施：p1581)采用行星夹具2)增设膜层厚度调节板四、常用光学薄膜材料 1、常见的金属薄膜有哪些？p182铝、银、金和铬。2、铝膜、银膜、金膜的特性p182铝是金属膜中唯一从紫外(0.2m)到红外(30m)均具有较高反射率的材料。铝膜对玻璃衬底的附着力较好，机械强度和化学稳定性相对较好，可以满足在多种场合下用做外反射膜。银膜的优点在可见与红外波段均具有最高的反射率，用做分光薄膜有良好的中性和很小的偏振差异。缺点是紫外区域反射率低，与玻璃的附着较差，
16、机械强度和化学稳定性不佳，易于氧化或者硫化。常用做胶合零件和内反射零件，用做外反薄膜需要选择合适的保护层。金膜只有在波长大于800nm的红外区域才表现出高反射特性，薄膜自身拥有良好的化学稳定性，所以常用做红外系统中的外反射镜，不需特别的保护层。金膜与玻璃的附着力不高，可以用铬或者钛作附着力增强层。新蒸发的金膜往往较软，经过一周的放置以后硬度会有所增加。铬膜的最大优点是在可见光区的分光特性几乎呈中性，在玻璃上的牢固性极佳，吸收特性受沉积条件的影响较小，提高沉积温度有助于提高其反射率。铬膜光学特性的长期稳定性好。铬膜的缺点是吸收较大。3、常见的介质薄膜材料有哪些？p183氟化物、硫化物（ZnS）和氧化物（氧化钛Zr02、氧化锆TiO2和氧化硅Si02）