Ako nanášať optické filmy pomocou vákuového nanášacieho stroja PVD

Optický povlak

1.odva odolná fólia (tvrdý film)

Šošovky, či už sú vyrobené z anorganických alebo organických materiálov, sa budú nosiť a poškriabať na povrchu šošovky v dôsledku trenia prachom alebo štrkom (kremičitanom) pri každodennom používaní. V porovnaní so sklom je tvrdosť organických materiálov relatívne nízka, s väčšou pravdepodobnosťou spôsobuje škrabance. Pomocou mikroskopu môžeme pozorovať, že škrabance na povrchu šošovky sú rozdelené do dvoch typov. Jedným z nich je škrabance spôsobené pieskom a štrkom, ktoré sú plytké a malé. Ďalšia je škrabance vytvorené väčšími zrnami piesku, hlboké a hrubé okolo okrajov, ktoré v strede môžu ovplyvniť víziu.

(1) technické vlastnosti

1) technológia prvej generácie proti opotrebovaniu

Fólie proti opotrebovaniu sa začali na začiatku sedemdesiatych rokov, keď sa predpokladalo, že sklenené šošovky sú ťažko brúsené kvôli ich vysokej tvrdosti a organické šošovky sú príliš mäkké na nosenie. Preto sa kremičitý materiál nanáša na povrch organickej šošovky za vákua, čím vznikne veľmi tvrdý opotrebiteľný film. Avšak v dôsledku nesúladu medzi koeficientom tepelnej rozťažnosti a materiálom substrátu je ľahké oddeliť fóliu a krehkú vrstvu fólie, takže účinok proti opotrebeniu nie je ideálny.

2) technológia proti opotrebovaniu fólie druhej generácie

Po osemdesiatych rokoch výskumníci teoreticky zistili, že mechanizmus opotrebovania nie je spojený iba s tvrdosťou, ale že aj materiál fóliovej vrstvy má dvojité vlastnosti "tvrdosti / deformácie", to znamená, že niektoré materiály majú vyššiu tvrdosť, ale menej deformácie, zatiaľ čo niektoré materiály majú nižšiu tvrdosť, ale väčšiu deformáciu. Druhá generácia technológie proti opotrebovaniu je prostredníctvom procesu ponorenia na povrchu organických šošoviek pokovujúca vysokou tvrdosťou a nie krehkými prasklinami.

3) technológia proti opotrebovaniu fólie tretej generácie

Technológia proti opotrebeniu z tretej generácie bola vyvinutá po deväťdesiatych rokoch minulého storočia, hlavne na vyriešenie problému odolnosti proti opotrebeniu organických šošoviek potiahnutých antireflexnou fóliou. Pretože tvrdosť bázy organických šošoviek sa výrazne líši od tvrdosti reflexného filmu, nová teória naznačuje, že medzi týmito dvoma vrstvami je potrebná vrstva fólie proti opotrebovaniu, takže šošovka môže byť pufrovaná, ak je vystavená treniu štrku bez tvrdosť tretej generácie vrstvy proti opotrebovaniu sa nachádza medzi vrstvou antireflexnej vrstvy a základňou šošoviek.

4) štvrtej generácie technológie proti opotrebeniu fólie

Štvrtá generácia anti-filmovej technológie je založená na atómoch kremíka. Napríklad spoločnosť TITUS francúzskej spoločnosti ilus pridala do tvrdej kvapaliny anorganickú ultrajemnú látku obsahujúcu organické matrice aj silikónové prvky, čím sa dosiahne húževnatosť proti opotrebovaniu a zlepšuje sa tvrdosť. Moderná technológia natierania proti opotrebovaniu je najdôležitejšou metódou ponorenia, ktorá je po šošovke po viacnásobnom čistení ponorená do pridania tvrdých kvapalín po určitej dobe pri určitej rýchlosti. Táto rýchlosť súvisí s viskozitou tvrdej kvapaliny a hrúbky opotrebovateľného filmu.Medzi pec okolo 100 ° C v polymerizácii 4-5 hodín, hrúbka povlaku asi 3 až 5 mikrónov.

(2) testovacia metóda

Najzákladnejšou metódou posudzovania a testovania odolnosti proti opotrebovaniu proti opotrebeniu je klinické použitie, ktoré umožňuje nositeľovi nosiť ho po určitú dobu, a potom sa pozoruje stav opotrebenia šošovky a porovnáva sa so stavom šošovky. Samozrejme, táto metóda je zvyčajne prijatá pred formálnym presadzovaním tejto novej technológie. V súčasnosti rýchlejšia a intuitívnejšia metóda testovania, ktorú bežne používame, je nasledujúca:

1) skúška brúsenia

Šošovka je umiestnená v propagandovom materiáli obsahujúcom piesok a štrk (je špecifikovaná veľkosť a tvrdosť piesku a štrku) a je pod určitým ovládaním trepaná tam a späť. Rozptýlený odraz svetla pred a po trení v šošovke sa meria pomocou fogometra a porovnáva sa so štandardnou šošovkou.

2) skúška z oceľovej vlny

So špecifikovaným typom oceľovej vlny, počet rozdrvených povrchov šošoviek s určitým tlakom a rýchlosťou a potom otestujte odraz svetlo rozptylujúci svetlo pred tienením a po ňom s mriežkou a porovnajte so štandardným objektívom. Samozrejme, môžeme tiež pracovať ručne, trením oboch šošoviek s rovnakým tlakom na rovnaký počet krát a potom pozorovaním a porovnávaním voľným okom.

Výsledky týchto dvoch metód sú blízke klinickým výsledkom dlhodobého opotrebovania pacientov.

3) vzťah medzi fóliou proti opotrebeniu a antireflexnou fóliou

Antireflexným filmom na povrchu šošovky je veľmi tenký anorganický oxid kovu (menej ako 1 mikrón), tvrdý a krehký. Keď je potiahnutá na sklenených šošovkách, je relatívne menej pravdepodobné, že je vrstva filmu poškriabaná, pretože substrát je tvrdý a piesok a štrk prechádzajú cez ňu. Avšak keď je antireflexná vrstva potiahnutá na organickej šošovke, pretože substrát je mäkký, piesok a štrk cez filmovú vrstvu je filmová vrstva ľahko poškriabaná.

Preto musí byť fólia proti opotrebovaniu potiahnutá pred pokrytím antireflexnej fólie a musí sa prispôsobiť tvrdosť oboch vrstiev.

2. Antireflexný film

(1) prečo je potrebné antireflexné pokovovanie?

1) odraz zrkadla

Keď svetlo prechádza prednými a zadnými povrchmi objektívu, refraktuje nielen, ale aj odráža. Toto odrazené svetlo na prednej strane objektívu spôsobuje, že užívatelia majú oči vidieť biele svetlo. Pri fotografovaní môže tento druh odrazu tiež vážne ovplyvniť krásu nositeľa.

2) "duch"

Optická teória okuliarov tvrdí, že refrakčná sila šošovky robí predmet viditeľný v ďalekom bode nositeľa jasného obrazu, ktorý môže byť tiež interpretovaný ako svetlo objektu odchyľujúce sa cez šošovku a zhromaždené na sietnici na vytvorenie bod obrázku. Avšak vzhľadom na odlišné zakrivenie predných a zadných povrchov dioptrií a existenciu určitého množstva odrazeného svetla sa medzi nimi môže vytvoriť vnútorné odrazené svetlo. Vnútorné odrazené svetlo vytvorí virtuálny obraz v blízkosti vzdialenej roviny , čo znamená, že blízko bodu obrazu sietnice. Tieto virtuálne bodky môžu ovplyvniť jasnosť a pohodlie objektu.

3) oslnenie

Tak ako všetky optické systémy, oko nie je dokonalé a obraz na sietnici nie je bodka, ale fuzzy kruh. Z tohto dôvodu je zmysel dvoch susedných bodov vytvorený dvoma paralelnými alebo viac či menej prekrývajúcimi sa fuzzy kruhmi. Pokiaľ je vzdialenosť medzi dvomi bodmi dostatočne veľká, obraz na sietnici vytvorí zmysel dvoch bodov, ale ak dva body sú príliš blízko, obidve fuzzy kruhy budú mať tendenciu prekrývať sa a mýliť sa za bod.

Na odrážanie tohto javu sa môže použiť kontrast, ktorý vyjadruje vizuálnu jasnosť. Pomer musí byť väčší ako určitá hodnota (detekčná prahová hodnota, ktorá zodpovedá 1-2), aby oko rozpoznalo dva susedné body.

Výpočtový vzorec kontrastu je: D = (ab) / (a + b).

Kde C je kontrast, maximálny snímací obraz dvoch susedných bodov na sietnici je a a minimálna hodnota susediacich častí je b. Čím vyššia je hodnota kontrastu C, tým vyššia je rozlíšenie vizuálneho systému na dva body a jasnejší pocit, ak sú dva body objektov veľmi blízko, najnižšia hodnota ich priľahlých častí je bližšia k najvyššej hodnote, potom Hodnota C je nízka, čo naznačuje, že vizuálny systém je pre tieto dva body neistý alebo ich nedá jasne rozlíšiť.

V noci viditeľný motorista jasne vidieť z bicykla dva bicykle, ktoré k nemu prichádzajú. V tomto bode sa zadné svetlá vozidla odrážajú na zadnom povrchu šošovky vodiča: odrazené svetlo sa vytvára na sietnici a zvyšuje intenzitu oboch pozorovacích bodov (osvetlenie bicyklov). Takže dĺžka a a b stúpa a menovateľ (a + b) stúpa, zatiaľ čo čitateľ (a -b) zostáva rovnaký, čo spôsobí pokles hodnoty C. Znížený kontrast má za následok, že pôvodný vnímanie vodiča o existencii dvoch cyklistov prekrývajúc sa do jedného obrazu, ako by bol náhle zmenšený uhol rozlíšenia!

4) priepustnosť

Podiel odrazeného svetla na dopadajúce svetlo závisí od indexu lomu materiálu šošovky, ktorý sa môže vypočítať podľa vzorca odrážajúceho množstva.

Vzorec reflexie: R = (n-1) v tvare štvorca / (n + 1) v štvorci

R: jednostranný odraz šošovky n: index lomu materiálu šošovky

Napríklad index lomu bežných živičných materiálov je 1,50 a odrazené svetlo R = (1,50-1) štvorcových / (1,50 + 1) štvorcových = 0,04 = 4%.

Objektív má dva povrchy. Ak R1 je množstvo predného povrchu šošovky a R2 je množstvo odrazu na zadnej ploche šošovky, potom celkové odrazové množstvo šošovky je R = R1 + R2. (pri výpočte odrazu R2 dopadajúce svetlo je 100% -r1). Priepustnosť šošovky T = 100% -R1-R2.

Preto je zrejmé, že ak šošovka s vysokým indexom lomu nemá antireflexný film, odrazené svetlo prinesie užívateľovi väčšie nepohodlie.

(2)

Antireflexný film je založený na vlne a interferencii svetla. Ak sú dve svetlé vlny s rovnakou amplitúdou a rovnakou vlnovou dĺžkou prekrývajú, potom je amplitúda svetelnej vlny vylepšená. Ak sú dve svetelné vlny rovnakého pôvodu a rôznych vlnových dĺžok, ak sú dve svetlé vlny nad sebou, potom navzájom sa rušia. Použitím tohto princípu je antireflexná fólia potiahnutá na povrchu šošovky tak, aby odrazené svetlo vytvárané na prednej a zadnej strane filmu narušilo vzájomné pôsobenie, a tým zrušilo odrazené svetlo a dosiahlo antireflexný efekt.

1) stav amplitúdy

Index lomu fóliového materiálu musí byť rovnaký ako druhá odmocnina indexu lomu materiálu substrátu šošovky.

2) fázové podmienky

Hrúbka filmu by mala byť 1/4 vlnovej dĺžky referenčného svetla. D = 155/4 = 139 nm

V prípade antireflexných povlakov používajú mnohí výrobcovia okuliarov svetlé vlny s vyššou citlivosťou na ľudské oko (s vlnovou dĺžkou 555 nm). Keď je hrúbka povlaku príliš tenká (<139 nm),="" odrazené="" svetlo="" sa="" objaví="" svetlohnedé="" a=""> Ak je modrá, hrúbka povlaku je príliš hrubá (> 139 nm).

Účelom povlaku je znížiť odraz svetla, ale nie je možné robiť bez odrazu svetla. Povrch šošoviek má tiež vždy farbu zostávajúce, ale zostáva farba, ktorá je najlepšia, nemajú štandardné skutočne, v podstate sú s jedným, kto má rád farbu v súčasnosti dať prednosť, viac pre oddelenie zelenej farby.

Zistili sme tiež, že rozdiel zakrivenia zvyškovej farby na konvexných a konkávnych povrchoch šošoviek tiež robí odlišnú rýchlosť povlaku. Preto je stredová časť objektívu zelená, zatiaľ čo okrajová časť je svetlo purpurovo červená alebo iné farby.

3) pokovovanie antireflexnej filmovej technológie

Organické šošovky sú obtiažnejšie ako sklenené šošovky. Sklenený materiál odoláva vysokej teplote nad 300 ° C a organické šošovky budú žlté pri viac ako 100 ° C, potom sa rýchlo rozpadnú.

Môže byť použitý pre sklenené šošovky bez materiálu odrazovej membrány, ktorý sa používa ako fluorid horečnatý (MgF2), ale v dôsledku procesu nanášania fluoridu horečnatým musí byť v prostredí vyšším ako 200 ° C, inak sa nemôže pripevniť na povrch šošovky, takže organické šošovky ho nepoužívajú.

Po deväťdesiatych rokoch minulého storočia sa pri vývoji technológie vákuovej povrchovej úpravy zlepšila kombinácia filmovej vrstvy a šošovky pomocou technológie bombardovania iónovým lúčom. Materiály oxidu kovu s vysokou čistotou, ako je oxid titaničitý a zirkónia, sa môžu pripraviť odparovaním a potiahnuť na povrchu živicovej šošovky.

Nasledujúce je zavedenie technológie antireflexnej vrstvy pre organické šošovky.

1) prípravu pred povlakom

Pred nanášaním povlaku, ktorý je veľmi náročný a až na molekulárnu úroveň, musí byť šošovka predbežne očistená. V čistiacej nádrži sú rôzne čistiace roztoky umiestnené samostatne a ultrazvuková vlna sa používa na zlepšenie čistiaceho efektu. Keď je šošovka vyčistená, je vložená do vákuovej komory. V tomto procese je potrebné venovať osobitnú pozornosť tomu, aby sa zabránilo prachu a odpadkov vo vzduchu, aby sa prilepil k povrchu šošoviek. Konečné čistenie sa vykonáva vo vákuovej komore a je potrebné venovať mimoriadnu pozornosť tomu, aby sa zabránilo vzniku prachu a odpadkov zo vzduchu pred prilepením na povrch objektívu. Konečné čistenie sa vykoná pred pokovovaním vo vákuovej komore. Iónová pištoľ umiestnená vo vákuovej komore bude bombardovať povrch šošoviek (napríklad s argónovými iónmi). Po dokončení procesu čistenia sa antireflexný film potiahne.

2) vákuové poťahovanie

Proces vákuového odparovania môže zaistiť, aby bol čistý poťahový materiál potiahnutý na povrchu šošovky a chemické zloženie poťahovacieho materiálu môže byť prísne kontrolované počas procesu odparovania. Proces vákuového odparovania môže presne riadiť hrúbku filmu a dosiahnuť presnosť.

3) pevnosť filmu

Pre okuliare je veľmi dôležitá pevnosť vrstvy filmu. Index kvality šošoviek zahŕňa ochranu proti opotrebovaniu, antikultúru a ochranu pred teplotou. Preto existuje veľa špecifických fyzikálnych a chemických testovacích metód na overenie kvality stálosti filmu potiahnutých šošoviek za podmienok používania nositeľa. Tieto testovacie metódy zahŕňajú : test na slanú vodu, skúšku pary, test deionizovanej vody, skúšku trenia ocele sametu, skúšku rozpúšťania, adhezívny test, skúšku teplotného rozdielu a test vlhkosti atď.

III.

3. Anti-znečisťujúci film (vrchný film)

(1)

Keď je povrch objektívu potiahnutý viacvrstvovým antireflexným filmom, šošovka je zvlášť náchylná na škvrny, čo poškodí antireflexný efekt antireflexného filmu. Pod mikroskopom sa dá zistiť, že vrstva antireflexnej fólie má poréznu štruktúru, takže olej sa zvlášť ľahko infiltruje do antireflexnej filmovej vrstvy. Riešením je potahovať anti-olej a vodu odolný vrchný film na anti- vrstva odrazového filmu, ktorá musí byť veľmi tenká, aby nemenila optické vlastnosti antireflexnej fólie.

(2) technológie

Materiály proti znečisteniu sú hlavne fluoridy, existujú dva spôsoby spracovania, jeden je spôsob ponorenia, jeden je vákuový povlak a najbežnejšou metódou je vákuová povrchová úprava. Najčastejšie používanou metódou je vákuová povrchová úprava. Keď je antireflexný film dokončený, môže byť fluorid umiestnený na odrazovú vrstvu odparovaním. Antividová vrstva môže pokryť poréznu antireflexnú vrstvu fólie a môže znížiť kontaktnú plochu vody a oleja s šošovkou, aby kvapky oleja a vody nelepili na povrch šošovky, takže sa tiež nazýva vodotesný film.

V prípade organických rozptylových skiel by ideálnou úpravou povrchového systému mala byť kompozitná fólia vrátane fólie proti opotrebovaniu, viacvrstvovej antireflexnej fólie a filmu proti znečisteniu horného filmu. Všeobecne platí, že hrúbka vrstvy proti opotrebovaniu je najhrubší, približne 3-5 mm, hrúbka viacvrstvového protireflexného filmu je približne 0,3 um a najtenší anti-znečisťujúci vosk pokovujúci na hornej vrstve je približne 0,005- 0,01 mm.Pri krizovej vrstve, kompozitný film francúzskej firmy, je napr. Fólia proti opotrebovaniu s organosilikónom najskôr nanesená na filmovú základňu len. Potom sa technológia IPC používa na predčistenie reflexného poťahu iónovým bombardovaním. Po vyčistení sa použilo zirkónie s vysokou tvrdosťou (ZrO2) a ďalšie materiály na vákuové pokovovanie viacvrstvovej vrstvy antireflexnej vrstvy. Nakoniec sa naniesol horný film so 110 kontaktným uhlom. Vývoj technológie kompozitného filmu ukazuje, že povrchová úprava technológia organických šošoviek dosiahla novú výšku.