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2024-09
濾光片的性能指標(biāo)(上)
濾光片的性能指標(biāo)是使用一種語(yǔ)言對(duì)濾光片性能進(jìn)行必要的描述,且所用說(shuō)明語(yǔ)言可以被系統(tǒng)設(shè)計(jì)者、用戶、濾光片制造者等很容易地理解。有時(shí)濾光片生產(chǎn)者會(huì)根據(jù)濾光片可實(shí)現(xiàn)的性能進(jìn)行編寫,可能為了用戶,或者并沒(méi)有明確應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品目錄,這里我們不討論后者。在大多數(shù)情況下,性能指標(biāo)常常是由系統(tǒng)設(shè)計(jì)者來(lái)編寫的。為了從系統(tǒng)中獲得理想的性能,設(shè)計(jì)者會(huì)在指標(biāo)中描述濾光片所要求的性能。在編寫這樣的指標(biāo)時(shí),首先必須回答一個(gè)問(wèn)題:濾光片是用來(lái)做什么的?濾光片的目的必須被清晰準(zhǔn)確地確定下來(lái),并且這將會(huì)是編寫工作的基礎(chǔ)。對(duì)于如何具體說(shuō)明性能詳情,確實(shí)沒(méi)有系統(tǒng)的方法。有時(shí),濾光片所應(yīng)用的系統(tǒng)性能必須達(dá)到一定的水平,否則在進(jìn)一步的說(shuō)明中將會(huì)沒(méi)有著重點(diǎn)。濾光片的性能要求應(yīng)該可以很容易地確定下來(lái),但是,這常常不是一件容易的事情。對(duì)于性能來(lái)說(shuō),不存在絕對(duì)的要求,性能應(yīng)該在復(fù)雜性或可能價(jià)格的允許范圍內(nèi)盡可能的高。在這種情況下,系統(tǒng)采用不同性能的濾光片,其性能必須與它的造價(jià)、復(fù)雜性,以及能否對(duì)合理情況做出判斷相平衡。最終的指標(biāo)將會(huì)是所要求的情況與可實(shí)現(xiàn)的情況的折中。這常常需要輸人大量的設(shè)計(jì)和制造信息,并且要使用戶和制造者緊密溝通。需要記住的是,不能滿足實(shí)踐應(yīng)用的規(guī)格指標(biāo)僅僅只是學(xué)術(shù)興趣。這里舉一個(gè)例子,讓我們來(lái)簡(jiǎn)要地思考這個(gè)問(wèn)題:在連續(xù)譜中如何獲得一條譜線。很明顯,需要的是窄帶濾光片,但是需要什么樣的帶寬和什么類型的濾光片呢?濾光片透射的譜線能量主要取決于其峰值透射率(假設(shè)在問(wèn)題中濾光片的峰值位置總可以調(diào)整到譜線),而連續(xù)譜的能量將取決于透射率曲線下方的總面積,包括遠(yuǎn)離峰值的波長(zhǎng)截止區(qū)。通帶越窄,則諧續(xù)與連續(xù)譜的對(duì)比度就越高,特別是隨著通帶的變窄,一般會(huì)提高截止度。然而,由于通帶的對(duì)窄會(huì)增加制造的困難,所以通帶越窄,造價(jià)會(huì)越高;并且由于進(jìn)一步增加光非準(zhǔn)直性的敏感摩所以也會(huì)使得可允許焦比變大。這里的后一點(diǎn)意味著,對(duì)于相同的視場(chǎng),擁有較窄帶寬的濾》片必須做得更大,這樣可以使用較大的焦比,但這會(huì)增大制作難度和整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性。與一個(gè)提高濾光片性能的方法是增大通帶的邊緣陡度但仍然保持相同的帶寬。一個(gè)矩形的通帶形狀與具有相同半寬度的簡(jiǎn)單法布里-珀羅濾光片相比,有更高的對(duì)比度,并且該通帶有額外的優(yōu)勢(shì)是,遠(yuǎn)離濾光片峰值的截止度也會(huì)變得更大。通過(guò)1/10帶寬或1/100帶寬描述這一邊緣陡度可以被確定。同樣地,邊緣越陡,制作越困難,并且造價(jià)越高。
由于濾光片像其他任何人造產(chǎn)品一樣,不能制造得完全符合說(shuō)明書的規(guī)范,因此一些允許值必須說(shuō)明。對(duì)于窄帶濾光片,應(yīng)該給定容差的主要參數(shù)是:峰值波長(zhǎng)、峰值透射率和帶寬因?yàn)閹缀踉谒械膽?yīng)用中都是峰值透射率越高越好,通常說(shuō)明它的下限就足夠。對(duì)于峰值波長(zhǎng)容差主要有兩個(gè)方面。第一,在濾光片表面上峰值波長(zhǎng)的均勻性。在薄膜上總會(huì)有一些變化,盡管非常小,但必須給出一個(gè)限度。第二,在濾光片的整個(gè)區(qū)域上測(cè)量平均峰值波長(zhǎng)的誤差。這個(gè)允許值常常是正的,因此濾光片總是可以通過(guò)傾斜來(lái)調(diào)整到正確波長(zhǎng)。對(duì)于給定的帶寬,在任何應(yīng)用中所允許的傾斜量將在很大程度上由系統(tǒng)的徑和視場(chǎng)來(lái)決定,因?yàn)殡S著傾斜角的增大,濾光片所能接受的入射角的全部范圍會(huì)下降。
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2024-09
金屬膜反射鏡
銀一度是最盛行的金屬材料,直到20世紀(jì)30年代中期,它是精密光學(xué)儀器的主要反射膜材料,一般是在液體中用化學(xué)方法鍍制的。液體化學(xué)鍍制法用于生產(chǎn)建筑中使用的反射鏡,在這種應(yīng)用中,用極薄的一層錫保證銀膜與玻璃表面的鍵合,并通過(guò)加入銅外層來(lái)保護(hù)銀膜。在外表面應(yīng)用中,銀與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng),因?yàn)樾纬闪蚧y而失去光澤。但因?yàn)殂y膜剛鍍完后具有高反射率以及銀極易蒸發(fā)的性能,故仍用它作為短期使用元件的常用材料。銀也常常用在那些需要暫時(shí)鍍膜的元件,如檢驗(yàn)平面度的干涉儀平板。在下一節(jié)中,我們將更完整地論述具有保護(hù)膜的銀膜。
20 世紀(jì) 30年代,作為天文反射鏡的先驅(qū)者,John Strong用蒸鍍的鋁膜替代化學(xué)方法制作的銀膜。
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20
2024-09
紫外反射膜
鍍制紫外高反射膜比鍍制可見(jiàn)光區(qū)和紅外區(qū)的高反射膜要困難得多。Madden曾對(duì)有關(guān)技術(shù)進(jìn)行過(guò)很詳細(xì)的評(píng)論,后來(lái)Hass 和Hunter對(duì)很多細(xì)節(jié)進(jìn)行了補(bǔ)充,因此下面的敘述只是簡(jiǎn)略總結(jié)。
鋁是已知最適于鍍制紫外(到 100nm 左右)反射膜的材料。為得到最好的結(jié)果,鋁膜應(yīng)以很高的速率--如果可能,應(yīng)是40nm/s或更高--蒸鍍?cè)诶浠咨?,基底的溫度不?yīng)當(dāng)超過(guò)50℃,同時(shí)壓強(qiáng)為 10-Tor(1.33 x10-Pa)或更低。鋁必須是最純的。Hass和Tousey引用的結(jié)果指出,如果用純度為 99.99%的鋁,那么鋁膜的紫外反射率比用純度為99.5%的鋁有很大改進(jìn)(在波長(zhǎng) 150nm 處高出10%)。實(shí)際上得到的鋁膜的反射率比理論值要低得多,在短波端尤其如此,這是由于表面形成的薄氧化層降低了反射率的緣故,即使氧氣分壓強(qiáng)低于10-Tor(1.33x10-Pa)的量級(jí),這種氧化作用也會(huì)發(fā)生。因此,未經(jīng)保護(hù)的鋁膜暴露于大氣中,將不可避免地出現(xiàn)反射率隨時(shí)間迅速下降的情況。當(dāng)氧化層的厚度足以阻止鋁膜被進(jìn)一步氧化時(shí),鋁膜的反射率才穩(wěn)定下來(lái),但是這種情況只能在短波區(qū)的反射率已經(jīng)大大降低后才能發(fā)生。
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2024-08
PVD涂層技術(shù)在模具上的應(yīng)用
我國(guó)已成為世界模具的生產(chǎn)基地,模具市場(chǎng)份額超過(guò)千億,模具工業(yè)已成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。近年來(lái)我國(guó)模具工業(yè)以超過(guò)10%的年增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。因此,如何提高模具的制造質(zhì)量,延長(zhǎng)模具的使用壽命,是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。而且,由于表面改性技術(shù)具有多種功能、
良好的環(huán)保性,并且具有很大的增效作用,它正在逐漸地成為一種能夠提升模具品質(zhì)和延長(zhǎng)模具使用壽命的主要方法。PVD涂層技術(shù)可以在較低的溫度下進(jìn)行加工,并且沉積的涂層材料具有較高的硬度,因此它還具備了優(yōu)異的耐磨性、抗摩擦性及耐腐蝕性等特點(diǎn),這就極大地改善了模具型腔表面抗擦傷、抗咬合等性能。
PVD涂層技術(shù)是大部分模具延長(zhǎng)使用壽命、提高效率的不可或的方式,在拉伸模具、剪切模具、鋁合金壓鑄模具和汽車?yán)溏吥>叩阮I(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,并取得了很好的效果。采用PVD技術(shù)對(duì)SKD11沖壓模具進(jìn)行 TCN涂層,可以延長(zhǎng)模具壽命5倍以上,同時(shí)解決模具產(chǎn)品拉傷問(wèn)題。
CrN涂層手機(jī)外殼模具、手表連接件模具,模具使用壽命可以延長(zhǎng)3~6倍。對(duì)Cr12MoV塑料注射成型模具進(jìn)行TiN涂層處理后,耐性耐鹽霧腐蝕性能得到提高,使用壽命比原來(lái)延長(zhǎng)2~4倍,并提高了生產(chǎn)效率。
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