ють застосуванням багатошарових просвітлюючих покриттів.
Найбільш часто використовують двошарові покриття, що складаються з наступних компонентів Ge, Sb2S3, ZnS, ZnSe, PbF2, MgF2, ZrO2 та ін. Оптична товщина шарів цих матеріалів визначає положення спектральної кривої залишкового коефіцієнта відбиття і залежить від значень показників заломлення шарів і підкладки. Значення оптичних товщин визначають залежно від показників заломлення плівкотвірних матеріалів і підкладки з умови
=0, при? =? 0
де?- Довжина хвилі, на якій вимірюється R для заданого спектрального інтервалу (зазвичай R lt; 0,008).
Величина показників заломлення залежить від умов осадження діелектриків, тобто величини залишкового тиску у вакуумній камері, складу залишкових газів, зміни стехіометричного складу речовини під час осадження шару, швидкості випаровування, температури підкладки. Відхилення в величинах показників заломлення і оптичних толщинах шарів викликає в експериментальній спектральної кривої відмінності від теоретичної. Оскільки у формуванні покриття бере участь не один матеріал, то кількість факторів, що впливають на відхилення спектральної кривої збільшується зі збільшенням числа шарів просветляющего покриття. Тому при виборі конструкції просветляющего покриття бажано обходитися мінімальною кількістю шарів.
Покриття, що складаються з тугоплавких речовин (ZrO2, HfO2, MgO, Ge, PbF2) виготовляються способом електронно-променевого випаровування речовини у вакуумі, покриття, що містять інші елементи, можуть виготовлятися також за допомогою резистивного випаровування. Режими осадження (температура підкладки, залишковий тиск в камері, швидкість випаровування) визначаються техніко-експлуатаційними умовами застосування деталі. Режими випаровування (струм напруження, емісії, прискорює напруга) для електронно-променевого випаровування і струм напруження для резистивного випаровування вибираються залежно від плівкоутворювальної матеріалу і типу випарника [5].
Перш ніж розглядати конкретні просвітлюючі діелектричні системи виведемо кілька співвідношень, корисних для більш детального аналізу. Умова просвітління означає рівність нулю енергетичного коефіцієнта відбиття, тобто R=0. За визначенням R=r02, звідси випливає, що умова просвітління може бути записано у вигляді r0=0. Амплітудний коефіцієнт відбиття непоглощающіх системи шарів, виражений через елементи матриці інтерференції дорівнює:
(1.9)
Неважко показати, що рівність нулю амплітудного коефіцієнта відбиття будуть виконуватися, якщо одночасно дорівнюють нулю дійсна і уявна частини чисельника:
{(1.10)
За умови, що (n0m11 + nsm22) 2+ (n0nsm12 + m21) 2=0
Найбільш часто використовуються двошарові покриття, оптичні товщини яких не рівні один одному.
Матриця інтерференції, що описує такі покриття, має вигляд:
(1.11)
де n1 - показник заломлення шару, що межує з повітрям,
? n1d1 - оптична товщина шару, що межує з повітрям, - показник заломлення шару, який прилягає до підкладки,
? n2d2 - оптична товщина шару, прилеглого до підкладки а значення елементів матриці інтерференції, виражені через параметри шарів, рівні:
;
(1.12)
;
.
Умова просвітління, після підстановки (1.12) в (1.10) має вигляд:
(1.13)
Вважаючи, що з вимог до механічної міцності, хімічної стійкості і вологостійкості обрані деякі плівкоутворювальні матеріали, тобто відомі можливі значення показників заломлення плівкотвірних матеріалів n1 і n2. Задача визначення конструкції просветляющего покриття зводиться до знаходження оптичної товщини плівкотвірних шарів. Підставляючи відомі величини (n0, ns, n1, n2, 0) і невідомі величини.
; (1.14)
Знайдемо оптичні товщини шарів n1d1, n2d2, визначивши попередньо ??? , Тут d1, d2 - геометричні товщини відповідних шарів.
Вирішуючи систему (1.12), отримаємо:
(1.15)
(1.16)
оскільки j1, j2 дійсні числа, то для вирішення цієї системи необхідно, щоб подкоренное вираз було більше нуля. З урахуванням того, що ns-n0 gt; 0 при падінні світла з повітря система має рішення при виконанні однієї з наступних умов:
а) б) (1.17)
в) г)
Умовою просвітління будуть задовольняти значення n1, n2, що лежать в заштрихованих областях діаграми, що визначаються з нерівностей, показаних на малюнку 1.5. Цю діаграму називають діаграмою Шустера по імені її творця. Вона дозволяє визначити співвідношення між коефіцієнтами заломлення двошарових плівок, які дають нульове відображення на заданій довжині хвилі.
Малюнок 1.5 - Діаграма Шустера для визначення співвідношень коефіцієнта заломлення подвійних плівок
(1.18)
(1.19) <...
