6.2.2. Отражающие покрытия для вакуумного ультрафиолетового излучения.

За последние годы наблюдается резкое возрастание интереса к физическим проблемам, связанным с измерением и использованием вакуумного ультрафиолетового излучения. Для этой области излучения требуются прозрачные материалы для длин волн короче нм, а также фильтры и зеркала. Хорошо известно, что для200нм алюминий является зеркалом с коэффициентом отражения 90%, который уменьшается при меньших длинах волн. Термин «вакуумный ультрафиолет» будет относиться к области длин волн от 50 до 200 нм [13].

Коэффициент отражения алюминия, напыленного путем термического испарения в вакууме, зависит от скорости осаждения и давления остаточного газа в процессе напыления. Большие скорости осаждения и лучший вакуум приводят к пленкам, на которых вырастают более тонкие окисные слои, что способствует увеличению коэффициента отражения.

Алюминий имеет коэффициент отражения примерно 90% и выше во всем диапазоне длин волн от ИК области до нм, постепенно уменьшаясь до 86% принм. Принм коэффициент отражения алюминия уменьшается до 40% после двухчасового пребывания на воздухе. За это время образуется слой окисла толщиной примерно 2 нм. Отсюда видно, что при определении отражения в области вакуумного ультрафиолета нельзя пренебрегать влиянием окисных или других загрязняющих пленок, даже очень малой толщины.

В качестве отражающих покрытий могут применяться пленки германия, золота и платины. Наивысший коэффициент отражения пленок германия составляет примерно 54% при нм, который уменьшался после выдержки германия в вакууме или на воздухе. Резкое уменьшение отражения со временем пребывания в вакууме непосредственно после испарения наблюдается не для всех напыленных материалов. К нечувствительным материалам относятся. в частности, золото и платина, для которых вначале наблюдается небольшое изменение отражения, а затем эта величина стабилизируется.

Для улучшения характеристик отражения применяется пленочная система, например алюминий с защитной пленкой MgF₂. Высокий коэффициент отражения в области вакуумного ультрафиолета покрытийMgF₂на алюминии не уменьшается со временем при нормальных условиях хранения.

Во многих приборах для вакуумного ультрафиолета значительную трудность представляет устранение значительного по интенсивности длинноволнового рассеянного света. Для этих целей желательно иметь покрытия, которые бы обладали очень низким коэффициентом отражения в видимой и ближней ультрафиолетовой областях и высоким коэффициентом отражения в области вакуумного ультрафиолета. Например пленка MgF₂толщиной 25 нм, осажденная на пленкуZnSтолщиной 80 нм, увеличивает отражение принм от 33 до 46% и значительно уменьшает отражение для больших длин волн.

6.2.3. Диэлектрические многослойные пленочные системы

К оптическим многослойным пленочным системам из диэлектрических материалов предъявляются постоянно возрастающие требования: желание получения определенных параметров отражения или пропускания при минимальных суммарных потерях (поглощение А, рассеяние S), а также при этом желание получения высоких механических качеств.

Бурное развитие лазеров высокой мощности, а также большой промышленный спрос на специальные отрезающие и линейные фильтры потребовали создания автоматически работающих установок для напыления и катодного распыления, которые могут производить любые оптические пленочные системы с достаточной воспроизводимостью.

С помощью электроннолучевого напыления или катодного распыления сегодня изготовляются оптические пленки из двуокиси кремния (SiO₂) и двуокиси титана (TiO₂).

Многослойные пленочные системы характеризуются следующими параметрами:

а) показателем преломления n

б) пропусканием T

в) отражением R

г) рассеянием S

д) поглощением A

Эти физические параметры связаны друг с другом уравнением: T+R+A+S=1.

В качестве примера на рис. 6.2. показана кривая пропускания лазерного зеркала, состоящего из 21 отдельной пленки. В качестве подложки использовалось стекло с показателем преломления n=1,52.

Рис. 6.2. Кривая пропускания лазерного зеркала.

Зеркало было изготовлено при помощи электроннолучевой пушки при давлении кислорода p= 510^-2Па и температуре подложки 100С. Были получены следующие данные по пленкам изSiO₂ / TiO₂:

A=0,12;T= 0,04;R= 99,78;S= 0,06.

Область применения покрытий:

- лазерная техника;

- оптико-электронные приборы;

- спектральная и спектрофотометрическая аппаратура;

- тепловизионные приборы и др.

В настоящее время накоплен опыт по созданию покрытий для оптических элементов лазеров, в том числе для управляемого термоядерного синтеза, по нанесению покрытий на крупногабаритную оптику (диаметр подложки до 600нм), по созданию светоделительных покрытий с заданным соотношением R/Т, фильтрующих покрытий и др.