镀膜与特种用途膜系技术 镀膜与特种用途膜系技术

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(1)大口径光学元件表面镀膜技术

       大口径光学元件表面镀膜与通常的光学镀膜相比有很多特殊之处,需要有针对性的专门开展研究。

       首先,为保证大口径光学元件的面形精度,避免不必要的风险,镀膜过程中必须将基底温度控制在较低的水平。但是,很多光学系统中的大口径光学元件是直接暴露在外部环境中的,如保护窗口、主、次反射镜等。因此这些元件的膜层需要具有良好的环境稳定性。在传统的镀膜工艺中,为提高膜层的耐环境特性,通常需要将基底加温到200~300℃,可是这恰恰与大口径光学元件镀膜的基本要求之一——控制温度,防止面形发生变化——相矛盾。而低温成膜又会带来膜层结构松散,不够致密的问题。因此,发展常温成膜技术,在较低的温度下得到膜层结构致密、低应力、具有优良环境适应性的光学薄膜是大口径光学元件表面镀膜技术的重要研究目标之一。

       其次,在进行大口径光学元件镀膜时,镀膜均匀性的控制变得更加复杂。以等离子体辅助电子束蒸发镀膜为例,当光学元件口径超过1000mm时,由于离子源工作的要求,镀膜时的真空度在1×10-2Pa左右,此时蒸发距离与气体分子的平均自由程相当,传统镀膜均匀性理论的假设条件不再成立。若再考虑到离子源的束流密度均匀性问题,则需要重新建立更复杂的模型并以实验来验证。

       再次,大口径光学元件镀膜前的基片清洗、擦拭,以及装夹、翻转等过程,都必须要认真研究,防止大口径光学元件在上述过程中发生面形改变。

(2)特种薄膜制造技术

       透明导电膜(ITO)已被成功用于南极天文观测,用来防止和去除镜面的结霜。未来放置于南极的2.5米口径望远镜将极有可能采用该技术防止镜面结霜,如何在较低的基底温度下获得高透过率、较低面电阻值、厚度均匀的大尺寸ITO薄膜是值得深入研究的课题。

       常用的SiC材料有两种:S-SiC和RB-SiC。S-SiC是一种单相SiC陶瓷材料,其结构中存在的微孔造成表面光能吸收而导致反射率下降;RB-SiC中存在SiC和Si两相,由于Si的硬度较低在加工后其表面会形成台阶状形貌,使得粗糙度增加,因此会有较大的散射损失。因此抛光SiC镜坯必须进行表面改性处理。结合国内外SiC镜坯改性方法与实验室现有设备条件,发展了PVD SiC镜坯改性方法。

(3)高精度天文滤光片制造技术

       目前,高精度天文滤光片仍然需要进口,国外也只有一两家可以提供质量稳定的天文滤光片。随着我国天文观测仪器的发展,国外提供的固定尺寸和参数的产品已经不能满足需求,需要特殊定制。定制的产品价格高,生产周期长,质量无法控制。实验室针对大尺寸高精度全系列天文滤光片将展开关键技术攻关。