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La diferencia entre el revestimiento al vacío y el revestimiento óptico

2021年8月31日

 

El revestimiento al vacío utiliza principalmente la descarga luminiscente para impactar el argón (Con) iones en la superficie del objetivo.
Los átomos del material objetivo se expulsan y se acumulan en la superficie del sustrato para formar una película delgada. Las propiedades y uniformidad de la película pulverizada son mejores que las de la película vaporizada., pero la velocidad del recubrimiento es mucho más lenta que la de la película vaporizada. Casi todos los equipos nuevos de pulverización catódica utilizan imanes potentes para hacer espirales de electrones para acelerar la ionización del argón alrededor del objetivo..
Hace que aumente la probabilidad de colisión entre el objetivo y los iones de argón.,
Aumentar la tasa de pulverización catódica., Los revestimientos metálicos utilizan principalmente la pulverización catódica de CC., y los materiales cerámicos no conductores utilizan pulverización catódica de RF CA. The basic principle is to use glow discharge (glow discharge in vacuum).
descarga) El argón (Con) iones golpean la superficie objetivo, y los cationes en el plasma se acelerarán hasta la superficie del electrodo negativo a medida que el material pulverizado. Este impacto hará que el material de destino salga volando y se deposite sobre el sustrato., el uso del proceso de pulverización catódica para el recubrimiento de películas tiene varias características: (1) Metal, La aleación o el aislante se pueden convertir en material de película.(2) En condiciones de ajuste adecuadas, se puede hacer una película delgada de la misma composición a partir de dianas múltiples y complejas.(3) Añadiendo oxígeno u otros gases activos en la atmósfera de descarga., se puede preparar una mezcla o compuesto de material diana y moléculas de gas.(4) La corriente de entrada objetivo y el tiempo de pulverización catódica se pueden controlar, y es fácil obtener espesores de película de alta precisión.(5) Comparado con otros procesos, es más propicio para la producción de películas uniformes de gran superficie.(6) Las partículas pulverizadas casi no se ven afectadas por la gravedad., y las posiciones del objetivo y el sustrato se pueden disponer libremente.(7) La fuerza de adhesión entre el sustrato y la película es más de 10 veces el de la película de deposición de vapor general, y debido a que las partículas pulverizadas transportan alta energía, continuarán difundiéndose en la superficie de formación de la película para obtener una película dura y densa. Al mismo tiempo, la alta energía hace que el sustrato solo necesite película cristalizada que se puede obtener a menor temperatura.(8) Alta densidad de nucleación en la etapa inicial de formación de la película., que puede producir una película continua ultrafina por debajo de 10 nm.(9) El material de destino tiene una larga vida útil y se puede producir de forma automática y continua durante mucho tiempo.(10) El material de destino se puede hacer en varias formas., con el diseño especial de la máquina para un mejor control y la producción más eficiente.

Recubrimiento óptico
1. Película resistente al desgaste (última película)
Independientemente de si está hecho de materiales orgánicos o inorgánicos, en uso diario, fricción con polvo o arena (óxido de silicio) hará que la lente se desgaste y se raye en la superficie de la lente. En comparación con la hoja de vidrio,
La dureza de los materiales orgánicos es relativamente baja., y es más propenso a rayarse. A través del microscopio, Podemos observar que los arañazos en la superficie de la lente se dividen principalmente en dos tipos.. Uno son los rasguños causados ​​por la arena., que es poco profundo y pequeño, que no es fácil de detectar para el usuario; el otro son los arañazos causados ​​por la arena más grande. , Profundo y áspero, estar en el área central afectará la visión.
(1) Características técnicas
1) La primera generación de tecnología de película antidesgaste
La película antidesgaste comenzó a principios de la década de 1970.. En ese tiempo, Se creía que las lentes de vidrio no eran fáciles de moler debido a su alta dureza., mientras que las lentillas orgánicas eran demasiado blandas y fáciles de usar., El material de cuarzo se recubre la superficie de la lente orgánica en condiciones de vacío para formar una película muy dura y resistente al desgaste.. Sin embargo, debido al desajuste entre su coeficiente de expansión térmica y el material base, es fácil de despegar y la película es quebradiza, por lo que es resistente al efecto de desgaste insatisfactorio.
2) La segunda generación de tecnología de película antidesgaste
Después de la década de 1980, Los investigadores han descubierto teóricamente que el mecanismo de desgaste no solo está relacionado con la dureza.. El material de la película tiene las características duales de “dureza / deformación”, eso es, algunos materiales tienen mayor dureza pero menos deformación, y algo de dureza del material es baja, pero la deformación es grande. La segunda generación de tecnología de película antidesgaste consiste en planchar un material con alta dureza y no es fácil de agrietar en la superficie de la lente orgánica mediante el proceso de inmersión..
3) La tercera generación de tecnología de película antidesgaste
La tecnología de película antidesgaste de tercera generación se desarrolló después de la década de 1990, principalmente para resolver el problema de la resistencia al desgaste después de que la lente orgánica se recubre con una película antirreflectante, dado que la dureza de la base de la lente orgánica y la dureza del recubrimiento antirreflectante son bastante diferentes, la nueva teoría cree que debe haber un revestimiento antidesgaste entre los dos, para que la lente pueda actuar como un amortiguador cuando se frota con arena. No es propenso a rayarse.La dureza del material de la película antidesgaste de tercera generación se encuentra entre la dureza de la película antirreflectante y la base de la lente., y su coeficiente de fricción es bajo y no es fácil ser frágil.
4) La cuarta generación de tecnología de película antidesgaste
La tecnología anti-película de cuarta generación utiliza átomos de silicio. Por ejemplo, El fluido de endurecimiento TITUS de Essilor francés contiene tanto una matriz orgánica como partículas ultrafinas inorgánicas, incluido el silicio para hacer la película antidesgaste Dureza mejorada sin dejar de tener tenacidad.La tecnología de recubrimiento antidesgaste moderna más importante es el método de inmersión, eso es, la lente se sumerge en un líquido endurecedor después de múltiples limpiezas, y luego se eleva a una cierta velocidad después de un cierto período de tiempo. Esta velocidad está relacionada con la viscosidad del fluido de endurecimiento y juega un papel decisivo en el espesor de la película antidesgaste., polimerizar en un horno a aproximadamente 100 ° C para 4-5 horas, y el espesor del revestimiento es de aproximadamente 3-5 micrones.
(2) Método de prueba
La forma más fundamental de juzgar y probar la resistencia al desgaste de la película antidesgaste es usarla clínicamente., deje que el usuario use la lente durante un período de tiempo, y luego observe y compare el desgaste de la lente con un microscopio., Este suele ser el método utilizado antes de la promoción formal de esta nueva tecnología.. Actualmente, Los métodos de prueba más rápidos e intuitivos que usamos comúnmente son:
1) Prueba de glaseado
Coloque la lente en un material promocional relleno de grava. (se especifican el tamaño de grano y la dureza de la grava), y frotar de un lado a otro bajo cierto control., use un medidor de neblina para probar la cantidad de reflexión difusa de la lente antes y después de la fricción, y compáralo con la lente estándar.
2) Prueba de lana de acero
Use una lana de acero específica para frotar la superficie de la lente varias veces bajo cierta presión y velocidad., y luego use un medidor de neblina para probar la cantidad de reflexión difusa de la lente antes y después de la fricción, y compárelo con la lente estándar., también podemos hacerlo manualmente, frote las dos lentes la misma cantidad de veces con la misma presión, y luego observar y comparar a simple vista..
Los resultados de los dos métodos de prueba anteriores están relativamente cerca de los resultados clínicos del uso prolongado por parte del usuario..
3) La relación entre la película antirreflectante y la película antidesgaste.
El revestimiento antirreflejos en la superficie de la lente es un material de óxido de metal inorgánico muy delgado. (espesor menor que 1 micrón), Duro y quebradizo Cuando se recubre sobre una lente de vidrio, ya que la base es relativamente dura y la arena está rayada, la capa de película es relativamente difícil de rayar; pero cuando la película antirreflectante se coloca en la lente orgánica, porque la base es blanda, la arena está en la película. Rayado en la capa, la película se raya fácilmente.
Por lo tanto, the organic lens must be coated with anti-wear coating before anti-reflection coating, and the hardness of the two coatings must match..
2. Película antirreflejos
(1) Why do we need anti-reflective coating?
1) Reflexión especular
Cuando la luz atraviesa las superficies frontal y posterior de la lente, no solo se refractara, pero también se reflejará. Este tipo de luz reflejada generada en la superficie frontal de la lente hará que otros vean los ojos del usuario., pero verán una luz blanca en la superficie de la lente. Al tomar fotografías, Este tipo de reflejo también afectará seriamente la apariencia del usuario..
2) “Fantasma”
La teoría óptica de las gafas cree que el poder de refracción del cristal de las gafas hará que el objeto visto forme una imagen clara en el punto más alejado del usuario.. También se puede explicar como la luz del objeto visto se desvía a través del cristalino y se acumula en la retina para formar un punto de imagen., porque la curvatura de las superficies delantera y trasera de la lente refractiva es diferente, y hay una cierta cantidad de luz reflejada, Habrá luz de reflexión interna entre ellos. La luz reflejada internamente producirá una imagen virtual cerca de la superficie esférica del punto lejano, eso es, un punto de imagen virtual cerca del punto de imagen de la retina Estos puntos de imagen virtual afectarán la claridad y comodidad de la visión.
3) Destello
Como todos los sistemas ópticos, el ojo no es perfecto. La imagen formada en la retina no es un punto., sino un círculo borroso., la sensación de dos puntos adyacentes se produce por dos círculos difusos yuxtapuestos más o menos superpuestos, siempre que la distancia entre los dos puntos sea suficientemente grande, la imagen en la retina producirá la sensación de dos puntos, pero si los dos puntos estan demasiado cerca, los dos círculos borrosos tenderán a superponerse y se confundirán con un punto.
El contraste se puede utilizar para reflejar este fenómeno y expresar la claridad de la visión. El valor de contraste debe ser mayor que cierto valor (umbral de percepción, equivalente a 1-2) para asegurarse de que los ojos puedan distinguir dos puntos adyacentes.
La fórmula de cálculo del contraste es: D =(lejos)/(a + b)
Donde C es el contraste, el valor más alto de la sensación reflejada por dos puntos de objetos adyacentes en la retina es un, y el valor más bajo de la parte adyacente es b. Cuanto mayor es el valor de contraste C, Cuanto mayor sea la resolución del sistema visual a los dos puntos y más clara sea la percepción; si los dos puntos del objeto están muy cerca, el valor más bajo de sus partes adyacentes está más cerca del valor más alto, entonces el valor C es bajo , Indicar que el sistema visual no tiene claro los dos puntos, o no puedo distinguir claramente.
Simulemos tal escena: por la noche, un conductor con anteojos ve claramente dos bicicletas que se dirigen hacia su automóvil en la distancia opuesta., los faros del vehículo que se arrastra se reflejan en la superficie trasera de la lente del conductor: la imagen formada por la luz reflejada en la retina aumenta la intensidad de los dos puntos observados (luces de bicicleta).Por lo tanto, la longitud de los segmentos ayb aumenta, incluso si el denominador (a + b) aumenta, pero el numerador (lejos) sigue siendo el mismo, lo que provoca una disminución en el valor de C. El resultado de la reducción del contraste hará que la sensación inicial del conductor de la presencia de dos ciclistas se recombine en una sola imagen, al igual que el ángulo para distinguirlos se reduce repentinamente.!
4) Rendimiento
El porcentaje de luz reflejada en la luz incidente depende del índice de refracción del material de la lente., que se puede calcular mediante la fórmula de la cantidad de reflexión.
Fórmula de reflectancia: R =(n-1) cuadrado/(n + 1) cuadrado
R: reflejo de un solo lado del objetivo n: índice de refracción del material de la lente
Por ejemplo, el índice de refracción de los materiales de resina ordinarios es 1.50, luz reflejada R = (1.50-1) cuadrado/(1.50 + 1) Cuadrado = 0.04 = 4%.
La lente tiene dos superficies. Si R1 es la cantidad de la superficie frontal de la lente y R2 es la cantidad de reflexión en la superficie posterior de la lente, entonces la cantidad total de reflexión de la lente es R = R1 + R2.(Al calcular la reflexión de R2, la luz incidente es 100% -R1).La transmitancia de la lente T = 100% -R1-R2.
Se puede ver que si la lente de alto índice de refracción no tiene recubrimiento antirreflectante, la luz reflejada traerá más incomodidad al usuario..
(2) Principio
El revestimiento antirreflectante se basa en el fenómeno de ondas de luz e interferencias.Si se superponen dos ondas de luz con la misma amplitud y longitud de onda, la amplitud de la onda de luz aumentará; si las dos ondas de luz son del mismo origen, las longitudes de onda son diferentes, y si las dos ondas de luz se superponen, se anulan entre sí. La película antirreflectante utiliza este principio para recubrir la superficie de la lente con una película antirreflectante., de modo que la luz reflejada generada en las superficies frontal y posterior de la película interfiera entre sí, anulando así la luz reflejada y consiguiendo el efecto de anti-reflejo..
1) Condiciones de amplitud
El índice de refracción del material de la película debe ser igual a la raíz cuadrada del índice de refracción del material de base de la lente..
2) Condiciones de fase
El espesor de la película debe ser 1/4 longitud de onda de la luz de referencia Cuando d = λ / 4 λ = 555nm, d = 555/4 = 139 nm
Para el revestimiento antirreflejos, muchos fabricantes de lentes para gafas utilizan ondas de luz (longitud de onda de 555 nm) que son más sensibles al ojo humano.Cuando el grosor del recubrimiento es demasiado delgado (<139Nuevo Méjico), la luz reflejada aparecerá de color amarillo parduzco claro, si es azul, significa que el espesor del revestimiento es demasiado grueso (>139Nuevo Méjico).
El propósito de la capa reflectante de revestimiento es reducir el reflejo de la luz., pero es imposible lograr ningún reflejo de la luz. Siempre habrá color residual en la superficie de la lente., pero cual es el mejor color residual, De hecho, no hay un estándar. Actualmente, se basa principalmente en la preferencia personal por el color, y la mayor parte es verde..
También encontraremos que las diferentes curvaturas del color residual en las superficies convexas y cóncavas de la lente también hacen que la velocidad de recubrimiento sea diferente., entonces la parte central de la lente es verde, and the edge part is lavender or other colors..
3) Tecnología de revestimiento antirreflejos
El recubrimiento orgánico de la lente es más difícil que la lente de vidrio. El material de vidrio puede soportar altas temperaturas por encima de 300 ° C, mientras que la lente orgánica se volverá amarilla cuando exceda 100 °C and then quickly decompose.
Fluoruro de magnesio (MgF2) is usually used as the anti-reflection coating material for glass lenses. Sin embargo, the coating process of magnesium fluoride must be carried out at a temperature higher than 200°C, De lo contrario, no se puede colocar en la superficie de la lente., lentes tan orgánicos No lo uses.
Desde la década de 1990, con el desarrollo de la tecnología de revestimiento al vacío, el uso de la tecnología de bombardeo por haz de iones ha hecho que la combinación de la película y la lente, y se ha mejorado la combinación de la película., Los materiales refinados de óxido metálico de alta pureza, como el óxido de titanio y el óxido de circonio, se pueden recubrir la superficie de la lente de resina mediante el proceso de evaporación para lograr un buen efecto antirreflectante..
La siguiente es una introducción a la tecnología de recubrimiento antirreflectante de las lentes orgánicas..
1) Preparación antes del recubrimiento
La lente debe limpiarse previamente antes de recibir el recubrimiento.. El requisito de limpieza es muy alto., alcanzar el nivel molecular. Ponga una variedad de líquidos de limpieza en el tanque de limpieza, y use ultrasonidos para mejorar el efecto de limpieza. Después de limpiar la lente, ponerlo en la cámara de vacío. Durante este proceso, Preste especial atención a evitar que el polvo y la basura en el aire se peguen a la superficie de la lente. La limpieza final es en la cámara de vacío. Durante este proceso, Se debe tener especial cuidado para evitar que el polvo y la basura en el aire se peguen a la superficie de la lente. La limpieza final se realiza antes de enchapar en la cámara de vacío. La pistola de iones colocada en la cámara de vacío bombardeará la superficie de la lente. (por ejemplo, con iones de argón). Después de que se complete este proceso de limpieza, Se realizará el recubrimiento de la película antirreflectante..
2) Recubrimiento al vacío
El proceso de evaporación al vacío puede garantizar que el material de revestimiento puro se recubre en la superficie de la lente., y al mismo tiempo, La composición química del material de revestimiento se puede controlar estrictamente durante el proceso de evaporación. El proceso de evaporación al vacío puede controlar con precisión el espesor de la capa de película., y la precisión depende de.
3) Firmeza de la película
Para lentes de gafas, la firmeza de la película es muy importante, y es un indicador de calidad importante de la lente.Los indicadores de calidad de la lente incluyen lente antidesgaste, museo anti-cultural, diferencia anti-temperatura, etc. Por lo tanto, Hay muchos métodos de prueba físicos y químicos específicos.. Bajo las condiciones de simular el uso del usuario., Se prueba la calidad de la solidez de la película de la lente recubierta. Estos métodos de prueba incluyen: prueba de agua salada, prueba de vapor, prueba de agua desionizada, prueba de fricción de lana de acero, prueba de disolución, prueba de adhesión, prueba de diferencia de temperatura y prueba de humedad, etc..
3. Película antiincrustante (película superior)
(1) Principio
Después de que la superficie de la lente esté recubierta con una película antirreflectante multicapa, la lente es particularmente propensa a las manchas, y las manchas destruirán el efecto anti-reflejo de la película anti-reflejo. Bajo el microscopio, podemos encontrar que el revestimiento antirreflectante tiene una estructura porosa, por lo que las manchas de aceite son particularmente fáciles de penetrar en el recubrimiento antirreflectante.La solución es recubrir la película superior con aceite y resistencia al agua en la capa de película antirreflectante, y esta película debe ser muy delgada para que no cambie el rendimiento óptico de la película antirreflectante.
(2) Proceso
El material de la película antiincrustante es principalmente flúor., y hay dos métodos de procesamiento, uno es el método de inmersión, el otro es revestimiento al vacío, y el método más común es el revestimiento al vacío. El método más utilizado es el revestimiento al vacío. Después de que se completa el revestimiento antirreflectante, el fluoruro se puede aplicar sobre la película reflectante mediante un proceso de evaporación.La película antiincrustante puede cubrir la capa de película antirreflectante porosa, y puede reducir el área de contacto del agua y el aceite con la lente, para que las gotas de aceite y agua no sean fáciles de adherir a la superficie de la lente, por eso también se llama película impermeable.
Para lentes orgánicos, el tratamiento ideal del sistema de superficie debe ser una película compuesta que incluya una película antidesgaste, película antirreflectante multicapa y película antiincrustante de película superior.Por lo general, el revestimiento de película antidesgaste es el más grueso, alrededor de 3-5 mm, y el grosor de la película antirreflectante multicapa es de aproximadamente 0.3um, la capa de cera antiincrustante más fina en la capa superior, aproximadamente 0,005-0,01 mm. Tome el Essilor Crizal francés, película compuesta como ejemplo, the lens base is first coated with a wear-resistant film with organic silicon; then using IPC technology, the anti-reflection film is plated by ion bombardment Pre-cleaning before cleaning; despues de limpiar, utilizar dióxido de circonio de alta dureza (ZrO2) y otros materiales para el recubrimiento al vacío de recubrimientos antirreflejos multicapa; finalmente, placa la película superior con un ángulo de contacto de 110 El exitoso desarrollo de la tecnología de película compuesta de cristal de diamante muestra que la tecnología de tratamiento de superficie de la lente orgánica ha alcanzado un nuevo nivel.

Si es solo para la prueba de espesor de película, la diferencia entre el revestimiento al vacío y el revestimiento óptico es:
1. Recubrimiento al vacío: Generalmente TiN, CrN, Tic, ZrN, el espesor de la galvanoplastia es de aproximadamente 3 ~ 5 micrones. En general, el espesor de la película de revestimiento al vacío no se puede probar en el equipo;
2. La prueba de espesor de película del recubrimiento óptico se puede instalar en la parte superior de la máquina de recubrimiento con un medidor de espesor de película..
La más temprana es la prueba de control de luz., y ahora el control de cristal (Oscilador de cristal) se utiliza generalmente para probar el espesor del recubrimiento utilizando la frecuencia del oscilador de cristal. Los diferentes espesores de película son diferentes.
Incluso si la máquina de recubrimiento se fabrica en China, El probador de espesor de película también se fabrica en los Estados Unidos o Corea del Sur. El modelo de GM USA es: MDC360C.

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