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A diferença entre revestimento a vácuo e revestimento óptico

202131 de agosto

 

O revestimento a vácuo usa principalmente a descarga brilhante para impactar o argônio (Com) íons na superfície do alvo.
Os átomos do material alvo são ejetados e se acumulam na superfície do substrato para formar um filme fino. As propriedades e uniformidade do filme pulverizado são melhores do que as do filme vaporizado, mas a velocidade de revestimento é muito mais lenta do que a do filme vaporizado. Quase todos os novos equipamentos de pulverização catódica usam ímãs poderosos para espiralar elétrons para acelerar a ionização do argônio ao redor do alvo.
Faz com que a probabilidade de colisão entre o alvo e os íons de argônio aumente,
Aumente a taxa de pulverização catódica., revestimentos de metal usam principalmente pulverização catódica DC, e materiais cerâmicos não condutores usam pulverização catódica RF AC. O princípio básico é usar a descarga de brilho (descarga de brilho no vácuo).
descarga) O argônio (Com) íons atingem a superfície alvo, e os cátions no plasma irão acelerar para a superfície do eletrodo negativo como o material pulverizado. Este impacto fará com que o material alvo voe e se deposite no substrato. Em geral, falando, o uso de processo de pulverização catódica para revestimento de filme tem várias características: (1) Metal, liga ou isolante pode ser feito em material de filme.(2) Sob condições de configuração apropriadas, uma película fina da mesma composição pode ser feita a partir de alvos múltiplos e complexos.(3) Ao adicionar oxigênio ou outros gases ativos na atmosfera de descarga, uma mistura ou composto de material alvo e moléculas de gás pode ser feita.(4) A corrente de entrada alvo e o tempo de pulverização podem ser controlados, e é fácil obter espessuras de filme de alta precisão.(5) Comparado com outros processos, é mais propício para a produção de filmes uniformes de grandes áreas.(6) As partículas de pulverização catódica quase não são afetadas pela gravidade, e as posições do alvo e do substrato podem ser dispostas livremente.(7) A força de adesão entre o substrato e o filme é mais do que 10 vezes o do filme geral de deposição de vapor, e porque as partículas pulverizadas carregam alta energia, eles continuarão a se difundir na superfície de formação do filme para obter um filme duro e denso. Ao mesmo tempo, a alta energia faz com que o substrato só precise. Filme cristalizado pode ser obtido em temperatura mais baixa.(8) Alta densidade de nucleação no estágio inicial de formação do filme, que pode produzir filme contínuo ultrafino abaixo de 10 nm.(9) O material alvo tem uma longa vida e pode ser produzido automática e continuamente por um longo tempo.(10) O material alvo pode ser feito em várias formas, com o design especial da máquina para melhor controle e produção mais eficiente.

Revestimento ótico
1. Filme resistente ao desgaste (último filme)
Independentemente de ser feito de materiais inorgânicos ou orgânicos, no uso diário, fricção com poeira ou areia (óxido de silício) fará com que a lente se desgaste e arranhe a superfície da lente .. Em comparação com a folha de vidro,
A dureza dos materiais orgânicos é relativamente baixa, e é mais sujeito a arranhões. Através do microscópio, podemos observar que os arranhões na superfície da lente são divididos principalmente em dois tipos. Um são os arranhões causados ​​por areia, que é raso e pequeno, o que não é fácil para o usuário detectar; o outro são os arranhões causados ​​pela areia maior. , Profundo e áspero ao redor, estar na área central afetará a visão.
(1) Características técnicas
1) A primeira geração de tecnologia de filme anti-desgaste
O filme antidesgaste começou no início dos anos 1970. Naquela hora, acreditava-se que as lentes de vidro não eram fáceis de polir por causa de sua alta dureza, enquanto as lentes orgânicas eram muito macias e fáceis de usar., o material de quartzo é revestido na superfície da lente orgânica sob condições de vácuo para formar um filme muito duro e resistente ao desgaste. no entanto, devido à incompatibilidade entre seu coeficiente de expansão térmica e o material de base, é fácil de descascar e o filme é quebradiço, por isso é resistente ao efeito de desgaste insatisfatório.
2) A segunda geração de tecnologia de filme anti-desgaste
Depois da década de 1980, pesquisadores descobriram teoricamente que o mecanismo de desgaste não está apenas relacionado à dureza. O material do filme tem as características duais de “dureza / deformação”, isso é, alguns materiais têm dureza mais alta, mas menos deformação, e alguma dureza do material é baixa, mas a deformação é grande. A segunda geração de tecnologia de filme antidesgaste é a chapa de um material com alta dureza e não é fácil de rachar na superfície da lente orgânica por meio do processo de imersão..
3) A terceira geração de tecnologia de filme anti-desgaste
A tecnologia de filme antidesgaste de terceira geração foi desenvolvida após a década de 1990, principalmente para resolver o problema de resistência ao desgaste após a lente orgânica ser revestida com um filme anti-reflexo .. Visto que a dureza da base da lente orgânica e a dureza do revestimento anti-reflexo são bastante diferentes, a nova teoria acredita que é necessário haver um revestimento antidesgaste entre os dois, para que a lente possa atuar como um amortecedor quando for esfregada por areia. Não sujeito a arranhões. A dureza do material de filme anti-desgaste de terceira geração está entre a dureza do filme anti-reflexo e a base da lente, e seu coeficiente de atrito é baixo e não é fácil ser quebradiço.
4) A quarta geração de tecnologia de filme anti-desgaste
A tecnologia anti-filme de quarta geração usa átomos de silício. Por exemplo, O fluido de endurecimento TITUS da French Essilor contém matriz orgânica e partículas ultrafinas inorgânicas, incluindo silício para fazer o filme antidesgaste. Dureza aprimorada com tenacidade. A tecnologia de revestimento antidesgaste moderna mais importante é o método de imersão, isso é, a lente é imersa em um líquido de endurecimento após várias limpezas, e então levantado em uma determinada velocidade após um determinado período de tempo .. Esta velocidade está relacionada à viscosidade do fluido de endurecimento e desempenha um papel decisivo na espessura do filme antidesgaste .. Após o levantamento, polimerizar em um forno em cerca de 100 ° C para 4-5 horas, e a espessura do revestimento é de cerca 3-5 microns.
(2) Método de teste
A maneira mais fundamental de avaliar e testar a resistência ao desgaste do filme antidesgaste é usá-lo clinicamente, deixe o usuário usar a lente por um período de tempo, e então observe e compare o desgaste da lente com um microscópio., este é geralmente o método usado antes da promoção formal desta nova tecnologia. Atualmente, os métodos de teste mais rápidos e intuitivos que comumente usamos são:
1) Teste de geada
Coloque a lente em um material promocional preenchido com cascalho (o tamanho do grão e a dureza do cascalho são especificados), e esfregue para frente e para trás sob certo controle., use um medidor de névoa para testar a quantidade de reflexão difusa da lente antes e depois do atrito, e compare-o com a lente padrão.
2) Teste de lã de aço
Use uma lã de aço especificada para esfregar a superfície da lente várias vezes sob uma certa pressão e velocidade, e, em seguida, use um medidor de neblina para testar a quantidade de reflexão difusa da lente antes e depois do atrito, e compare-as com as lentes padrão., nós também podemos fazer isso manualmente, esfregue as duas lentes o mesmo número de vezes com a mesma pressão, e então observe e compare a olho nu..
Os resultados dos dois métodos de teste acima são relativamente próximos dos resultados clínicos de desgaste de longo prazo pelo usuário.
3) A relação entre filme anti-reflexo e filme anti-desgaste
O revestimento anti-reflexo na superfície da lente é um material de óxido de metal inorgânico muito fino (espessura menor que 1 mícron), duro e quebradiço. Quando é banhado em uma lente de vidro, uma vez que a base é relativamente dura e a areia está arranhada, a camada de filme é relativamente difícil de arranhar; mas quando o filme anti-reflexo é revestido nas lentes orgânicas, porque a base é macia, o grão está no filme. Arranhado na camada, o filme é facilmente arranhado.
Portanto, a lente orgânica deve ser revestida com revestimento antidesgaste antes do revestimento antirreflexo, e a dureza dos dois revestimentos deve corresponder..
2. Filme anti-reflexo
(1) Por que precisamos de revestimento antirreflexo?
1) Reflexão especular
Quando a luz passa pelas superfícies frontal e traseira da lente, não só será refratado, mas também será refletido. Este tipo de luz refletida gerada na superfície frontal da lente fará com que outras pessoas vejam os olhos do usuário, mas eles verão uma luz branca na superfície da lente .. Ao tirar fotos, este tipo de reflexo também afetará seriamente a aparência do usuário.
2) “Fantasma”
A teoria ótica dos óculos acredita que o poder refrativo das lentes dos óculos fará com que o objeto visto forme uma imagem nítida no ponto mais distante do usuário. Também pode ser explicado como a luz do objeto visto desvia através da lente e se reúne na retina para formar um ponto de imagem., porque a curvatura das superfícies frontal e traseira das lentes refrativas é diferente, e há uma certa quantidade de luz refletida, haverá reflexão de luz interna entre eles. A luz refletida internamente produzirá uma imagem virtual perto da superfície esférica de ponto distante, isso é, um ponto de imagem virtual próximo ao ponto de imagem da retina. Esses pontos de imagem virtual afetarão a clareza e o conforto da visão.
3) Brilho
Como todos os sistemas ópticos, o olho não é perfeito. A imagem formada na retina não é um ponto, mas um círculo difuso .. Portanto, a sensação de dois pontos adjacentes é produzida por dois círculos difusos justapostos mais ou menos sobrepostos. Contanto que a distância entre os dois pontos seja grande o suficiente, a imagem na retina irá produzir a sensação de dois pontos, mas se os dois pontos estão muito próximos, os dois círculos difusos tendem a se sobrepor e ser confundidos com um ponto.
O contraste pode ser usado para refletir este fenômeno e expressar a clareza da visão. O valor do contraste deve ser maior do que um determinado valor (limiar de percepção, equivalente a 1-2) para garantir que os olhos possam distinguir dois pontos adjacentes.
A fórmula de cálculo do contraste é: D =(longe)/(a + b)
Onde C é o contraste, o valor mais alto da sensação imaginada por dois pontos de objetos adjacentes na retina é um, e o menor valor da parte adjacente é b. Quanto maior o valor de contraste C, quanto maior a resolução do sistema visual para os dois pontos e mais clara a percepção; se os dois pontos do objeto estão muito próximos, o valor mais baixo de suas partes adjacentes está mais próximo do valor mais alto, então o valor C é baixo , Indicando que o sistema visual não é claro sobre os dois pontos, ou não consegue distinguir claramente.
Vamos simular tal cena: à noite, um motorista de óculos vê claramente duas bicicletas indo na direção de seu carro na distância oposta., os faróis do carro atrás refletem na superfície traseira das lentes do motorista: a imagem formada pela luz refletida na retina aumenta a intensidade dos dois pontos observados (faróis de bicicleta).Portanto, o comprimento dos segmentos a e b aumenta, mesmo se o denominador (a + b) aumenta, mas o numerador (longe) continua o mesmo, o que causa uma diminuição no valor de C. O resultado do contraste reduzido fará com que a sensação inicial do motorista da presença de dois ciclistas se recombine em uma única imagem, assim como o ângulo de distingui-los é repentinamente reduzido.!
4) Taxa de transferência
A porcentagem de luz refletida na luz incidente depende do índice de refração do material da lente, que pode ser calculado pela fórmula da quantidade de reflexão.
Fórmula de refletância: R =(n-1) quadrado/(n + 1) quadrado
R: reflexão unilateral da lente n: índice de refração do material da lente
Por exemplo, o índice de refração de materiais de resina comuns é 1.50, luz refletida R = (1.50-1) quadrado/(1.50 + 1) Quadrado = 0,04 = 4%.
A lente tem duas superfícies. Se R1 é a quantidade da superfície frontal da lente e R2 é a quantidade de reflexão na superfície traseira da lente, então, a quantidade total de reflexão da lente é R = R1 + R2.(Ao calcular a reflexão de R2, a luz incidente é 100% -R1).A transmitância da lente T = 100% -R1-R2.
Pode ser visto que se a lente de alto índice de refração não tiver revestimento anti-reflexo, a luz refletida trará mais desconforto ao usuário..
(2) Princípio
O revestimento anti-reflexo é baseado na onda de luz e no fenômeno de interferência. Se duas ondas de luz com a mesma amplitude e comprimento de onda forem sobrepostas, a amplitude da onda de luz aumentará; se as duas ondas de luz são da mesma origem, os comprimentos de onda são diferentes, e se as duas ondas de luz estão sobrepostas, eles se cancelam .. O filme anti-reflexo usa este princípio para revestir a superfície da lente com um filme anti-reflexo, de modo que a luz refletida gerada nas superfícies frontal e traseira do filme interfira uma com a outra, cancelando assim a luz refletida e obtendo o efeito de anti-reflexo..
1) Condições de amplitude
O índice de refração do material do filme deve ser igual à raiz quadrada do índice de refração do material da base da lente.
2) Condições de fase
A espessura do filme deve ser 1/4 comprimento de onda da luz de referência. Quando d = λ / 4 λ = 555 nm, d = 555/4 = 139 nm
Para o revestimento anti-reflexo, muitos fabricantes de lentes de óculos usam ondas de luz (comprimento de onda de 555 nm) que são mais sensíveis ao olho humano. Quando a espessura do revestimento é muito fina (<139nm), a luz refletida aparecerá amarelo acastanhado claro, se for azul, isso significa que a espessura do revestimento é muito espessa (>139nm).
O objetivo da camada reflexiva de revestimento é reduzir o reflexo da luz, mas é impossível não conseguir nenhum reflexo da luz. Sempre haverá cor residual na superfície da lente, mas qual é a melhor cor residual, na verdade, não há padrão. Atualmente, é baseado principalmente na preferência pessoal pela cor, e a maior parte é verde..
Também descobriremos que as diferentes curvaturas da cor residual nas superfícies convexa e côncava da lente também tornam a velocidade do revestimento diferente, então a parte central da lente é verde, e a parte da borda é lavanda ou outras cores..
3) Tecnologia de revestimento anti-reflexo
O revestimento orgânico das lentes é mais difícil do que as lentes de vidro. O material de vidro pode suportar altas temperaturas acima 300 ° C, enquanto a lente orgânica ficará amarela quando exceder 100 °C e, em seguida, decompõe-se rapidamente.
Fluoreto de magnésio (MgF2) é geralmente usado como material de revestimento anti-reflexo para lentes de vidro. no entanto, o processo de revestimento de fluoreto de magnésio deve ser realizado a uma temperatura superior a 200°C, caso contrário, não pode ser fixado à superfície da lente, então lentes orgânicas Não use.
Desde a década de 1990, com o desenvolvimento da tecnologia de revestimento a vácuo, o uso da tecnologia de bombardeio de feixe de íons fez a combinação do filme e da lente, e a combinação do filme foi melhorada .. Além disso, os materiais de óxido metálico de alta pureza refinados, como óxido de titânio e óxido de zircônio, podem ser revestidos na superfície da lente de resina por meio do processo de evaporação para obter um bom efeito anti-reflexo..
A seguir está uma introdução à tecnologia de revestimento anti-reflexo de lentes orgânicas.
1) Preparação antes do revestimento
A lente deve ser pré-limpa antes de receber o revestimento. A necessidade de limpeza é muito alta, atingindo o nível molecular .. Colocar uma variedade de fluidos de limpeza no tanque de limpeza, e usar ultrassom para aumentar o efeito de limpeza. Depois que a lente é limpa, coloque-o na câmara de vácuo. Durante este processo, preste atenção especial para evitar que poeira e lixo no ar grudem na superfície das lentes. A limpeza final é na câmara de vácuo. Durante este processo, cuidado especial deve ser tomado para evitar que poeira e lixo no ar grudem na superfície das lentes. A limpeza final é realizada antes do revestimento na câmara de vácuo. A pistola de íons colocada na câmara de vácuo vai bombardear a superfície da lente (por exemplo, com íons de argônio). Depois que este processo de limpeza for concluído, será realizado o revestimento do filme anti-reflexo..
2) Revestimento a vácuo
O processo de evaporação a vácuo pode garantir que o material de revestimento puro seja revestido na superfície da lente, e ao mesmo tempo, a composição química do material de revestimento pode ser estritamente controlada durante o processo de evaporação. O processo de evaporação a vácuo pode controlar com precisão a espessura da camada de filme, e a precisão é de até.
3) Firmeza do filme
Para lentes de óculos, a firmeza do filme é muito importante, e é um importante indicador de qualidade da lente. Os indicadores de qualidade da lente incluem lente antidesgaste, museu anticultural, diferença anti-temperatura, etc .. Portanto, existem muitos métodos de teste físico e químico direcionados. Sob as condições de simulação do uso do usuário, a qualidade da resistência do filme da lente revestida é testada. Esses métodos de teste incluem: teste de água salgada, teste de vapor, teste de água deionizada, teste de fricção com lã de aço, teste de dissolução, teste de adesão, teste de diferença de temperatura e teste de umidade, etc..
3. Filme antiincrustante (melhor filme)
(1) Princípio
Após a superfície da lente ser revestida com filme anti-reflexo multicamadas, a lente é particularmente propensa a manchas, e as manchas destruirão o efeito anti-reflexo do filme anti-reflexo. Sob o microscópio, podemos descobrir que o revestimento anti-reflexo tem uma estrutura porosa, portanto, manchas de óleo são particularmente fáceis de penetrar no revestimento anti-reflexo. A solução é revestir o filme superior com resistência a óleo e água na camada de filme anti-reflexo, e este filme deve ser muito fino para que não altere o desempenho óptico do filme anti-reflexo.
(2) Processo
O material do filme anti-incrustante é principalmente fluoreto, e existem dois métodos de processamento, um é o método de imersão, o outro é o revestimento a vácuo, e o método mais comum é o revestimento a vácuo. O método mais comumente usado é o revestimento a vácuo. Após a conclusão do revestimento anti-reflexo, o flúor pode ser banhado no filme reflexivo usando um processo de evaporação. O filme anti-incrustante pode cobrir a camada de filme anti-reflexo poroso, e pode reduzir a área de contato de água e óleo com a lente, de modo que as gotas de óleo e água não sejam fáceis de aderir à superfície da lente, por isso também é chamado de filme à prova d'água.
Para lentes orgânicas, o tratamento de sistema de superfície ideal deve ser um filme composto, incluindo filme anti-desgaste, filme anti-reflexo multicamadas e filme anti-incrustante de filme superior. Normalmente, o revestimento de filme anti-desgaste é o mais espesso, cerca de 3-5mm, e a espessura do filme anti-reflexo de multicamadas é de cerca de 0,3um, o mais fino revestimento de cera anti-incrustante na camada superior, cerca de 0,005-0,01 mm. Pegue o Essilor Crizal francês, filme composto como exemplo, a base da lente é primeiro revestida com um filme resistente ao desgaste com silício orgânico; então usando a tecnologia IPC, o filme anti-reflexo é revestido por bombardeio de íons Pré-limpeza antes da limpeza; depois da limpeza, usar dióxido de zircônio de alta dureza (ZrO2) e outros materiais para revestimento a vácuo de revestimentos anti-reflexo multicamadas; finalmente, cubra o filme superior com um ângulo de contato de 110. O desenvolvimento bem-sucedido da tecnologia de filme composto de cristal de diamante mostra que a tecnologia de tratamento de superfície das lentes orgânicas atingiu um novo nível.

Se for apenas para o teste de espessura do filme, a diferença entre o revestimento a vácuo e o revestimento óptico é:
1. Revestimento a vácuo: Geralmente TiN, CrN, TiC, ZrN, a espessura da galvanoplastia é de cerca de 3 ~ 5 mícrons. Em geral, a espessura do filme de revestimento a vácuo não pode ser testada no equipamento;
2. O teste de espessura de filme do revestimento óptico pode ser instalado na parte superior da máquina de revestimento com um testador de espessura de filme..
O mais antigo é o teste de controle de luz, e agora o controle de cristal (oscilador de cristal) é geralmente usado para testar a espessura do revestimento usando a frequência do oscilador de cristal. Espessuras de filme diferentes são diferentes.
Mesmo que a máquina de revestimento seja feita na China, o testador de espessura de filme também é feito nos Estados Unidos ou Coréia do Sul. O modelo da GM USA é: MDC360C.

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