干涉滤光片的镀制

干涉滤光片的镀制

毕金良

（北京师范大学物理系07级）

指导教师：孙萍

实验日期：2010.09.13

【摘要】

本实验以蒸发真空镀膜机对滤光片镀膜，采用干涉原理对膜厚进行监控。使用单色仪把光源透过滤光片并有反射镜反射回来到单色仪上的光，经由单色仪原理被分成不同的光束，再由光电倍增管将光信号放大并转化为电信号。通过理论模拟和实际实验结果进行比较，分析实验误差产生的原因

关键词：膜厚HL层干涉

【引言】

当光线进入不同传递物质时（如由空气进入玻璃），大约有5% 会被反射掉，在光学瞄准镜中有许多透镜和折射镜，整个加起来可以让入射光线损失达30%至40%。现代光学透镜通常都镀有单层或多层氟化镁的增透膜，单层增透膜可使反射减少至 1.5%，多层增透膜则可让反射降低至 0.25%，所以整个瞄准镜如果加以适当镀膜，光线透穿率可达 95%。镀了单层增透膜的镜片通常是蓝紫色或是红色，镀多层增透膜的镜片则呈淡绿色或暗紫色。

通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面，称为蒸发镀膜。这种方法最早由M.法拉第于1857年提出，现代已成为常用镀膜技术之一。蒸发镀膜设备结构如图1。

蒸发物质如金属、化合物等置于坩埚内或挂在热丝上作为蒸发源，待镀工件，如金属、陶瓷、塑料等基片置于坩埚前方。待系统抽至高真空后，加热使其中的物质蒸发。蒸发物质的原子或分子以冷凝方式沉积在基片表面。薄膜厚度可由数百埃至数微米。膜厚决定于蒸发源的蒸发速率和时间（或决定于装料量），并与源和基片的距离有关。对于大面积镀膜，常采用旋转基片或多蒸发源的方式以保证膜层厚度的均匀性。从蒸发源到基片的距离应小于蒸气分子在残余气体中的平均自由程，以免蒸气分子与残气分子碰撞引起化学作用。蒸气分子平均动能约为0.1～0.2电子伏。

本实验通过蒸发真空镀膜设备对滤光片镀膜。

【原理】

1．

多层干涉过滤膜对荧光粉主峰波长的光的传输-角度特性如图2(b)所示,这样如图1所示,当电子束轰击荧光粉层发出的光只有小于某一角度(记为θoff即传输率小于某一值对应的角度),也就是靠近荧光粉层法线方向的光才能通过多层干涉膜,大于θoff的广角入射的光在多层干涉膜内几乎全被反射,被反射的光又被荧光粉层或铝膜再反射,部分成为小于θoff 的光,从而可以通过多层干涉膜,仍大于θoff的光又被反射回来。这样反复多次,使本来无方向性的近似朗伯余弦定理分布的光成为法线方向明显增强的有方向性的光(见图1所示),被透镜收集的光强度就较大,即干涉膜能有效提高屏幕图像亮度;或者获得同样的屏幕亮度,有干涉膜的投影管所需功率就较小,因而荧光屏的功率密度较小,这样YAG投影管制作的有关技术难度降低,管子寿命便得到保障。

【实验】

实验设备如图，其操作原理电子枪蒸发源加热

使得H（硫化锌ZnS nh=2.35）L(冰晶石

Na3AlF6)的材料分别挥发到了基片上冷凝附着，

光源射出的光通过斩波器后变成波长在

632.8nm左右的单色光，经过基片，与基片表

面上的膜发生干涉作用，透过的光强有所改变，

当薄膜厚度在1/4波长时有极值出现，表现为

光强的大小有极值。在通过反射镜，放射至单

色仪上，单色仪分离掉其他光束（632.8nm之

外的）再经过光电倍增管，把光信号转化为电

信号，并于膜厚控制仪上显示。当出现极值时，

也就是1/4波长出现的时刻。此时换L和H的镀膜

【数据记录与实验结果分析】

实验记录1

分析

○1电流变化栏目

电流由大变小再由小变大将第一层终点电流和第二层始点电流去算数平均值的到一组数据

○2压强栏目

压强栏目的变化主要是由镀膜材料的挥发对罩内压强的影响决定的，然而其相关因素太多，如系统的稳定性，材料挥发的难易度以及压强表的灵敏度等，所以不好定量分析

实验记录2

【结论和建议】

结论：

本实验

建议：

系统各部件之间的协调性是一个很要紧的问题，就我感觉此套装备的萧条性并不是很好【参考文献】

1.近代物理实验/熊俊主编. —北京：北京师范大学出版社，2007.6