3.2米箱式真空镀膜机为研制大口径高精度光学薄膜助力

光学镀膜是指在光学零件表面上镀上一层(或多层)金属(或介质)薄膜的工艺过程。在光学零件表面镀膜的目的是为了达到减少或增加光的反射、分束、分色、滤光、偏振等要求。常用的镀膜法有真空镀膜(物理镀膜的一种)和化学镀膜。

近日，南京天文光学技术研究所委托研制的3.2米箱式真空镀膜机通过出厂验收。该镀膜机最大可为直径2.6米的大型光学镜片提供各类光学膜系制备，包括金属反射膜、增强型金属反射膜、多层介质膜以及碳化硅反射镜改性层，是目前华东地区口径最大的多功能镀膜设备。

真空镀膜机主要指一类需要在较高真空度下进行的镀膜，具体包括很多种类，包括真空电阻加热蒸发，电子枪加热蒸发，磁控溅射，MBE分子束外延，PLD激光溅射沉积，离子束溅射等很多种。主要思路是分成蒸发和溅射两种。具体则包括很多种类，包括真空离子蒸发，磁控溅射，MBE分子束外延，溶胶凝胶法等等 。

由薄的分层介质构成的，通过界面传播光束的一类光学介质材料。光学薄膜的应用始于20世纪30年代。现代，光学薄膜已广泛用于光学和光电子技术领域，制造各种光学仪器。主要的光学薄膜器件包括反射膜、减反射膜、偏振膜、干涉滤光片和分光镜等等。它们在国民经济和国防建设中得到了广泛的应用，获得了科学技术工作者的日益重视。例如采用减反射膜后可使复杂的光学镜头的光通量损失成十倍地减小;采用高反射比的反射镜可使激光器的输出功率成倍提高;利用光学薄膜可提高硅光电池的效率和稳定性。

光学薄膜按应用分为反射膜、增透膜、滤光膜、光学保护膜、偏振膜、分光膜和位相膜。常用的是前4种。光学反射膜用以增加镜面反射率，常用来制造反光、折光和共振腔器件。光学增透膜沉积在光学元件表面，用以减少表面反射，增加光学系统透射，又称减反射膜。光学滤光膜用来进行光谱或其他光性分割，其种类多，结构复杂。光学保护膜沉积在金属或其他软性易侵蚀材料或薄膜表面，用以增加其强度或稳定性，改进光学性质。最常见的是金属镜面的保护膜。

需要镀膜的被称为基片，镀的材料被称为靶材。 基片与靶材同在真空腔中。蒸发镀膜一般是加热靶材使表面组分以原子团或离子形式被蒸发出来。并且沉降在基片表面，通过成膜过程(散点-岛状结构-迷走结构-层状生长)形成薄膜。 对于溅射类镀膜，可以简单理解为利用电子或高能激光轰击靶材，并使表面组分以原子团或离子形式被溅射出来，并且最终沉积在基片表面，经历成膜过程，最终形成薄膜。

薄膜均匀性：

1、厚度上的均匀性，也可以理解为粗糙度，在光学薄膜的尺度上看(也就是1/10波长作为单位，约为100A)，真空镀膜的均匀性已经相当好，可以轻松将粗糙度控制在可见光波长的1/10范围内，也就是说对于薄膜的光学特性来说，真空镀膜没有任何障碍。 但是如果是指原子层尺度上的均匀度，也就是说要实现10A甚至1A的表面平整，具体控制因素下面会根据不同镀膜给出详细解释。

2、化学组分上的均匀性： 就是说在薄膜中，化合物的原子组分会由于尺度过小而很容易的产生不均匀特性，SiTiO3薄膜，如果镀膜过程不科学，那么实际表面的组分并不是SiTiO3，而可能是其他的比例，镀的膜并非是想要的膜的化学成分，这也是真空镀膜的技术含量所在。 具体因素也在下面给出。

3、晶格有序度的均匀性：这决定了薄膜是单晶，多晶，非晶，是真空镀膜技术中的热点问题。

新闻来源：国家天文台南京天文光学技术研究所

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