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提高複雜真空環境下光學鍍膜機鏡片的使用壽命

發布日期:2017-02-25 00:00 來源:http://www.teefurs.com 點擊:

       在大多數光學鍍膜機的真空環境的科學試驗中,多數都會用到光學器件,而在真空環境中,粒子的運動自由程非常大,一旦真空環境中存在粒子化(分子、離子、原子、粒子團)的工作物質或附帶雜質,都會對光學元件造成汙染從而破壞光學器件的特性,大大減小光學器件的使用壽命,本文主要提供一種裝置和方法,可以確保光學器件的使用壽命,維持光學器件的自身特性。


  在光與原子作用真空環境中,如吸收法測量原子密度、原子激光法同位素分離及各種測量元素的原子能級壽命等科學試驗中以及真空鍍膜行業中,都會遇到工作物質原子密度很高的情況,由於真空環境的存在,高密度原子會迅速擴散;另外,工作物質原子化的方式不同,導致原子束中也會含有離子、電子、原子、分子以及原子團,這些都會隨時間的積累在光學器件上沉積,造成對光學器件的汙染,破壞光學器件的光學特性,例如,高反射率鏡片的反射率會隨沉積物的積累而降低,惡劣環境下會很快失去其光學特性。


1、實驗

  1.1、實驗裝置及實驗現象


  在激光吸收法測量工作物質原子密度裝置中,為了提高吸收的信號強度,一般會用到光腔裝置,這種光腔裝置可以實現激光多次往返傳輸於整個裝置,如圖1 所示。


提高複雜真空環境下光學鏡片的使用壽命

提高複雜真空環境下光學鍍膜機鏡片的使用壽命

圖1 光腔裝置


  如果在光腔中的工作物質的原子密度過高,很容易擴散到光腔兩端的反射鏡的反射薄膜上,很快光腔兩端的反射鏡片的反射率會急劇下降出現如圖2 所示現象。


  隨著汙染的加重,鏡片的反射率逐漸降低,甚至導致反射薄膜直接吸熱爆膜,結果導致光子的利用率急劇下降,爆膜後的鏡片反射率下降到原來的5%左右,如圖3,最終導致實驗達不到預想的效果。


  觀察實驗後的問題鏡片表麵,鏡片的薄膜表麵在燈光下出現明顯的彩虹色,如圖3,顯然鏡片薄膜表麵被蒸鍍了不同厚度的汙染物質形成的衍射現象。輕擦無效,用脫脂棉沾丙酮用力擦拭,反射率回複如初,如圖4。但鏡片的整體麵型下降5%-10%,鏡片反複使用2-3 次後,麵型達不到使用要求後返修重新鍍膜。可見鏡片汙染嚴重影響鏡片的使用質量和使用壽命,如何提高這種複雜真空環境中的光學鏡片壽命正是本文研究的目的和方向。


  1.2、分析汙染物來源及成份


  分析裝置的真空獲得方式及實驗過程中的蒸發和揮發的工作物質,汙染物主要由以幾方麵構成:


  1)高真空擴散泵返油,試驗所用擴散泵油為275#,主要產生C,H,CH 組合物,顆粒物及大型原子團(較多)。


  2) 電子槍蒸發出來的工作物質原子、熱離子、原子團、氧化物等(大量),光電離的工作物質的離子。


  3)電子槍加熱燈絲鎢、加速電極鐵及水冷坩堝中的銅(微量)(質譜法測得)。


  4) 真空快速獲得時氣流攜帶粉塵(工作物質,空氣中粉塵,等等)(較多)。


  不同汙染物質對鏡片薄膜的影響不一樣,金屬原子蒸鍍到薄膜表麵,寬帶薄膜的反射率主要損失在短波長(<600 nm),而碳氫化合物主要損失在(450-650 nm)波長,而氣流帶起的粉塵則對任何波長的薄膜都會造成很大影響,所以要根據實驗使用的相應波長,采取相應的鏡片保護措施。


2、結論

  1)經過一係列的腔鏡片保護措施,建立一套保護真空室內的光學鏡片(反射鏡、透射鏡、晶體等)不受汙染的裝置和方法,有效提高了光學鏡片在複雜重汙染的真空環境下的使用壽命,為該領域試驗研究提供了高效長時間運行的可能性。


  2) 此裝置和方法可大量節約光學器件的加工成本,光學領域的器件大多比較昂貴,提高使用壽命無疑就是節約成本。


  3) 引入緩衝惰性氣體保護的方法可借鑒應用於複雜重汙染的環境中保護各種重要精密設備和儀器,有廣泛的擴展應用性。


相關標簽:光學鍍膜機

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