Оптическое покрытие — это процесс нанесения одного или нескольких тонких пленок — металлических или диэлектрических — на поверхность оптических компонентов. Целью покрытия поверхностей оптических компонентов является достижение конкретных оптических эффектов, таких как уменьшение или усиление отражения света, разделение лучей, цветоразделение, фильтрация и поляризация. К распространённым методам нанесения покрытий относятся вакуумное напыление (разновидность физического покрытия) и химическое покрытие. С помощью физических или химических методов на поверхность материала наносится прозрачная диэлектрическая пленка или металлическая пленка с целью изменения характеристик отражения и пропускания материала.

К основным оптическим тонкоплёночным устройствам относятся отражающие покрытия, антиотражающие покрытия, поляризационные пленки, интерференционные фильтры и делители луча, среди прочих. Эти устройства нашли широкое применение в национальной экономике и в области национальной обороны и привлекают всё больше внимания со стороны научных и технологических исследователей. Например, использование антиотражающих покрытий позволяет снизить потери света в сложных оптических линзах вплоть до десятикратного уменьшения; зеркала с высокой отражательной способностью могут увеличить выходную мощность лазеров в несколько раз; а оптические тонкие пленки способны повысить как эффективность, так и стабильность кремниевых фотоэлементов.

I. Структура

Простейшей моделью оптической тонкой пленки является однородная изотропная среда с гладкой поверхностью. В этом случае оптические свойства тонкой пленки можно исследовать с помощью теории интерференции света. Когда монохроматическая плоская волна падает на оптическую тонкую пленку, на её двух поверхностях происходят многократные отражения и преломления. Направления отражённого и преломлённого света определяются законами отражения и преломления, тогда как амплитуды отражённого и преломлённого света задаются формулами Френеля (см. «Преломление и отражение света на границах раздела»).

II. Характеристики

Оптические тонкие плёнки характеризуются своими гладкими поверхностями, геометрически чётко определёнными границами между слоями плёнки и показателями преломления, которые могут резко изменяться на этих границах, но при этом остаются непрерывными в пределах каждого отдельного слоя. Эти плёнки могут быть либо прозрачными средами, либо оптическими покрытиями.

Поглощающие среды могут быть либо обычно однородными, либо обычно неоднородными. В практических приложениях тонкие пленки гораздо сложнее, чем идеализированные. Это объясняется тем, что в процессе изготовления оптические и физические свойства тонких пленок отклоняются от свойств объемного материала; их поверхности и границы раздела неровные, что приводит к диффузному рассеянию световых лучей. Кроме того, взаимное проникновение между слоями пленки создает диффузионные границы раздела. Вследствие таких факторов, как рост пленки, её структурные характеристики и напряжения, тонкие пленки проявляют анизотропию, а их слои демонстрируют сложные временные зависимости.

Во-первых, давайте проясним один момент: сапфир нельзя правильно называть стеклом. Стекло — это прозрачное расплавленное вещество на основе диоксида кремния, которое затвердевает при охлаждении. Для удовлетворения различных требований внутрь добавляют разные элементы, однако основным компонентом остаётся диоксид кремния. Сапфир же является кристаллическим материалом — монокристаллической структурой, состоящей из оксида алюминия. Поскольку после полировки сапфир становится прозрачным, некоторые люди также называют его сапфировым стеклом.

Сапфировое стекло — вопреки нашему первоначальному представлению — не является природным сапфиром. Скорее, это синтетический материал, получаемый в лабораторных условиях и обладающий тем же химическим составом и физическими свойствами, что и натуральный сапфир. В результате его цена значительно снизилась и больше не достигает тех запредельных значений, которые когда-то связывались с редкими коллекционными изделиями. Сегодня сапфировое стекло всё чаще используется в самых разных областях применения. Оно обладает превосходными тепловыми характеристиками, выдающимися электрическими и диэлектрическими свойствами, а также исключительной устойчивостью к химической коррозии. Кроме того, оно выдерживает высокие температуры, эффективно проводит тепло, отличается высокой твёрдостью, прозрачно для инфракрасного излучения и демонстрирует замечательную химическую стабильность. По этим причинам сапфировое стекло часто применяется в качестве заменителя других оптических материалов при изготовлении оптических компонентов и инфракрасно-прозрачных оптических окон. Оно широко используется в военной технике, работающей в инфракрасном и дальнем инфракрасном диапазонах — например, в инфракрасных и дальнеинфракрасных прицелах ночного видения, камерах ночного видения и других приборах, а также в оборудовании спутников и космической техники. Кроме того, оно служит материалом для окон высокомощных лазеров, различных оптических призм, оптических окон, ультрафиолетовых и инфракрасных окон и линз, а также для наблюдательных люков в экспериментах при низких температурах. Оно также широко применяется в приборостроении для морских, аэрокосмических и авиационных целей. Кроме того, этот материал обычно встречается в экранах привычных мобильных телефонов и в циферблатах часов, которые мы носим на руках.

Кварцевое стекло — это специальное промышленное техническое стекло, изготавливаемое путём плавления различных чистых природных кварцевых материалов (таких как хрусталь и кварцевый песок). Оно состоит исключительно из диоксида кремния. Этот вид стекла обладает твёрдостью, которая может достигать семи единиц по шкале Мооса, а также отличается превосходными свойствами, включая высокую термостойкость, низкий коэффициент теплового расширения, устойчивость к термическому удару, химическую стабильность и электрическую изоляцию. Кроме того, оно способно пропускать как ультрафиолетовое, так и инфракрасное излучение. За исключением плавиковой кислоты и горячей фосфорной кислоты, кварцевое стекло демонстрирует хорошую устойчивость к большинству обычных кислот. В зависимости от прозрачности кварцевое стекло подразделяется на два основных типа: прозрачное и непрозрачное. По степени чистоты оно дополнительно делится на три класса: высокочистое, стандартное и легированное. Производство осуществляется из таких сырьевых материалов, как хрусталь, диоксид кремния и силикаты, методами высокотемпературного плавления или химического осаждения из паровой фазы. Способы плавления включают электроплавление и газовую очистку. Кварцевое стекло обладает чрезвычайно низким линейным коэффициентом теплового расширения — всего около одной десятой до одной двадцатой по сравнению с обычным стеклом — что обеспечивает ему выдающуюся устойчивость к термическим ударам. Оно отличается исключительной термостойкостью; типичные рабочие температуры колеблются от 1100°C до 1200°C, а кратковременное воздействие при температуре до 1400°C стекло способно выдерживать без повреждений.

Кварцевое стекло в основном используется в лабораторном оборудовании и в установках для переработки специальных высокочистых продуктов. Благодаря высокой спектральной пропускной способности и устойчивости к повреждениям от радиации — в то время как другие виды стекла темнеют при воздействии радиации — кварцевое стекло также является идеальным материалом для космических аппаратов, окон аэродинамических труб и оптических систем спектрофотометров.

Стекло K9 — это разновидность стекла, изготовленного из материала K9, используемого в таких областях, как оптическое покрытие. Материал K9 относится к категории оптического стекла. Благодаря своей кристально чистой прозрачности появилось множество заводов, специализирующихся на обработке материала K9. Изделия, производимые этими заводами, обычно называют изделиями из хрустального стекла на рынке.

Состав K9 выглядит следующим образом:

SiO2 = 69,13% B2O3 = 10,75% BaO = 3,07% Na2O = 10,40% K2O = 6,29% As2O3 = 0,36%

Его оптические константы: показатель преломления = 1,51630, дисперсия = 0,00806, число Аббе = 64,06.

Национальный стандарт для оптического стекла классифицирует стёкла в соответствии с их числом Аббе. Стекла с числом Аббе ≥50 обозначаются как коронные и обозначаются буквой «K»; стёкла с числом Аббе <50 обозначаются как флинтовые и обозначаются буквой «F». В рамках этих двух основных категорий проводится дополнительная подклассификация с использованием обозначений легких «Q», тяжелых «Z», особо тяжелых «T» и символов химических элементов, предваряемых префиксом и следующих за суффиксом. Всего выделяется 18 основных категорий и 141 конкретный сорт.

Например: BaK11 (барий-корона) K9 (корона)

В общем случае коронное стекло относится к системе алкалий-силикат, тогда как подавляющее большинство флинтового стекла относится к системе свинец-силикат.

Согласно спектральным характеристикам фильтров, их можно разделить на шесть категорий:

Полосовые фильтры, фильтры среза, спектроскопические фильтры, фильтры нейтральной плотности, отражающие фильтры и режекторные фильтры (отрицательные фильтры);

Тип полосового фильтра: свет в пределах выбранной длины волны проходит сквозь фильтр, тогда как свет за пределами полосы пропускания блокируется. Его оптические характеристики включают прежде всего центральную длину волны (CWL) и ширину полосы на уровне половины максимального значения (FWHM). Фильтры подразделяются на узкополосные и широкополосные.

Частотный фильтр коротких волн (также известный как низкочастотный фильтр): свет с длиной волны, меньшей выбранной длины волны, проходит сквозь него, тогда как свет с длиной волны, большей этой длины волны, задерживается.

Фильтр длинноволновой передачи (также известный как фильтр высоких частот): пропускает свет с длиной волны, превышающей выбранную длину волны, и блокирует свет с длиной волны, меньшей выбранной длины волны.

Биохимический анализ является одним из часто используемых методов диагностики в клинической практике. Он включает анализ крови или других биологических жидкостей для определения различных биохимических показателей, таких как трансаминазы, гемоглобин, холестерин, креатинин и глюкоза. Интегрируя эти результаты с другими клиническими данными для комплексного анализа, данный метод может помочь в диагностике заболеваний, оценке функции органов и установлении ориентиров для принятия будущих лечебных решений.

Наша компания разработала серию биохимических анализаторов и специализированных фильтров для считывателей иммуноферментного анализа (ИФА). Эти фильтры в основном используются в биохимических анализаторах, считывателях ИФА и других приложениях биохимического анализа. Биохимические фильтры оснащены твёрдым покрытием с устойчивыми спектральными характеристиками и отсутствием дрейфа; их продукция соответствует национальным стандартам.

Основные фильтры включают: узкополосный фильтр 340 нм, узкополосный фильтр 405 нм, узкополосный фильтр 420 нм, узкополосный фильтр 450 нм, узкополосный фильтр 492 нм, узкополосный фильтр 505 нм, узкополосный фильтр 510 нм, узкополосный фильтр 546 нм, узкополосный фильтр 578 нм, узкополосный фильтр 610 нм, узкополосный фильтр 630 нм и узкополосный фильтр 650 нм.

Фильтры классифицируются в зависимости от длины спектра (то есть области спектра, в которой они работают) следующим образом: ультрафиолетовые фильтры, фильтры видимого света, ближнего инфракрасного излучения, среднего инфракрасного излучения и дальнего инфракрасного излучения.

Диапазон спектральной длины волны:

УФ-фильтр 1–380 нм

Фильтр видимого света, 380–780 нм

Ближний инфракрасный фильтр, 780–1500 нм

Инфракрасный фильтр, 1500 нм – более 10 мкм