Материал для оптических покрытий - SU1728150A1

Описание

Изобретение относится к оптическим материалам с низкими светопотерями, высокой термической стойкостью в вакууме и может быть использовано при разработке конструкций с внутренними зеркалами.

Известен оптический материал на основе тантала пентаоксида, являющийся прототипом заявляемого изобретения. Оптические покрытия из тантала пентаоксида имеют достаточно высокий показатель преломления (п 2,05-2,10) в видимой области спектра, высокую климатическую и механическую прочность (1-Й группы) и используются при конструировании оптических изделий, работающих при нормальных климатических условиях (t 25-30°С, влажность 80%), а также в вакууме. Однако дан- ный материал обладает следующими недостатками: наблюдается дисперсия показателя преломления; высокий коэффициент поглощения (8 - ), вследствие чего возникают значительные светопотери в

пленках, полученных из тантала пентаоксида; ограниченная область прозрачности (до 8 мкм); низкая термостойкость покрытия (4 250°С); ограниченный диапазон оптической прозрачности (до 9 мкм), что не позволяет использовать его для создания зеркал, работающих в системе с лазером на длине волны 10,6 мкм; высокий коэффициент поглощения ( 1,6 ); низкая термическая стойкость материала (покрытие разрушается при температуре- 250°С); высокое светорассеяние (0,5-0,8%). Существенные отличия предлагаемого материала заключаются в следующем. Применение диоксида гафния в качестве добавки к известному материалу (тантал пентаоксид) приводит к образованию испаряющихся твердых растворов в системе тантал пентаоксид - диоксид гафния, что приводит к увеличению области прозрачности, снижению коэффициентов поглощения и светорассеяния , повышению термостойкости покрытий.

(Л

С.

VI ьо со

сл о

Процентные соотношения компонентов определяют экспериментально и лимитируются областью существования азеотропных твердых растворов гексагональной структуры . За пределами заявляемых концентраций твердые растворы, имеющие вышеуказанные свойства, не существуют. Твердые растворы предлагаемого материала синтезируют из солянокислых растворов солей тантала и гафния методом совместного осаждения гидроокисей с дальнейшей сушкой и прокалкой полученных твердых растворов на аоздухе при 1350-1400°С.

П . Для получения 100 г пленкообразующего материала с содержанием 90 мол.% TaaOs и 10 мол.% НЮ2 к 475 мл спиртового раствора пентахлорида тантала с концентрацией 200 г/л по пентахло- риду тантала добавляют 50 мл раствора хлорокиси гафния с концентрацией 100 г/л по диоксиду гафния, раствор разбавляют дистиллированной водой в обьемном отношении 1:4 и при перемешивании производят совместное осаждение гидрооксидов тантала и гафния разбавленным раствором аммиака (1:1) до рН 8,5-9,0. Суспензию фильтруют, гидрооксидный осадок отмывают от маточного раствора дистиллированной водой и сушат его при 100-150°С в течение суток. Высушенный осадок размалывают и прокаливают при 1000-1100°С в течение 4 ч. При этих условиях обеспечивается полное удаление воды и образуется твердый раствор пентаоксида тантала с диоксидом гафния заданного раствора. Для придания материалу компактной формы его прессуют под давлением 3-4 кгс/ем в виде таблеток диаметром 20-40 мм и высотой 5-10 мм при 1350-1400°С в течение 4-6 ч.

П р и м е р.2. Для получения 100 г пленкообразующего материала с содержанием 85 мол.% Та20би 15мол.% НЮа к461 мл спиртового раствора тантала с концентрацией 200 г/л по пентаоксиду тантала добавляют 78 мл раствора хлорокиси гафния с концентрацией 100 г/л по диоксиду гафния. Далее работу проводят аналогично примеру 1.

Примерз, Для получения 100 г пленкообразующего материала с содержанием 80 мол,% TaaOsM 20 мол.% НЮ2 к 447 мл спиртового раствора пентахлорида тантала с концентрацией 200 г/л по пентаоксиду тантала добавляют 107 мл раствора

хлорокиси гафния с концентрацией 100 г/л по диоксиду гафния. Далее работу проводят, аналогично примеру 1.

Оптические покрытия, реализуемые из

предлагаемых материалов, наносят способом электронно-лучевого испарения на установке УРМ 3.279060 при скорости напыления материала 4-7 А°/с, остаточное давление в камере 1 мм рт. ст. Покрытия наносят на подложки из кварца, стекла К-8, КУ-1 и металлического германия при температуре подложек 160-180°С. Полученные слои испытывают на термостойкость, которую определяют визуальным методом

(растрескивание, отслоение покрытий). Свето- потери (коэффициенты поглощения и светорассеяния ) определяют оптико-акустическим методом. Спектральные характеристики оптических покрытий из предлагаемых материалов измеряют на спектрофотометре СФ-8. Химический состав предлагаемых материалов и сравнительные характеристики оптических покрытий из предлагаемого материала и известного представлены в таблице . Предлагаемый материал по сравнению с известным имеет следующие преимущества: более широкий диапазон оптической прозрачности (до 12 мкм), что позволяет использовать материал в системе с лазером,

работающем на длине волны 10,6 мкм; низкий коэффициент поглощения (до 1 ); низкий коэффициент светорассеяния (0.04- 0,08); высокая термостойкость ( 450°С) в вакууме.

Экономический эффект от использования изобретения ожидается за счет улучшения качества оптических покрытий, что достигается путем увеличения диапазона прозрачности, уменьшения светопотерь,

увеличения термической стойкости материала .

Формула изобретения Материал для оптических покрытий, включающий тантал пентаоксид, отличающийся тем, что с целью повышения качества покрытий за счет увеличения термостойкости , расширения диапазона прозрачности , снижения коэффициентов поглощения и светорассеяния, он дополнительно содержит диоксид гафния при следующем соотношении компонентов мол.%: Тантал пентаоксид80-90

Диоксид гафния10-20.

Реферат

Изобретение относится к материалам для оптических покрытий повышенного качества . С целью повышения качества покрытий за счет увеличения термостойкости, рас- ширения диапазона прозрачности, снижения коэффициентов поглощения и светорассеяния материал содержит, мол.%: тантал пентаоксид 80-90, диоксид гафния 10-20. Материал синтезирован из солянокислых растворов солей тантала и гафния методом совместного осаждения гидроокисей с дальнейшей сушкой и прокалкой твердых растворов на воздухе. При воздействии температуры 420-450°С в течение 3-4.ч покрытие не разрушается, диапазон прозрачности 0,32-12,1 мкм; коэффициент поглощения (1-3). 10 %, коэффициент светорассеяния (0.04-0,07)%. 1 табл.

Формула