Cómo recubrir películas ópticas mediante máquina de recubrimiento al vacío PVD.

- Oct 10, 2018-

Recubrimiento optico

1. Película resistente al desgaste (película dura)

La lente, ya sea de materiales orgánicos o inorgánicos, se usará y rayará en la superficie de la lente debido a la fricción con polvo o grava (sílice) en el uso diario. En comparación con el vidrio, la dureza de los materiales orgánicos es relativamente baja y es más probable que produzca rayones. A través del microscopio, podemos observar que los rayones en la superficie de la lente se dividen principalmente en dos tipos. Uno son los arañazos causados por arena y grava, que son poco profundos y pequeños. El otro es un rasguño creado por granos más grandes de arena, profundos y ásperos alrededor de los bordes, que en el centro pueden afectar la visión.

(1) características técnicas

1) tecnología de película antidesgaste de primera generación

La película antidesgaste comenzó a principios de la década de 1970, cuando se pensaba que las lentes de vidrio eran difíciles de triturar debido a su alta dureza y que las lentes orgánicas eran demasiado blandas para usar. Por lo tanto, el material de cuarzo se platea en la superficie de la lente orgánica en condiciones de vacío para formar una película antidesgaste muy dura. Sin embargo, debido a la falta de coincidencia entre el coeficiente de expansión térmica y el material del sustrato, es fácil quitar la película y quebrar la capa de la película, por lo que el efecto antidesgaste no es ideal.

2) tecnología de película antidesgaste de segunda generación

Después de la década de 1980, los investigadores encontraron en teoría que el mecanismo de desgaste no solo está relacionado con la dureza, sino que también el material de la capa de película tiene características dobles de "dureza / deformación", es decir, algunos materiales tienen mayor dureza pero menos deformación. Mientras que algunos materiales tienen menor dureza pero mayor deformación. La segunda generación de tecnología de película antidesgaste es a través del proceso de inmersión en la superficie de la lente orgánica que presenta una dureza alta y no materiales de grietas frágiles.

3) tecnología de película antidesgaste de tercera generación

La tecnología de película antidesgaste de tercera generación se desarrolló después de la década de 1990, principalmente para resolver el problema de la resistencia al desgaste de lentes orgánicas recubiertas con película antirreflectante. Debido a que la dureza de la base de la lente orgánica difiere mucho de la de la película reflectante, la nueva teoría sugiere que se necesita una capa de película antidesgaste entre las dos, de modo que la lente se pueda amortiguar cuando se someta a fricción de grava sin La dureza de la capa de película antidesgaste de tercera generación se encuentra entre la película antirreflectante y la base de la lente.

4) tecnología de película antidesgaste de cuarta generación

La cuarta generación de tecnología anti-film está basada en átomos de silicio. Por ejemplo, TITUS de la compañía francesa ilus ha agregado ultrafino inorgánico que contiene tanto matriz orgánica como elementos de silicio al líquido duro, lo que hace que la película sea resistente a la abrasión y mejore la dureza. La tecnología moderna de recubrimiento antidesgaste es el uso más importante del método de inmersión, es decir, después de la limpieza múltiple de la lente, sumergido en la adición de líquido duro, después de un cierto tiempo, a una cierta velocidad. Esta velocidad está relacionada con la viscosidad del fluido duro y al espesor de la película de desgaste. Menciona el horno de alrededor de 100 ° C en polimerización de 4 a 5 horas, con un espesor de recubrimiento de aproximadamente 3 a 5 micrones.

(2) método de prueba

El método más fundamental para juzgar y probar la resistencia al desgaste de la película antidesgaste es el uso clínico, que permite al usuario usarla durante un período de tiempo, y luego se observa la condición de desgaste de la lente y se compara con la de la lente. Por supuesto, este suele ser el método adoptado antes de la promoción formal de esta nueva tecnología. En la actualidad, el método de prueba más rápido e intuitivo que usamos comúnmente es el siguiente:

1) prueba de molienda

La lente se coloca en el material de propaganda que contiene arena y grava (se especifican el tamaño y la dureza de la arena y la grava), y se frota de un lado a otro bajo cierto control. La reflexión difusa de la luz antes y después de la fricción de la lente se mide con un fogómetro y se compara con la lente estándar.

2) prueba de lana de acero

Con un tipo específico de lana de acero, la cantidad de veces que se muele en la superficie de la lente a una cierta presión y velocidad, y luego se prueba la reflexión difusora de la luz antes y después de la fricción de la lente con el medidor de niebla, y se compara con la lente estándar. Por supuesto, también podemos operar a mano, frotando las dos lentes con la misma presión el mismo número de veces, y luego observando y comparando con el ojo desnudo.

Los resultados de los dos métodos están cerca de los resultados clínicos del uso prolongado de los pacientes.

3) la relación entre la película antidesgaste y la película antirreflectante

La película antirreflectante en la superficie de la lente es un óxido metálico inorgánico muy delgado (menos de 1 micra de espesor), duro y quebradizo. Cuando se recubre con lentes de vidrio, la capa de la película es relativamente menos probable que se raye porque el sustrato es duro y la arena y la grava lo atraviesan. Sin embargo, cuando la película antirreflectante está cubierta por la lente orgánica, porque el sustrato es suave, arena y grava A través de la capa de película, la capa de película es fácil de rascar.

Por lo tanto, la película antidesgaste debe recubrirse antes de recubrir la película antirreflectante, y la dureza de las dos capas debe coincidir.

 

2. Película antirreflectante.

(1) ¿Por qué es necesario el recubrimiento de película antirreflectante?

1) reflejo del espejo

Cuando la luz pasa a través de las superficies frontal y posterior de la lente, no solo se refracta sino que también refleja. Esta luz reflejada en la parte frontal de la lente hace que los ojos del usuario vean una luz blanca. Al tomar fotos, este tipo de reflejo también puede afectar seriamente a la belleza del usuario.

2) "fantasma"

La teoría óptica de las gafas sostiene que la fuerza refractiva de la lente hace que el objeto sea visible en el punto más alejado del usuario, una imagen clara, que también puede interpretarse como la luz del objeto que se desvía a través de la lente y se recoge en la retina para formar. El punto de la imagen. Sin embargo, debido a la diferente curvatura de las superficies delantera y trasera de las dioptrías y la existencia de una cierta cantidad de luz reflejada, se puede generar una luz reflejada interna entre ellas. La luz reflejada interna producirá una imagen virtual cerca del plano de penalización lejana Es decir, cerca del punto de imagen de la retina. Estos puntos virtuales pueden afectar la claridad y la comodidad del objeto.

3) el resplandor

Como todos los sistemas ópticos, el ojo no es perfecto, y la imagen en la retina no es un punto, sino un círculo borroso. Por lo tanto, la sensación de dos puntos adyacentes se produce mediante dos círculos borrosos paralelos o más o menos superpuestos. Siempre que la distancia entre los dos puntos sea lo suficientemente grande, la imagen en la retina producirá una sensación de dos puntos, pero si dos puntos están demasiado cerca, los dos círculos difusos tenderán a superponerse y se confundirán con un punto.

El contraste se puede utilizar para reflejar este fenómeno, expresando claridad visual. La relación debe ser mayor que un cierto valor (umbral de detección, equivalente a 1-2) para garantizar que el ojo reconozca dos puntos vecinos.

La fórmula de cálculo del contraste es: D = (ab) / (a + b).

Donde C es el contraste, la máxima sensación de imagen de dos puntos adyacentes en la retina es a, y el valor mínimo de las partes adyacentes es b. Cuanto mayor sea el valor de contraste C, mayor será la resolución del sistema visual en los dos puntos y más clara será la sensación; si dos puntos del objeto están muy cerca, el valor más bajo de sus partes adyacentes está más cerca del valor más alto, entonces El valor de C es bajo, lo que indica que el sistema visual no está claro con respecto a los dos puntos o no puede distinguirlos claramente.

Por la noche, un automovilista con gafas podía ver claramente dos bicicletas que venían hacia él desde la distancia. En este punto, los faros traseros del automóvil se reflejan en la superficie trasera de la lente del conductor: la luz reflejada se forma en la retina, lo que aumenta la intensidad de los dos puntos de observación (las luces de la bicicleta). Por lo tanto, la longitud de a y b sube, y el denominador (a + b) sube, mientras que el numerador (a -b) se mantiene igual, lo que hace que el valor C disminuya. El contraste reducido da lugar a la percepción inicial del conductor de la existencia de dos ciclistas se superponen en una sola imagen, como si el ángulo de la distinción se redujera de repente!

4) transmitancia

La proporción de luz reflejada a luz incidente depende del índice de refracción del material de la lente, que puede calcularse mediante la fórmula de la cantidad reflectante.

Fórmula de reflexión: R = (n-1) al cuadrado / (n + 1) al cuadrado

R: reflexión lateral de la lente n: índice de refracción del material de la lente

Por ejemplo, el índice de refracción de los materiales de resina comunes es 1.50, y la luz reflejada R = (1.50-1) al cuadrado / (1.50 + 1) al cuadrado = 0.04 = 4%.

La lente tiene dos superficies. Si R1 es la cantidad de la superficie frontal de la lente y R2 es la cantidad de reflexión en la superficie posterior de la lente, entonces la cantidad de reflexión total de la lente es R = R1 + R2. (Al calcular la reflexión de R2, la luz incidente es 100% -r1) .La transmitancia de la lente T = 100% -R1-R2.

Por lo tanto, se puede ver que si la lente con alto índice de refracción no tiene película antirreflectante, la luz reflejada traerá más incomodidad al usuario.

(2) principio

La película antirreflectante se basa en la onda y la interferencia de la luz. Si se superponen dos ondas de luz con la misma amplitud y la misma longitud de onda, entonces se aumenta la amplitud de la onda de luz. Si las dos ondas de luz son del mismo origen y diferentes longitudes de onda, si se superponen las dos ondas de luz, entonces se cancelan mutuamente. Con este principio, la película antirreflectante está recubierta en la superficie de la lente, de modo que la luz reflejada generada en la parte frontal y posterior de la película interfiera entre sí, cancelando así la luz reflejada y logrando El efecto anti-reflejo.

1) condición de amplitud

El índice de refracción del material de la película debe ser igual a la raíz cuadrada del índice de refracción del material del sustrato de la lente.

2) condición de fase

El grosor de la película debe ser 1/4 de longitud de onda de la luz de referencia. D = 155/4 = 139nm

Para los recubrimientos antirreflectantes, muchos fabricantes de gafas usan ondas de luz con mayor sensibilidad al ojo humano (con una longitud de onda de 555nm). Cuando el espesor del recubrimiento es demasiado delgado (<139nm), la="" luz="" reflejada="" aparecerá="" de="" color="" marrón="" claro="" y=""> Si es azul, el espesor del recubrimiento es demasiado grueso (> 139nm).

El propósito del recubrimiento es reducir el reflejo de la luz, pero no es posible hacerlo sin reflejar la luz. La superficie de la lente también siempre tiene el color de permanencia, pero sigue siendo el color que es el mejor, en realidad no tiene un estándar, básicamente con la persona a quien le gusta el color en el presente, dale prioridad, más para el departamento de color verde.

También encontramos que la diferencia de curvatura del color residual en las superficies convexas y cóncavas de la lente también hace que la velocidad de recubrimiento sea diferente. Por lo tanto, la parte central de la lente es verde, mientras que la parte del borde es de color rojo violeta claro u otros colores.

3) tecnología de película antirreflectante

El recubrimiento orgánico de la lente es más difícil que las lentes de vidrio. El material de vidrio resiste altas temperaturas por encima de 300 ° C, y las lentes orgánicas serán amarillas cuando se superen los 100 ° C, y luego se descomponen rápidamente.

Puede usarse para lentes de vidrio sin el material de la membrana de reflexión utilizado fluoruro de magnesio (MgF2), pero como resultado del recubrimiento de fluoruro de magnesio, el proceso debe estar bajo el ambiente a más de 200 ° C, de lo contrario no se puede colocar en la superficie de la lente, por lo que Las lentes orgánicas no lo usan.

Después de la década de 1990, con el desarrollo de la tecnología de recubrimiento al vacío, la combinación de capa de película y lente se mejoró mediante el uso de la tecnología de bombardeo con haz de iones. Los materiales de óxido de metal de alta pureza, como el óxido de titanio y la circonia, se pueden preparar mediante un proceso de evaporación y recubrir la superficie de la lente de resina.

A continuación se presenta una introducción de la tecnología de recubrimiento antirreflectante para lentes orgánicas.

1) Preparación antes del recubrimiento.

La lente debe limpiarse previamente antes de recibir el recubrimiento, lo cual es muy exigente y hasta el nivel molecular. En el tanque de limpieza, varias soluciones de limpieza se colocan por separado y se usan ondas ultrasónicas para mejorar el efecto de limpieza. Cuando se limpia la lente, se coloca en la cámara de vacío. En este proceso, se debe prestar especial atención para evitar que el polvo y la basura en el aire se adhieran a la superficie de la lente. La limpieza final se realiza en la cámara de vacío, y se debe tener especial cuidado para evitar el polvo y la basura del aire. antes de adherirse a la superficie de la lente. La limpieza final se lleva a cabo antes de colocar la placa en la cámara de vacío. La pistola de iones colocada en la cámara de vacío bombardeará la superficie de la lente (por ejemplo, con iones de argón). Una vez finalizado el proceso de limpieza, se recubrirá la película antirreflectante.

2) recubrimiento al vacío

El proceso de evaporación al vacío puede garantizar que el material de recubrimiento puro esté recubierto en la superficie de la lente, y la composición química del material de recubrimiento se puede controlar estrictamente durante el proceso de evaporación. El proceso de evaporación al vacío puede controlar el espesor de la película con precisión y alcanzar la precisión.

3) firmeza de la película

Para los anteojos, la firmeza de la capa de película es muy importante. El índice de calidad de la lente incluye anti-desgaste, anti-cultivo y anti-temperatura. Por lo tanto, hay muchos métodos de prueba químicos y físicos específicos para probar la calidad de la resistencia de la película de la lente recubierta bajo la condición de uso del usuario. Estos métodos de prueba incluyen : prueba de agua salada, prueba de vapor, prueba de agua desionizada, prueba de fricción de terciopelo de acero, prueba de disolución, prueba de adhesivo, prueba de diferencia de temperatura y prueba de humedad, etc.

Iii.

3. Película antiincrustante (película superior)

(1) principio

Una vez que la superficie de la lente está cubierta con una película antirreflectante de múltiples capas, la lente es especialmente propensa a las manchas, lo que dañará el efecto antirreflectante de la película antirreflectante. Bajo el microscopio, se puede encontrar que la capa de película antirreflectante tiene una estructura porosa, de modo que el aceite es particularmente fácil de infiltrar en la capa de película antirreflectante. La solución es recubrir la película superior anti-aceite y resistente al agua en la capa anti- Capa de película de reflexión, que debe ser muy delgada para que no cambie las propiedades ópticas de la película antirreflectante.

(2) tecnología

Los materiales de la película antiincrustante son principalmente fluoruro, existen dos métodos de procesamiento, uno es el método de inmersión, uno es el revestimiento al vacío y el método más común es el revestimiento al vacío. El método más comúnmente utilizado es el recubrimiento al vacío. Cuando se termina la película antirreflectante, se puede colocar fluoruro sobre la película reflectora mediante un proceso de evaporación. La película antiincrustante puede cubrir la capa de película antirreflectante porosa y puede reducir el área de contacto. de agua y aceite con la lente, para que las gotas de aceite y agua no se adhieran a la superficie de la lente, por lo que también se llama película impermeable.

Para las lentes orgánicas, el tratamiento ideal del sistema de superficie debería ser una película compuesta que incluya película antidesgaste, película antirreflectante multicapa y película antiincrustante de película superior. En general, el espesor del recubrimiento de la película antidesgaste es el más grueso, alrededor de 3-5 mm, el espesor de la película antirreflectante de capas múltiples es de aproximadamente 0.3um, y el recubrimiento de cera anticontaminación más delgado en la capa superior es de aproximadamente 0.005- 0.01 mm. Tomar crizal, una película compuesta de una compañía francesa, por ejemplo, la película antidesgaste con organosilicio se aplica primero en la base de la película de la lente. Luego, la tecnología IPC se utiliza para realizar una limpieza previa del recubrimiento reflectante con bombardeo de iones. Después de la limpieza, se utilizaron zirconia de alta dureza (ZrO2) y otros materiales para el recubrimiento al vacío de una capa de película antirreflectante multicapa. Finalmente, la película superior con un ángulo de contacto de 110 está revestida. El desarrollo de la tecnología de película compuesta muestra que el tratamiento de la superficie La tecnología de la lente orgánica ha alcanzado una nueva altura.

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