Семейства покрытий легко перепутать, потому что все они — тонкоплёночные стеки, получаемые в одних и тех же камерах. Различает их функция: одни максимизируют проходящий свет, другие убирают полосу, третьи создают цвет, четвёртые защищают подложку от внешней среды. Эта матрица показывает, как выбирать между ними и какие числа должны попасть в спецификацию.
Руководства для покупателей на практике
В этой статье собраны практические рекомендации, которые мы даём чаще всего, когда клиенты просят нас подобрать спецификацию для этого ассортимента, вместе с числами, обосновывающими каждую рекомендацию.
Просветляющие покрытия: больше света, меньше бликов
Просветляющее покрытие существует, чтобы уменьшить отражение на поверхности. Непокрытое оптическое стекло отражает примерно четыре процента на грань, поэтому двустороннее окно теряет почти восемь процентов света и при этом даёт паразитные изображения, которые пользователь замечает первыми. Однослойное покрытие из фторида магния доводит каждую поверхность примерно до полутора процентов; широкополосный многослойный стек опускается ниже половины процента, а в прецизионной работе — ниже четверти процента. Задайте полосу, среднее и наихудшее отражение, дымку и допустимый цвет остаточного отражения. В большинстве систем вторая поверхность вносит не меньше отражённого света, чем первая, поэтому спецификация, где покрыта только одна грань, отказывается от большей части доступного улучшения.
Покрытия ИК-отсечки: отделение видимого света от ближнего инфракрасного
Кремниевые сенсоры чувствительны к ближнему инфракрасному свету, который иначе размывал бы цвет. Покрытие ИК-отсечки отражает эту полосу интерференционным стеком, сохраняя деталь холодной и переход крутым — обычно 10 - 30 нанометров — при пропускании в видимой области выше 90 процентов и блокировке от OD2 до OD4. Загвоздка в угле: граница смещается в сторону коротких волн с ростом угла падения, поэтому широкоугольной системе нужно либо более широкое окно перехода, либо поглощающий элемент, либо ослабление допуска на цвет по полю. Задайте длину волны отсечки, глубину блокировки, крутизну границы и, прежде всего, угол падения, при котором измеряется кривая.
Цветные и дихроичные покрытия: создание длины волны, а не её удаление
Цветные фильтры, сделанные покрытием, а не окрашиванием, сохраняют свой цвет навсегда, потому что органического красителя, который мог бы выгореть, в них нет. Конструкция задаёт полосу пропускания, переход и уровень блокировки вне полосы, и тот же процесс позволяет разместить несколько цветов на одной пластине или напечатать логотип заданным цветом. Допуск делится на две системы: спектральный, обычно плюс-минус пять нанометров по доминирующей длине волны и два нанометра по прецизионной границе, и геометрическое совмещение, обычно плюс-минус 0.05 mm для деталей с рисунком. И то, и другое должно быть на чертеже вместе с апертурным углом и максимальным потоком, который увидит деталь.
Покрытия для кварцевых, сапфировых и ИК-окон
Окна в ультрафиолете, в мощных лазерных трактах или в среднем инфракрасном диапазоне строят на материалах, которые ведут себя иначе, чем обычное оптическое стекло. Плавленый кварц пропускает примерно от 185 нанометров и выдерживает высокую энергию лазера; сапфир добавляет твёрдость и доходит примерно до 4.5 микрометра; германий, кремний и селенид цинка закрывают тепловые полосы. Покрытия на таких подложках должны управлять поглощением, а не только отражением, потому что поглощённая энергия превращается в тепло, а тепло — в смещение фокуса. Задайте порог лазерного повреждения на рабочей длине волны и длительности импульса и подтвердите его на контрольных образцах из той же партии материала, а не полагайтесь на один сертификат.
Функциональные покрытия для долговечности и внешней среды
Функциональный стек — лишь половина спецификации; внешняя поверхность решает, как деталь поведёт себя в эксплуатации. Твёрдые оксидные слои проходят испытания на истирание карандашом и стальной ватой, что важно на любой поверхности, к которой прикасается пользователь. Гидрофобные и олеофобные верхние слои заставляют дождь и отпечатки пальцев скатываться, а не размазываться, и их обычно задают вместе с краевым углом смачивания выше 100 градусов и показателем стойкости к истиранию, потому что слой расходуется при протирании. Антистатические слои снижают притяжение пыли там, где важна чистота, а барьерные слои предотвращают миграцию щелочей во влажной среде на подложках, содержащих щелочи.
Согласование покрытия с применением
Порядок выбора, который надёжно работает: определить полосу, которую система должна пропускать, определить полосу, которую она должна блокировать, решить апертурный угол, а затем выбрать семейство покрытия, удовлетворяющее всем трём при приемлемой стоимости. И только после этого имеет смысл выбирать подложку, потому что подложка меняет эффективную оптическую толщину каждого слоя. Повторяющиеся ошибки — использование просветления только для видимой области в системе, работающей ещё и при подсветке 850 нанометров, использование дихроичной ИК-отсечки перед широкоугольным объективом и покрытие только одной грани, когда задняя поверхность является основным источником бликов. Каждая из них — ошибка спецификации, а не производства, и каждая снимается тем, что применение записано в чертёж.
Данные для выбора одним взглядом
| Параметр | Типичное значение | Примечания |
|---|---|---|
| Отражение на поверхность | R ≤ 0.5 % в среднем, достижимо R ≤ 0.2 % | 420 - 680 nm |
| Прирост пропускания | до 99 % при одностороннем, > 99 % при двустороннем | Против 92 % у непокрытого B270 |
| Варианты полос | 400-700, 400-1100, 900-1700 nm, двухдиапазонное | Широкополосное или настроенное |
| Подложка | B270, ultra-clear, боросиликат, кварц, акрил | 0.5 - 12 mm |
| Дымка | ≤ 0.3 %, обычно ≤ 0.1 % | Измеритель дымки |
| Истирание | Твёрдость по карандашу 9H, стальная вата 0000 — проходит | Стёкла из твёрдых оксидов |
| Адгезия | Тест скотчем 4B или лучше | Решётчатый надрез |
| Внешние воздействия | Влажность 85/85, соляной туман, стойкость к УФ | Есть марки для наружного применения |
| Рисунок покрытия | По всей поверхности, только апертура или по маске | Запас 0.5 - 1 mm типично |
Часто задаваемые вопросы
Какого отражения реально достигает AR-покрытие?
Менее 0.5 процента в среднем на поверхность — рутина, а менее 0.2 процента достижимо по видимой области при многослойном стеке. Общее пропускание выше 99 процентов возможно, когда покрыты обе поверхности.
Покрывать одну сторону или обе?
Обе, когда позволяет бюджет. Непокрытая задняя поверхность обычно отражает столько же света, сколько убирает покрытие на передней, поэтому, оставляя её голой, вы отказываетесь от большей части выигрыша и часто получаете заметное паразитное изображение.
Насколько покрытие долговечно на сенсорном экране?
Стёкла из твёрдых оксидов проходят испытание карандашом 9H и истирание стальной ватой 0000, а для стойкости к отпечаткам пальцев можно добавить верхние слои. Долговечность при ежедневном воздействии кожного жира обычно ограничивает способ очистки, а не покрытие.
Нужно коммерческое предложение на руководства для покупателей?
Пришлите чертёж, целевую спецификацию или требования к покрытию — оптический инженер ответит в течение 24 часов, указав цену и срок поставки.
Запросить предложение Написать инженеру