Способ изготовления оптического поглощающего фильтра

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(61) Дополнительное к авт. свид.вуМ - (22) Заявлено 10,02.75(22104110/1 присоединением за асударстеенный камит Совета Минпетроа ССС по делам изобретений и открьций23) П тет 3) УДК 621 372 852 5(088 8) ь 31 .06.77 3) Бюл ликовано 25.08,7 Дата опубликован исания 2) Авторы изобретени) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ПОГЛОЩАЮШЕГО ФИЛЬТРА я толщипленку, точке его по ой пленки, В саждают на ости о ределяетсразующеевакууме.точках регути потока приборост элемента ению, а точнееприборов, и можсоздании устро к оптическимет быть испольше ство, одложку лщи- руют нки тдельн зовано при значенных ств, предная интенсивно- данному закону либо изменением плотносва, осаждаемого на разлиложки, либо меняя длителния. гулирова ока по з ные участки подность осаждетовог сти ИзвестньЫх по изм нного распределения получения стока сукта (конц ропускания уют экранир относительноодложки 1 и 2 дельных э новных узллощающий ф При рабоультат искавязанными няется вдолзакону. Отбуемого ра ные экрань достаточно пускания заввсего приб ки для того,независимого ее фильтния нескольк резульсильноента я на прозиз стекла,а, например тат, полученискажается н ачную подложку, чпленки поглошающег о вещес е фильт онденсац ждаемого материала ь 25 металл ропус аждои верх ности. Изобретение относится к оптическом устройства, с помощью кото- нению интенсивности лучистого ят о параметрах исследуемого обънтрация, температура, положение лементов ит.п.). Одним из осв таких устройств является погильтр, пропускание которого меь его поверхности по заданному точности воспроизведения трепределения коэффициента происит погрешность измерения Обычно оптические поглощаю изготовляют путем нанесени о поверхности детали испольующие маски, вращающиеся е с масками достигнутыи режается краевыми эффектами,с залетом вещества за подвижкоторыеустанавливают наольшом расстоянии от подложчтобы обеспечить воэможность одновременного перемх масок. Кроме тогоый с помощью масок,епостоянством коэффицЭто связано с неравномерным нагревомразличных участков подложки. В тех местах,которые в процессе напыления большее время экранированы от осаждения, нагревменьше, и, наоборот, в открытых длительное время участках нагрев более значительный. Коэффициент конденсации сильно зависит от температуры подложки. С увеличением температуры коэффициент падает, а суменьшением - растет, ЮЭти недостатки оказывают меньшее влияние, когда в процессе напыления контролируют пропускание подложки с наьосимымслоем поглошающего материала,Известны способы изготовления оптичес- цкого фильтра путем нанесения в вакуумес помощью подвижных масок на подложкупленки, имеющей переменную по поверхности подложки толщину, с одновременным определением по показаниям регистрирующего яОприбора (фотометра) с помощью зондирующего луча пропускания подложки с наносимымпокрытием (З . Зондирующий луч в этомслучае направляют на контрольный образецсвидетель, толщина осаждаемой пленки на Икотором равна суммарной толщине, соответствующей нанесению покрытия за все времяизготовления фильтра.Работа с образцом-свидетелем предполагает наличие неизменной во времени плотности потока осаждаемого вещества и постоянного коэффициента конденсации в различных точках поверхности подложки. Однако обычно эти условия не выполняются, поэтому распределение толщины пленки отли- Збчается от заданного. Кроме того, на точность получения фильтра с требуемыми параметрами при изготовлении его известнымспособом существенное влияние оказываюткак указывалось выше, залет вещества и 40Непостоянство коэффициента конденсации.Другим недостатком известного способаИзготовления фильтра с переменным по поверхности коэффициентом пропускания является большая сложность перестройки всей 45системы с одного вида продукции на друГой. Особенно это сложно делать, когдаНриходится переходить с изготовления фильтра,ЯМеюшего один закон изменения пропускания,Например линейный, на другой, например, ф 0экспоненциальный. В этом случае необходимо рассчитывать новые условия перемещения масок, менять их конфигурацию. Затем экспериментально корректировать и тои другое, чтобы, хотя бы частично учесть Мснижающие точность факторы, о которых гсВорилось выше, Однако достигнуть достаточно высокой степени компенсации погрешностей практически не удается, так какфакторы, которые приходится компенсиро вать, существенно зависят от условий нанесения пленки (темп нанесения количествавещества на испарятелях и т.п.).Цель изобретения - повышение точностиполучения заданного распределения коэффициента пропускания по поверхности оптического поглощающего фильтра.Для этого по предлагаемому способу одновременнос точкой изготавливаемого фильтра просвечивают зондирующим лучом установленные наА подложкой со стороны, противоположной пленке, оптический элемент с пропусканием в каждой точке, обратно пропорциональным заданному коэффициенту пропусканиясоответствующей точки фильтра, последовательно экранируют от попадания наносимогоматериала участки фильтра, в которых пленка достигает толщины, соответствующей постоянному значению показания регистрирующего прибора фотометра, при этом операцию просвечивания начинают с края оптического элемента, иглеюшего наименьшеепропускание.На чертеже изображена зависимость коэффициентов пропускания Т от координаты 0линейного поглощающего оптического фильтра и оптического элемента - технологического поглощающего фильтра,Фильтр .изготовляют путем нанесения в вакууме на подложку пленки .из поглощающегоматериала. Чаше всего в качестве такого материала используют металлы, например платину, никель, хром и т.д.Пленка имеет переменную по поверхности подложки толщину,величина которой в каждой точке с координатойопределяется заданным коэффициентом пропускания Т ( 1 ). Вещество, образукщее пленку, можно наносить различными методами, например термическим испарениемлибо катодным распылением.Подложку закрепляют в оправе, котораяможет перемешаться от привода, расположенного вне камеры, Перемещение производится по направлению изменения величины коэффициента пропускания фильтра, т.е. при изготовлении линейного фильтра его перемещают по прямой,при изготовлении кругового оправу с подложкой поворачивают вокруг оси фильтра.В процессе напыления фильтр перемещают так, чтобы та его часть, в которой достигается требуемое значения коэффициентапропускания, заходила за край экрана, запю,шающего от дальнейшего попадания материала, образующего пленку. Экран располагают на Минимально возможном расстоянии отподложки. Над подложкой со стороны, противоположной наносимой пленке, устанавливают оптический элемент, имеющий вдольВаправления перемещения такой же размер, 525906как и изготавливаемый фильтр. Оптическийэлемент закрепляют в той же оправе, чтои фильтр.О достижении требуемой толщины пленкисудят по показаниям регистрирующего прибора фотометра. Осветительная система фотометра формирует узкий зондирующий луч,с помощью которого просвечивают подложку с наносимой пленкой вблизи края экрана.Вместе с данной точкой изготавливаемого 10фильтра просвечивают расположенную надней точку оптического элемента. Поэтомув каждый момент нанесения пленки показание ф регистрирующего прибора пропорционально произведению коэффициентов пропу- Эскания изготавливаемого фильтра Тф и оптического элемента Т;, в точках, которыеодновременно просвечивают зондирующимлучом,Оптический элемент выполнен так, что 20величина Т ( 1 ) для каждой его точкисвязана с заданным значением Т, ( Г )соответствующей точки фильтра, имеющейкоординату , соотношениемТ (3) Т (3 - СотэФ И)ИНапыление наччнают, когда вся рабочая часть подложки не экранирована от залета вещества, а точка оптического эле мента, расположенная вблизи края экрана, 30 имеет наименьшее пропускание. Вещество образующее поглощающую пленку, наносят непрерывно. При этом оправу вместе в закрепленными в ней фильтром и оптическим элементом перемещают так, чтобы величина 85 отсчета ф все время, пока происходит напыление, оставалась постоянной, Выбирая величину ф, регулируют, не нарушая закона изменения пропускания фильтра, отношение между максимальным и минимальным зна чениями коэффициента пропускания в пределах изготавливаемого образца.Оптический элемент можно выполнить поразному, например в виде диафрагмы, световой размер которой меняется вдоль нап равления изменения коэффициента пропускан я. В этом случае максимальный световой размер диафрагм должен быть меньше диаметра луча, а распределение светового потока в сечении пучка должно быть рав- З 0 номерным.Наиболее удобно выполнять оптическии элемент в виде технологического поглошающего фильтра, коэффициент пропускания То ( 8 ) которого в каждой точке обратно пропорционален коэффициенту пропускания Т, ( Я ) изготовляемого фильтра, Технологический фильтр можно изготовить как нанося на подложку пленку металла, так и вырезав его из массивного п 1 оф-цощающего материала, на пример нейтрального стекла, либо сформировав из затвердевающего со временем окрашенного вещества, например желатины или полимерной смолы.Предпагаемый способ изготовления был испытан при получении линейных фильтров, из платины и палладия. Размеры подложки 25 х 11 мм. Пропускание фильтра меняется вдоль длинной стороны: 8=1-;23 мм. Изготавливались фильтры, пропускание которых должно было меняться по законам Т =МР И:0,015 иК =0,04: Т,=1 х =0,05 и х =0.25.В качестве примера на чертеже приведены оптические параметры фильтра, заданная характеристика которого Тф = 0,04(; показана прямой 1. Измеренные значения коэффициентов пропускания представлены точками, Кривая 2 относится к технологическому поглошающему фильтру - оптическому элементу, с помощью которого производилось изготовление. фильтр получают путем нанесения пленки палладия методом термического испаре ния, Палладий в виде полоски металла шириной 2,5 мм и толщиной 0,5 мм наматывают на семивитковую вольфрамовую спираль, свитую из четырех проволок, диаметром 0,6 мм каждая. Испарение произво дится в вакууме к 10 мм рт.ст., ток накала испарителей порядка 90 А. Зондирующий луч имеет круглое сечение диаметром 0,25 мм. Расстояние от центра испарителя до подложки в месте зондирования 200 мм а расстояние от испарителей до плоскости расположения подложек 180 мм. Одновременно в подвижную оправу устанавливают три подложки, Средняя подложка просвечивается зондирующим. лучом. Зазор между подложкой и краем экрана О, 1 мм, Помере нанесения пленки все подложки одновременно экранируются. Напыление занимает около 5 мин, У полученных фильтров отклонение значения коэффициента пропускания от заданного в любой точке менее 1%,Предлагаемый способ изготавления оптического поглошающего фильтра по сравне. нию с известным имеет следующие преимушества.Повышается точность получения фильтра с заданным распределением пропускания оптической плотности по поверхности, так как контроль в данном случае производится непосредственно по изготавливаемому образцу и тем самым исключается влияние нестабильности режимов напыления,Время переналадки оборудования с производства одного вида фильтра на другой и отработки условий нанесения занимаетне более трех дней, При применении известного способа на это требовалось до двух месяцев.Существенно упрощается процесс производства и понижаются требования к стабильности технологических режимов. Это позволяет снизить разряд работ с 5-6 до 3-4, а также повысть производительность установки и коэффициент использования материалов, потому что стало возможным реже 10 загружать испаритель новым наносимым веществом.Появляется возможность автоматизациипроцесса.1 бформула изобретенияСпособ изготовления оптического поглощающего фильтра путем нанесения в вакууме на подложку пленки, имеющей переменную по поверхности подложки толщину и выполненной из поглощающего материала например металла, с одновременным определением по показаниям регистрирующего прибора фотометра с помощью зондирующего луча пропускания подложки, с наносимым покрытием, от л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности получения заданного распределения коэффициентапропускания по поверхности, одновременно с точкой изготавливаемого фильтра просвечивают зондирующим лучом установленный над подложкой со стороны, противоположной пленке, оптический элемент с пропусканием в каждой точке обратно пропорциональным заданному коэффициенту пропускания соответствующей точки фильтра,последовательно экранируют от попаданиянаносимого материала участки фильтра, вкоторых пленка достигает толщины, соответствующей постоянному значению показания регистрирующего прибора фотометра,при этом просвечивание начинают с краяоптического элемента, имеющего наименьшее пропускание,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1.АррР,Ор 1 1965, 4,8, с. 977525906 Ю М д 7 акаэ 860/21 Тираж 654 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министрпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4 СССР Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проек Составитель В. ВанторинРедактор Т. Иванова Техред М. Левицкая Корректор С Болдиж