بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش تاثیر افزایش زاویه زیر لایه بر روی ضریب شکست، ضریب خاموشی و درصد عبور لایه های نازک منیزیم فلوراید ساخته شده توسط روش لایه نشانی تبخیر فیزیکی برروی زیر لایه شیشه بررسی شده است. طراحی نرمافزاری توسط نرم افزار مکلئود - Macleod - انجام شد. فرآیند لایه نشانی در ضخامت 280 نانومتر برروی سه نمونه شیشه ای که در زاویه های 85 ، 55 و 0 درجه انجام شد. با استفاده از دستگاه UV-Vis درصد نور عبوری در بازه400 nmتا 1200nm اندازه گیری شد که با بررسی نمودار ها با افزایش زاویه فرود درصد نور عبوری افزایش پیدا می کند.
مقدمه
گستره عملکرد طیفی بسیاری از سامانههای اپتیکی نظیر سامانههایی که به منظور مراقبت و نظارت به کار میروند، در ناحیه فرابنفش قرار دارد. بیشتر لنزها و پنجرههایی که در گسترەی فرابنفش شفاف هستند و در این گونه سامانهها مورد استفاده قرار میگیرند، دارای ضریب شکست بالا هستند و بنابراین بخش زیادی از تابش فرودی را بازتاب میکنند 2]و.[1 معضل کاهش عبور در سامانههای اپتیکی به دلیل این انعکاس بالا، توسط پوششهای نابازتابنده حل میشود، این پوششها میتوانند به صورت تکلایه، دولایه و چندلایه طراحی و ساخته شوند.[2]
ضریب شکست هوا و لایه و بستره در بالا شرط کمینه بازتاب در تک لایه نابازتابنده است. برای چندلایهایهای نابازتابنده نیز به همین ترتیب عمل میشود 3[3] پوششهای نابازتابنده بر روی مواد به روشهای مختلفی مثل سل- ژل، رسوب فیزیکی بخار - PVD - و رسوب شیمیایی بخار - CVD - به منظور کاهش بازتاب سطح و افزایش عبور استفاده میشوند که کاربرد فراوانی در زمینههای اپتیکی و الکترواپتیکی مثل سلولهای خورشیدی و دیودهای مادون قرمز دارند .[4]
انعکاس فرنل باعث کاهش شدت نور عبوری از شیشه یا لنز می شود بطور یک مثال که نیاز به لایهنشانی نابازتابنده در ناحیه فرابنفش احساس میشود میتوان تلسکوپهای فضایی را نام برد که نیاز به آشکارسازی پرتوهای کیهانی - طول موج300-400 نانو متر - در اتمسفر دارد. در این پژوهش لایههای منیزیم فلوراید MgF2 به عنوان تک لایه نابازتابنده بر روی زیرلایه شیشه طراحی و در سه زاویه صفر و 55 و 85 درجه با روش لایهنشانی تبخیر فیزیکی لایهنشانی شد.
طراحی
در مقاله پیش رو با استفاده از نرم افزار Essential Macleod - نرمافزاری جامع برای طراحی و بررسی لایههای اپتیکی - طراحی تک لایه منیزیم فلوراید انجام شد. در این نرمافزار کمیتهای مورد بررسی - درصد عبور و بازتاب - با بهینه سازی ضخامت تعیین می شود. این نرمافزار بر پایه تحلیل ماتریسی که یک ماتریس 2×2را به یک لایه نسبت میدهد بنا شده است. این طراحی توسط روش simplex و طی چندین مرحله بهینهسازی شد. طول موج مرجع طراحی 10 میکرومتر است. ضخامت طراحی 280 نانومتر در نظر گرفته شد. نمودار درصد عبور بر حسب طول موج بهدست آمده توسط نرم افزار در شکل 1 آورده شده است.
فرآیند ساخت
این طرح به روش لایهنشانی بخار فیزیکی - - PVD جهت بررسی خواص اپتیکی لایه نازک منیزیم فلورید لایهنشانی شد. ابتدا زیرلایههای شیشه با استفاده از آب مقطر و صابون به مدت 15 دقیقه و سپس توسط استون به روش التراسونیک شستشو داده شدند. منیزیم فلورید با خلوص 99/999 درصد توسط بوته مولیبدنیوم تبخیر شد و روی زیرلایه شیشه لایهنشانی شد. لایهنشانی در فشار اولیه 1×10-5 میلی بار انجام شد. نرخ انباشت 4nm/s ودمای زیر لایه دمای اتاق انتخاب شد و ضخامت لایه 280nm توسط بلور ضخامت سنج کوارتز کنترل شد.
