铝合金基底银系高反射膜的设计制备与性能研究

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铝合金基材在新时代科技高速发展的背景下有着广泛的应用,其高反射特性作为主要的镜面材料在军事打击、民用监测方面发挥着显著的优势。但铝合金材料因加工后存在刀纹导致表面粗糙度比较大,一定程度上影响了光学效果,且在可见光到红外范围反射率不如银,要制造反射率更高的光学系统,考虑在铝合金6061表面沉积高反射复合银膜以提高反射率。为了达到合适的反射率指标,对不同表面质量的基底进行银系高反射膜的沉积,以反馈铝合金加工的指标;同时为了提高反射率效果,在传统的电子束蒸发制备工艺的基础上,对银膜沉积完成后采用了Ar+轰击微加工银膜表面的方式以平整刀纹带来的凸起晶粒。本文通过光学设计软件,设计了不同的高反射膜系进行仿真对比,分析了各膜层厚度、电介质膜光学性能、倾斜入射给反射率效果带来的影响。对反射率最优的设计采用电子束蒸发的方式进行了制备。检测了不同沉积和轰击条件下各基底样本的表面粗糙度、表面晶粒形貌和反射率情况,并对其原理进行了深入分析。通过反射率与晶粒形貌等的对比分析,发现未轰击时,蒸发速率高的银系膜反射率更高,Ar+轰击银膜表面可以起到平滑表面晶粒,但同时会凸显基底表面的刀纹,此两者对反射率的效果是矛盾的。其改善效果受制于银的蒸发速率,Ar+轰击仅对速率为15?/s的银系高反射膜存在明显的反射率改善。同时反射率要求对铝合金的加工要求比较宽容,表面粗糙度为0.029μm的样本已经能满足反射率要求。
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