Способ изготовления светофильтров

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Государственное научное учреждение Инстиут прикладной оптики НАН Беларуси Учреждение образования Могилевский государственный университет имени А.А.Кулешова(72) Авторы Гусев Сергей СилычКабаев Михаил МаксимовичМалащенко Игорь Сергеевич Старовойтов Леонид Евгеньевич(73) Патентообладатели Государственное научное учреждение Инстиут прикладной оптики НАН Беларуси Учреждение образования Могилевский государственный университет имени А.А.Кулешова(57) Способ изготовления светофильтров на основе полимерных материалов, заключающийся в обработке исходного материала, отличающийся тем, что в качестве исходного материала используют пленку полиэтилентерефталата, которую обрабатывают путем бомбардировки ионами аргона, энергия которых лежит в пределах 50175 кэВ, с дозой облучения от 1014 до 1016 ион/см 2. 5986 1 Изобретение относится к технологии получения оптических элементов, в частности к способам изготовления фильтров на основе тонких пленок, и может быть использовано для изготовления входных окон фотоприемников, оптических клиньев и линеек, стекол очков, ослабляющих фильтров и т.д. Известен способ изготовления тонкопленочных фильтров (см. А.с. СССР 108471102 В 5/20). По данному способу фильтр получают путем нанесения пленки фильтра на полимерную подложку с последующим стравливанием последней путем облучения вакуумным ультрафиолетовым излучением со стороны, свободной от фильтра. Способ осуществляют, например, следующим образом. Вначале пленку фильтра (ультратонкий слой меди) наносят на полимерную подложку. Затем эту подложку со стороны, свободной от пленки фильтра, облучают пучком вакуумного ультрафиолетового излучения с длиной волны от 115 до 120 нм. Однако указанный способ обладает рядом недостатков. Во-первых,требуется отдельный контроль толщины пленки фильтра, что усложняет способ. Во-вторых,полученные фильтры не обладают достаточной механической прочностью. В-третьих, отсутствуют данные о связи способа получения фильтров с их оптическими свойствами. Известен также способ получения тонкопленочных фильтров, включающий нанесение пленки фильтра на массивную подложку, которая, в свою очередь, покрыта промежуточным слоем, с последующим растворением этого слоя (Физика тонких пленок / Под ред. Хасса. М. Мир, 1977. - Т. 2. - С. 68-73). Недостатком способа является его сложность и трудоемкость. Из известных наиболее близким по технической сущности к заявляемому является Способ изготовления светофильтров (А.с. СССР 1269066 , МПК 02 В 5/22). При этом способе изготовления светофильтров в способный к полимеризации пленкообразующий материал с вязкостью 400-2000 сП вводят спиртовую суспензию коллоидного графита. Введение в суспензию 0,2-6 мас.графита от массы исходного материала обеспечивает соответствующее пропускание светофильтра в спектре видимого диапазона. Посредством вакуумирования удаляют спирт, а затем добавляют в остаток инициатор полимеризации. Полученную смесь размещают между двумя плоскими полированными стеклянными пластинами и проводят фотополимеризацию при определенной освещенности и комнатной температуре. Спустя некоторое время образец освобождают от стеклянных пластин. К недостаткам данного способа относятся довольно сложная технология изготовления, сложность контроля всех параметров при изготовлении, а также механическая непрочность полученных светофильтров. Технической задачей, которую решает настоящее изобретение, является упрощение способа получения нейтральных светофильтров, повышение механической прочности и улучшение оптических характеристик светофильтров. Поставленная техническая задача решается следующим образом исходную полимерную пленку полиэтилентерефталата (ПЭТФ) обрабатывают путем бомбардировки ионами инертных газов, в частности аргона, с дозой облучения от 1013 до 1016 ион/см 2 при энергии ионов от 50 до 175 кэВ. В результате облучения за счет имплантации ионов в приповерхностную область полимера, сопровождающейся разрывом химических связей и обогащением слоя углеродом, в приповерхностном слое пленки формируется фильтрующая область. Толщина фильтрующего слоя, его оптическая плотность и соответственно оптические параметры зависят от режимов бомбардировки. Изменяя мощность и дозу облучения, можно получать фильтры, имеющие различные толщины и оптические плотности фильтрующей области. Примеры конкретного выполнения способа. Пример 1. В качестве исходной использовалась стандартная промышленная пленка ПЭТФ толщиной 100 мкм. Облучение производили ионами аргона на промышленной установке типа Везувий. Энергия ионов - 50 кэВ, доза облучения - 1014 ион/см 2. 2 5986 1 Пример 2. Исходная пленка та же, что и в примере 1. Энергия ионов - 75 кэВ, доза облучения 1016 ион/см 2. Пример 3. Исходная пленка та же, что и в примере 1. Энергия ионов - 175 кэВ, доза облучения 14 10 ион/см 2. В таблице приведены значения оптических плотностей ( 0/) для полученных фильтров. Кривые пропускания таких фильтров приведены на фигуре (спектрофотометр Спекорд). Кривая 1 снята для промышленного нейтрального светофильтра, кривые 2, 3 и 4 - для фильтров по примерам 1, 2 и 3 соответственно. Для образцанефелометрическим методом была проведена оценка относительного изменения рассеяния. По сравнению с исходным образцом индикатриса рассеяния в нормированных единицах не претерпевает никаких изменений, сохраняя свой остронаправленный вид. Было установлено относительно исходного образца изменение степени асиметрии индикатрисы, а именно увеличена энергия рассеяния вперед (зеркальное отражение) по отношению к энергии, прошедшей через фильтр. Спектральной зависимости степени указанного благоприятного зеркального эффекта не установлено. Энергия частиц, кэВ 50 Из приводимых данных видно, что полученные фильтры являются нейтральными, с хорошей стабильностью области пропускания и монотонной зависимостью поглощения от длины волны, что представляется удобным при проведении спектральных исследований, в частности при задании щелевой программы. Критерию нейтральности соответствует сохранение постоянной степени ослабления по спектральному диапазону. Как можно убедиться из приведенных спектров и числовых табличных данных, для каждого из указанных фильтров степень ослабления остается действительно постоянной с допуском 10 во всем спектральном диапазоне. Другими словами, получаемые фильтры спектрально неселективны. Следует отметить, что этому критерию промышленный нейтральный фильтр не соответствует, как это видно из приведенных на рисунке спектров (например, из сравнения кривых 1 и 2). Степень ослабления в нашем варианте задается только режимом облучения, что технологически является самой существенной и единственной процедурой. При значениях энергии ионов ниже 50 кэВ практически не происходит изменения оптической плотности облучаемых пленок в пределах видимого диапазона спектра. При значении энергии ионов больше 175 кэВ происходит сильная деструкция полимера и снижение механической прочности фильтрующей области. Обработка при дозах облучения, меньших 1014 ион/см 2 либо больших 1016 ион/см 2, интереса не представляет, так как получаемые образцы в первом случае отличаются от исходных, а во втором - практически полностью поглощают все излучение. 3 5986 1 Толщина пленки принципиального значения не имеет. Нами были получены оптические фильтры на пленке толщиной 10 мкм. К преимуществам способа можно отнести также высокую механическую прочность фильтра, которая соответствует прочности исходного полимера. Испытания на разрыв образцане показали заметных отклонений в величинах разрывной прочности по сравнению с исходным материалом. Что касается числа изгибов, то для этого фильтра оно в среднем увеличивается на 5-7 . Выбор ПЭТФ в качестве исходного материала при изготовлении фильтров мотивируется,с одной стороны широкой его распространенностью и применением в промышленности,высокой прозрачностью,механической прочностью,стойкостью к истиранию,гидролизностью,химической инертностью,с другой стороны - достигнуть на других полимерах, в частности на политетрафторэтилене, таким простым способом описанных выше положительных эффектов не удалось. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4