Geruza anti-erreflektibo

Geruza anti-erreflektiboa material gardenen tratamendua da, gainazalean islapena kentzeko egiten dena, ahalik eta erreflexu txikiena izan dezan argiak bere gainean eragiten duenean. Horregatik, optikan ere islapenaren aurkako tratamendu gisa ezagutzen da.

Lente edo betaurrekoetako geruza anti-erreflektiboa; goian, inongo tratamendurik gabe, behean, erreflexuen aurkako tratamenduarekin.

Abantailak

Erreflexuak, betaurrekoak edo lenteak islapenen aurka ahalik eta gehien murrizten direnez, irudi bikoitzeko ikusmena ezabatzen da, itsualdiak saihesten dira eta kontrastea handitzen da. Horrela, erabiltzaileak erosotasuna irabazten du, ikusmen lasaiagoa eta garbiagoa izan dezake, begietako nekea gutxituz.

Prozedurak

Beirak islaren aurka tratatzeko hainbat prozesu erabil daitezke:

• Sits-begien efektua: gainazala konfigurazio txikiekin egituratzen denez argiaren uhin-luzeran, islapena murriztu egiten da.

• islapena kentzea: Tratamendu honen bidez, material garden baten geruza bat aplikatzen zaio lentearen gainazalari, errefrakzio-indizea lentearen airearen eta beiraren arteko balioa duena, islatu nahi den argiaren osagaiaren uhin-luzeraren 0,25 zabalerakoa. Baldintza horietan, maiztasun horretako argi erasotzailea beira osora pasatzen da; izan ere, jasaten dituen bi islapenak (bata aireztapen-estalduraren gainazalean eta bestea estaldura-beiraren gainazalean) kontrako fasean daude, eta elkar baliogabetzen dute.

• Errefrakzio-indizea – Batezbestekoa: geruza mehe bat aplikatzen da beira-substratuaren gainean, eta geruza hori errefrakzio-indize baten bidez aukeratzen da, argirik islatzen ez duena.

Teoria

Estaldura ez-islatzailea duen kristal bat, argiaren eraso-angelua 45º eta 0º-koa denean.

Estaldurek efektu optikoak eragiten dituzten bi arrazoi daude: film lodiko efektuak eta film meheko efektuak. Geruza lodien efektuak estalduraren (edo filmaren) gaineko eta azpiko geruzen arteko errefrakzio-indizearen diferentziaren ondorioz sortzen dira; kasurik sinpleenean, hiru geruza horiek airea, estaldura eta beira dira. Geruza lodiko estaldurak ez daude estalduraren lodieraren mende, baldin eta estaldura argi-uhinaren luzera bat baino askoz lodiagoa bada. Geruza mehearen efektuak estalduraren lodiera argi-uhinaren luzera baten laurdena edo erdia denean sortzen dira. Kasu horretan, argi-iturri konstante baten erreflexuak modu suntsitzailean gehitu daitezke, eta, beraz, erreflexuak mekanismo bereizi baten bidez murriztu daitezke. Filmaren lodieraren eta argiaren uhin-luzeraren mende egoteaz gain, geruza meheko estaldurak argiak estalitako gainazalean eragiten duen angeluaren mende daude.

Islapena

Argi-izpi bat ingurune batetik bestera mugitzen den bakoitzean (adibidez, argia beira-zati batean sartzen denean, airean zehar bidaiatu ondoren), argiaren zati bat gainazaletik islatzen da (interfaze gisa ezagutzen dena) bi inguruneen artean. Hori leiho batetik begiratzean ikus daiteke, adibidez, leihoaren aurreko eta atzeko gainazalen isla (ahula) ikus daitekeenean. Islapenaren indarra bi inguruneetako errefrakzio-indizeen erlazioaren araberakoa da, baita gainazalak argi-izpiari egiten dion angeluaren araberakoa ere. Balio zehatza Fresnelen ekuazioak erabiliz kalkula daiteke.

Argiak interfazearekin eragin normalean topo egiten duenean (gainazalarekiko perpendikularrean), islapen-koefizienteak edo R erreflektantziak adierazten du argiaren intentsitatea:

$R=\left({\frac {n_{0}-n_{S}}{n_{0}+n_{S}}}\right)^{2},$

non n₀ eta n_S baitira, hurrenez hurren, lehen eta bigarren ingurunearen errefrakzio-indizeak. R-ren balioa 0tik (islapenik gabe) 1era (islatutako argi guztia) aldatzen da, eta, eskuarki, ehuneko gisa adierazten da. R-ren osagarria transmisio-koefizientea da, edo transmitantzia, T. Xurgapena eta sakabanaketa kontuan hartzen ez badira, T balioa beti 1 - R da. Hala, I intentsitateko argi-izpi batek gainazalean eragiten badu, RI intentsitateko izpi bat islatu egiten da, eta TI intentsitateko izpi bat ingurunera transmititzen da.

Gainazal estali eta estali gabearen islapena eta transmisioa.

Argi ikusgaiaren kasu sinplifikatuaren kasuan, airetik ( n₀ ≈ 1) beira komunera (n_S ≈ 1.5) bidaiatuz, R-ren balioa 0,04 da, edo %4, erreflexio bakar batean. Orduan, gehienez argiaren %96 ( T = 1 - R = 0,96) beirara sartzen da, eta gainerakoa gainazaletik islatzen da. Islatutako argi-kantitateari islapen bidezko galera deritzo.

Erreflexu anitzen eszenatoki zailenean, esan dezagun leiho batetik doan argiarekin, argia islatu egiten da, bai airetik beirara pasatzen denean, bai leihoaren beste aldean, beiratik airera pasatzen denean. Galeraren tamaina berdina da bi kasuetan. Argiak, halaber, gainazal batetik bestera erreboteak egin ditzake hainbat aldiz, eta zati bat islatu eta transmititzen da hura egiten duen bakoitzean. Guztira, 2 R / (1 + R ) da islapen konbinatuko koefizientea. Aireko beirari dagokionez, %7,7 inguru da.

Rayleighen filma

Lord Rayleigh-ek ikusi zuenez, beiraren azalean film mehe batek erreflektibitatea murriztu dezake. Efektu hori azaltzeko, airearen (n₀ indizea) eta beiraren (n_S indizea) artean n₁ errefrakzio-indizea duen material-geruza mehe bat irudika daiteke. Argi-izpia bi aldiz islatzen da orain: bat gainazaletik, airearen eta geruza mehearen artean, eta, berriro ere, geruza-beira interfazetik.

Aurreko ekuaziotik eta errefrakzio-indize ezagunetatik abiatuta, bi interfazeen erreflektibitateak kalkula daitezke, R₀₁ eta R_1S, hurrenez hurren. Beraz, interfaze bakoitzeko transmisioa T₀₁ = 1 - R₀₁ eta T_1S = 1 - R_1S da. Beraz, beiraren guztizko transmitantzia T_1ST₀₁ da. n₁-en balio batzuetarako balio hori kalkulatzeko, geruzaren errefrakzio-indize hoberenaren balio partikular bati bi interfazeen transmitantzia berdina da, eta hori beiraren transmitantzia maximo totalari dagokio.

Balio optimo hori inguruko bi indizeen batez besteko geometrikoak ematen du:

$n_{1}={\sqrt {n_{0}n_{S}}}.$

Beiraren adibiderako ( n_S ≈ 1,5), airean ( n₀ ≈ 1,0 ), errefrakzio-indize optimo hori n₁ ≈ 1,225 da.

Interfaze bakoitzaren islapen-galera %1,0 ingurukoa da (%2,0ko galera konbinatua), eta T_1S T₀₁ transmisio totala %98koa, gutxi gorabehera. Beraz, airearen eta beiraren arteko estaldurak erdira jaits dezake islapenaren ondoriozko galera.

Interferentzia-estaldurak

Islapenaren aurkako estaldura bat eratzeko bitarteko geruza bat erabiltzea seinale elektrikoen inpedantzia egokitzeko teknikaren antzekoa dela esan daiteke. (Antzeko metodo bat erabiltzen da zuntz optikoaren ikerketan, non, batzuetan, indizea berdintzeko olio bat erabiltzen baita aldi baterako barne-islapen osoa gainditzeko, argia zuntz baten barruan edo kanpoan akoplatu ahal izateko). prozesua zenbait material-geruzatan, geruza bakoitzaren errefrakzio-indizea airearen indizearen eta substratuaren indizearen artean pixkanaka nahastuz.

Hala ere, islapen aurkako estaldura praktikoak bitarteko geruza batean oinarritzen dira, islapen-koefizientearen zuzeneko murrizketagatik ez ezik, geruza mehe baten interferentzia-efektua ere erabiltzen baitute. Demagun geruzaren lodiera zehaztasunez kontrolatzen dela, halako moldez non geruzako argiaren uhin-luzeraren laurdena baita ( λ / 4 = λ₀/(4 n₁ ), non λ₀ hutsean uhin-luzera baita). Geruzari uhin-laurdeneko estaldura deritzo. Estaldura mota horretarako, I izpi erasotzaile batek, bigarren interfazetik islatzen denean, bere uhin-luzeraren erdia bidaiatuko du zehazki, lehenengo gainazaletik islatutako izpia baino urrutiago, eta horrek interferentzia suntsitzailea eragingo du. Hori ere egia da estaldura-geruza lodiagoetarako (3λ / 4, 5λ / 4 eta abar). Hala ere, errendimendu anti-erreflektantea okerragoa da kasu honetan, erreflektantziaren mendekotasun handiagoa baitago uhin-luzeran eta eraso-angeluan.

R₁ eta R₂ bi izpien intentsitateak berdin-berdinak badira, modu suntsitzailean interferituko dira eta beren artean deuseztatuko dira, guztiz desfasatuta baitaude. Beraz, ez dago gainazalaren islapenik, eta izpiaren energia guztiak transmititutako izpian egon behar du, T. Geruza-multzo baten islapena kalkulatzeko, transferentzia-matrizearen metodoa erabil daiteke.

Interferentzia uhin laurdeneko estaldura ez-islatzaile batean.

Benetako estaldurek ez dute errendimendu perfektua lortzen, baina gainazal baten islapen-koefizientea %0,1etik behera murrizteko gai dira. Gainera, geruzak lodiera ezin hobea izango du argiaren uhin-luzera bakar baterako. Beste zailtasun batzuk ohiko beiran erabiltzeko material egokiak aurkitzea dira; izan ere, substantzia erabilgarri gutxik dute behar den errefrakzio-indizea (n ≈ 1,23), eta, ondorioz, islatutako bi izpiak intentsitate berdinean izango dira. Magnesio fluoruroa (MgF₂) askotan erabiltzen da, erresistentea delako eta lurruna fisikoki jalkiz substratuei erraz aplika dakiekeelako, nahiz eta indizea nahi baino altuagoa izan (n = 1,38).

Indizea are gehiago murritz daiteke estaldura-geruza ugari erabiliz, gainazalen islapenek ahalik eta interferentzia suntsitzaile handiena jasateko moduan diseinatuta. Hori egiteko modu bat indize txikiko geruzaren eta substratuaren artean indize handiagoko uhin-laurdeneko bigarren geruza bat gehitzea da. Hiru interfazeen islapenak interferentzia suntsitzailea eta islapenaren aurkakoa eragiten du. Beste teknika batzuek estalduren lodiera aldakorrak erabiltzen dituzte. Bi geruza edo gehiago erabiliz, horietako bakoitza errefrakzio-indizea eta nahi den sakabanaketa ahalik eta hobekien bateratzeko aukeratutako materialez egina, banda zabaleko estaldura ez-islatzaileak lortzen dira, %0,5etik beherako distira maximoak dituztenak (400-700 nm).

Estaldura testurizatuak

Islapena murriztu egin daiteke gainazala 3D piramideekin edo 2D zirrikituekin (saretak) ehunduz. Testurizatutako estaldura mota hori sortzeko, adibidez, Langmuir-Blodgett metodoa erabil daiteke.

Uhin-luzera ehunduraren tamaina baino handiagoa bada, testurak degradazio-indizea duen geruza gisa jokatzen du, erreflexu txikiekin. Kasu horretako erreflexioa kalkulatzeko, batez besteko hurbilketa eraginkorrak erabil daitezke. Islapena txikiagotzeko, piramide-profil batzuk proposatu dira, hala nola profil kubikoak, kintikoak edo esponentzial integralak.

Uhin-luzera ehunduraren tamaina baino txikiagoa bada, islapenaren murrizketa optika geometrikoaren hurbilketaren bidez azal daiteke: izpiak askotan islatu behar dira iturrira itzuli aurretik. Kasu horretan, islapena izpien trazaduraren bidez kalkula daiteke.

Testura erabiltzeak funtzioaren tamainarekin aldera daitezkeen uhin-luzeretarako islapena ere murrizten du. Kasu horretan, hurbilketa bat ere ez da baliozkoa, eta Maxwellen ekuazioak zenbaki bidez ebatziz kalkula daiteke erreflexioa.

Kanpo estekak

• Datuak: Q583040
• Multimedia: Anti-reflective coating / Q583040