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溶胶—凝胶技术制备ZrO2/SiO2多层高反膜的研究

2020-12-01阅读(371)

溶胶—凝胶技术制备ZrO2/SiO2多层高反膜的研究

论文摘要

采用溶胶-凝胶法制作的光学薄膜经过大量实验研究证明是一种非常有前途的新工艺。溶胶-凝胶镀膜能够在常温常压下进行,薄膜的纯度高、厚度容易控制、制备费用低,而且所需镀膜设备相对较为廉价,易实现大面积镀膜,镀膜过程易向工业化转化。我国研发的新一代高功率ICF装置中的主要光学元件,如隔板玻璃、倍频晶体、开关晶体、靶室窗口玻璃片等均需要进行化学镀膜,而近年来溶胶-凝胶工艺制备的ZrO2/SiO2多层膜以其优异的光学和抗激光损伤的性能引起了广大科研工作者的关注。因此,用溶胶-凝胶工艺制备的ZrO2/SiO2多层高反膜可望替代以传统蒸镀工艺镀制的物理多层高反膜来获得较高的激光损伤阈值,所以分析与研究ZrO2/SiO2溶胶-凝胶多层膜透情况已成为刻不容缓的事情。本论文采用理论分析与实验研究相结合的方法,全面研究了单层SiO2化学膜与单层ZrO2化学膜以及ZrO2/SiO2多层高反膜的光学特性和抗激光损伤能力。使用光学显微镜、紫外-可见分光光度计、傅立叶变换红外-拉曼光谱仪、椭偏仪、原子力显微镜等仪器测量获得了薄膜的光学特性,利用SAGA型激光器测试了薄膜的损伤阈值,得到了如下的研究结果:1.利用正硅酸乙酯（TEOS）、氨水、乙醇、ZrOCl2·8H2O、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等到一系列化学药品,采用适当的化学成分配比,在一定的实验条件下可以制备高质量的SiO2和ZrO2胶体。2.从理论上探讨了椭偏仪,紫外-可见分光光度计等实验仪器的原理并得出了一定的结果,为下一步更好的进行薄膜光学特性的检测做准备。3.利用膜系设计软件从理论上设计出最佳的镀膜方案,然后以K9玻璃为基底,采用旋转镀膜法成功镀制了ZrO2/SiO2多层高反膜。利用椭偏仪、紫外-可见分光光度计、光学显微镜等实验仪器对薄膜进行测量,通过理论与实验相比较,从而得出结果。4.由于多层膜膜层间存在渗透,严重影响薄膜的光学特性与抗激光损伤的能力,因此,分析与研究膜层间的渗透已成为镀制多层膜不可忽略的因素,这一问题在本论文的第四章将进行详尽的阐述。5.利用SAGA型激光器对薄膜的抗激光损伤阈值进行测试,得到了溶胶-凝胶多层高反膜的激光损伤的第一手资料。经过反复的实验与分析,终于制得了一块高质量的高反膜,较好的完成了工程任务。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 引言
  • 1.1 课题的意义
  • 1.2 国内外相关领域的研究现状
  • 1.3 本文研究方法和各章节的安排
  • 2与SiO2薄膜的制备与表征'>第二章 ZrO2与SiO2薄膜的制备与表征
  • 2.1 引言
  • 2.2 溶胶-凝胶法的优点和应用现状
  • 2与SiO2 胶体的配制'>2.3 ZrO2与SiO2胶体的配制
  • 2.3.1 实验部分
  • 2.3.2 胶体配制过程的探讨
  • 2/ SiO2 薄膜的涂膜方法'>2.4 ZrO2/ SiO2薄膜的涂膜方法
  • 2.5 薄膜的表征
  • 2.5.1 椭偏仪
  • 2.5.1.1 椭偏仪的原理
  • 2.5.1.2 椭偏仪的模型
  • 2.5.1.3 椭偏仪的实验装置与椭偏参数的获取
  • 2.5.1.4 椭偏仪的数据处理
  • 2.5.1.5 椭偏仪的缺点
  • 2.5.2 紫外-可见分光光度计
  • 2.5.3 光学显微镜
  • 第三章 多层高反膜的理论基础与可行性方案的研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 薄膜光学特性的计算方法
  • 3.2.1 单层膜光学特性的计算方法
  • 3.2.2 多层膜的光学特性的计算方法
  • 3.3 镀制多层高反膜的理论模拟与特性研究
  • 3.3.1 镀膜材料折射率的的理论模拟
  • 3.3.2 多层反射膜的特性研究
  • 3.3.2.1 理想的多层介质反射膜系的选择
  • 3.3.2.2 理想的四分之一波长高反射膜系的特性分析
  • 3.4 小结
  • 第四章 溶胶-凝胶薄膜膜层间渗透行为的研究
  • 4.1 引言
  • 2和ZrO2薄膜的椭偏光谱测量'>4.2 单层SiO2和ZrO2薄膜的椭偏光谱测量
  • 4.2.1 实验过程
  • 4.2.2 薄膜的椭偏参数的分析
  • 4.2.3 薄膜折射率与透光率的分析
  • 4.2.4 薄膜表面形貌的观察
  • 2/SiO2 双层膜膜层间渗透行为的研究'>4.3 ZrO2/SiO2双层膜膜层间渗透行为的研究
  • 4.3.1 实验过程
  • 2/SiO2 双层膜膜间渗透行为的分析'>4.3.2 ZrO2/SiO2双层膜膜间渗透行为的分析
  • 2/ZrO2 双层膜膜间渗透行为的分析'>4.3.3 SiO2/ZrO2双层膜膜间渗透行为的分析
  • 2/SiO2 膜间渗透与不渗透两种情况下透光率的比较'>4.3.4 ZrO2/SiO2膜间渗透与不渗透两种情况下透光率的比较
  • 2/SiO2 双层膜的成分'>4.4 X 射线光电子能谱仪分析ZrO2/SiO2双层膜的成分
  • 4.4.1 实验过程
  • 2/ZrO2与ZrO2/SiO2 双层膜的XPS 分析'>4.4.2 SiO2/ZrO2与ZrO2/SiO2 双层膜的XPS 分析
  • 2/SiO2 双层膜的椭偏光谱分析'>4.4.3 ZrO2/SiO2双层膜的椭偏光谱分析
  • 4.5 渗透对多层高反膜的影响
  • 4.6 小结
  • 2/SiO2多层高反膜激光损伤阈值的研究'>第五章 ZrO2/SiO2多层高反膜激光损伤阈值的研究
  • 5.1 引言
  • 5.2 实验过程
  • 5.3 结果与分析
  • 2与SiO2 薄膜激光损伤阈值的测试与分析'>5.3.1 单层ZrO2与SiO2薄膜激光损伤阈值的测试与分析
  • 2/SiO2 双层膜损伤阈值的测试与分析'>5.3.2 ZrO2/SiO2双层膜损伤阈值的测试与分析
  • 2/SiO2 多层膜损伤阈值的测试与表面分析'>5.3.3 ZrO2/SiO2多层膜损伤阈值的测试与表面分析
  • 2/SiO2 多层高反膜的样品'>5.4 ZrO2/SiO2多层高反膜的样品
  • 5.5 小结
  • 第六章 全文总结
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻硕期间取得的研究成果

    • 相关论文文献

    • [1].相变对ZrO_2/SiO_2多层膜激光损伤阈值的影响[J]. 山东大学学报(工学版) 2009(01)
    • [2].溶胶-凝胶法制备ZrO_2/SiO_2纳米复合材料的研究[J]. 化学研究与应用 2012(09)
    • [3].ZrO_2/SiO_2催化柠檬醛MPV反应活性的研究[J]. 广西大学学报(自然科学版) 2009(06)
    • [4].ZrO_2/SiO_2催化乙醇乙醛制备1,3-丁二烯[J]. 化工进展 2015(09)
    • [5].正交实验法研究ZrO_2/SiO_2复合溶胶稳定性[J]. 石油化工高等学校学报 2010(04)
    • [6].耐高温ZrO_2/SiO_2复合气凝胶的制备及表征[J]. 南京工业大学学报(自然科学版) 2016(02)
    • [7].ZrO_2/SiO_2双层膜膜间渗透行为初步研究[J]. 中国激光 2008(03)
    • [8].叶状ZrO_2/SiO_2二元氧化物薄膜的制备与表征[J]. 科技信息 2009(36)
    • [9].溶胶-凝胶ZrO_2/SiO_2薄膜的激光损伤研究[J]. 光学技术 2010(02)
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