明材料的内部产生。理论上眼镜片表面没有散射发生，因为镜片的磨片过程（抛光）消除了这一现象。然而当镜片由于外界污染而弄脏或表面由于油渍而模糊不清时会产生散射。同时镜片内部的菜射也非常有限，只在偶尔情况下，可能会使镜片呈现黄色或乳白色。目前合格的眼镜片只有非常少量的散射光线产生，通常可以忽略不计。
2)衍射：衍射是当光波遇到小障碍而改变行径方向的一种现象。在眼镜光学里，衍
射现象是需引起重视的，因为衍射会使镜片表面产生异常干扰，尤其是在使用不当或不小心在镜片表面造成的磨损的情况下。 2、 机械性质
机械性质通常反映块状固体材料的特性，它规定了材料的质量、体积和尺寸，以及材料对变形和冲击的抵抗力。我们常见的反映镜片机械性质的特性有：1、比重；2、硬度；3、弹性系数E（或杨氏系数）：压力和在排除压力后恢复最初形状时产生的相应变形之间的比率。4、抗冲击性：常采用由美国食品和药物管理局（FDA）规定的一项落球试验表示。落球试验即使用一个16克的钢球从1.27M高处对准镜片中心落下的测试。5、抗断开点：采用由欧洲标准化委员会制定的\牛顿\静态变形测试。该测试是在一个恒定速度下增加压力直到100牛顿。
3、 热性质
热性质描述了关于材料的变化状态以及温度影响下的特性。
热性质主要包括：1、热传导系数。2、比热：物体温度每升高一摄氏度所需的热量与相同质量的水温每升高一摄氏度所需的热量的比值。3、线性膨胀系数：预先设定的温度范围。4、熔点：物理常数。5、沸点。 6、镜片的应力温度。
4、 电性质
电性质表示了材料电磁波和电效应的特性，由物理定律决定，有时需将镜片的光学性质与电性质联系。通常材料制造进需考虑以下参数：1、介电强度；2、预定频率下的介电损耗系数。 5、 化学性质
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化学性质反映了在镜片制造及日常生活中，镜片材料对于化学物质的反应特性，或是在某些极端条件下材料的反应特性。例如加速老化试验是为了测试材料的可信度。测试时通常使用冷水、热水、酸类以及各种有机溶剂，在国际标准中也有判断镜片材料的耐火性测试。
第2章 光学镀膜技术的原理
光学薄膜真空镀膜技术
光学薄膜真空镀膜技术:
?光学薄膜真空镀膜技术一般采用物理气相沉积（PVD）技术。 PVD? 包括热蒸发、溅射、离子镀等方法。 1?、热蒸发
?热蒸发：蒸发材料在真空室中被加热时，其原子或分子就会从表面逸出。
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?（1）饱和蒸气压 ?在一定温度下，真空室中蒸发材料的蒸汽在与固体或液体平衡过程中所表现出的压力，称该温度下饱和蒸气压Pv。 lgPv=A-B/T? 蒸发材料蒸汽压与温度之间的关系。 A=C/2.3? B=ΔH/2.3R A、B值可以有实验确定。 ΔH=19.12B? (焦耳/摩耳） ?根据各种元素的饱和蒸气压曲线，可知： ?（1）达到正常薄膜蒸发速率所需的温度，即饱和蒸气压为1Pa时的温度； ?（2）蒸发速率随温度变化的敏感性； ?（3）蒸发形式，若蒸发温度高于熔点，则蒸发状态是熔化的，否则是升华的。 ?两种或两种以上的物质组成的均匀混合物，在蒸发时，遵守下列定律： ?（1）分压定律： ?混合物的总蒸气压PT等于各组元蒸汽分压之和，即 PT=P1?＋P2＋…+Pi ?（2）乌拉尔定律： ?某成分i单独存在时，设其在温度下的饱和蒸汽压为Pit，若该成分在混合物中占克分子分数为Ni，在混合物状态下成分i的饱和蒸汽压为Pi，则Pi＝Ni×Pit ?蒸发粒子的速度和能量 ?速度√?2=√（3kt/m）=√（3RT/M） ?能量ě=3/2kT ?蒸发温度在1000～2500℃范围内，蒸发粒子的平均速度约为105cm.s-1，对应的平均动能约为0.1~0.2eV,即1.6×10-20～3.2×10-20J （2）电阻加热蒸发 a?、蒸发源材料的选择 ?（1）蒸发源材料的熔点和蒸汽压； ?采用高熔点的材料作为加热器，同时要必须考虑蒸发源材料作为杂质进入薄膜的量。 蒸发源材熔点（℃） 平衡温蒸汽压10-5Torr 10-2Torr(蒸发温料 度 (10-8)Torr 度) 8
石墨C 钨W 钽Ta 钼Mo 铌Nb 铂Pt 3700 3410 2996 2617 2468 1772 1800 2117 1957 1592 1762 1292 2126 2567 2407 1957 2127 1612 2680 3227 3057 2527 2657 1907 ?（2）蒸发源材料与薄膜材料的反应； CeO2? 与Mo，Ta，W有反应，选用Pt作为蒸发舟； Ge?选用石墨坩埚，或Ta舟内衬石墨纸； W?、Mo 还会和H2O或氧反应； ?有些金属会和蒸发源形成合金，一旦形成合金就容易烧断。 ?如：Ta和Au，Al和W，Ni和W等在高温下形成合金 ?（3）蒸发源材料与薄膜材料的湿润特性。 ?用钨丝蒸发舟，一般需是湿润的薄膜材料。 ?下面介绍几种电阻蒸发舟： A?、丝状蒸发源 ?线径一般为0.5～1.0mm，多股丝（三股）。 ?螺旋丝蒸发源常用于蒸发铝、镍等金属； ?锥形蓝蒸发源用于蒸发块状或丝状升华材料和不易与蒸发源湿润的材料。 B?、箔状蒸发源 ?蒸发源的厚度常为0.05～0.15mm，蒸发面积大，注意要使镀膜材料和蒸发源之间要有良好的热接触，否则会因为局部受热，不仅会使材料分解，而且造成膜料喷射。 C?、辐射蒸发源 ?利用钨丝的辐射热加热材料，使一些熔点不高的材料蒸发。 D?、烟筒蒸发源 ?与辐射源相似，蒸发稳定 E?、闪光蒸发 ?将合金或化合物持续地洒落在蒸发源上，引起爆发性急速蒸发，防止分馏。 F?、石墨蒸发源 ?用来蒸发锗、银和钽等
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?采用光谱纯，内表面光滑，
?使用前，经酸碱处理，然后在真空中2000℃左右去硫、磷等杂质。
?（3）电子束加热蒸发
?原理：当金属在高温状态时，其内部的一部分电子逸出表面，电子经过高压加速后，会聚在镀膜材料表面，使动能变成热能，使材料蒸发。详细见电子枪离子源工作原理介绍。 ?（4）激光蒸发
?采用高能激光作为热源蒸发薄膜。高能量的激光透过真空室窗口对蒸发材料进行加热，通过会聚可使激光束功率密度提高到106W/cm2以上。 ?优点：可蒸发高熔点材料；采用非接触式加热，热源臵于真空室外，减少了污染，非常适合于超高真空制备纯洁薄膜，且获得很高的蒸发速率，适用激光薄膜的制备。
?缺点：成本高；对有些材料不能显示其优越性。 ?
?（5）反应蒸发
?在一定的反应氛围中蒸发金属或低价化合物，使之在淀积过程中发生化学反应而生成所需的高价化合物薄膜。
?反应蒸发不仅用于热蒸发分解严重，而且用于因蒸汽压太低而不能用电阻加热蒸发的材料。
?反应蒸发的反应度取决于反应材料的化学性质、反应气体的稳定性、形成化合物的自由能，以及化合物的分解温度和基板温度等。
2?、溅射 ?（1）基本原理
?离子撞击在靶上把一部分动量传递给靶原子，如果原子获得的动能大于升华热，那么它就能脱离点阵而射出。 ?（2）溅射阈和溅射率
?溅射阈是入射离子使阴极靶产生溅射所需的最小能量。取决于靶材料，随着原子序数增加而减小。
?溅射率表示正离子撞击阴极时，平均每个正离子能从阴极上打出的原子数。与入射粒子的类型、能量、角度及靶材的类型、晶格结构、表面状态、升华热等因素有关，单晶材料还与表面取向有关。
?（3）溅射粒子的速度和能量
?用He+轰击时，大多数溅射原子的速度为4×105cm/s，平均动能4.5eV；
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光学镀膜的理论研究
