آینه های پوشش فلزی
تعریف: آینه هایی که در آنها بازتابش از پوشش‌ فلزی به دست می‌ آید.

آینه های پوشش فلزی

تعریف: آینه هایی که در آنها بازتابش از پوشش‌ فلزی به دست می‌ آید.
آینه های پوشش فلزی آینه هایی (بازتابنده های نوری) هستند با یک پوشش نازک فلزی که با روش تبخیر یا کندوپاش تولید می شوند. پوشش فلزی بر روی زمینه که معمولا شیشه یا فلز است، ایجاد می شود. پوشش های فلزی معمول شامل آلومینیوم، نقره یا طلا است و کمتر از مس، کروم و انواع مختلف آلیاژهای نیکل/کروم استفاده می‌شود.
معمولا لایه فلزی با یک لایه نازک یا چندین لایه نازک از یک ماده دی الکتریک مانند سیلیس آمورف یا نیترید سیلیکون پوشش داده می شود که لایه را در برابر اکسیداسیون و خراش محافظت می کند. چنین آینه‌ های دارای سطوح محافظ در برابر ساییدگی نسبت به آینه های بدون پوشش مقاوم تر هستند، اما آنها نیز در مقایسه با آینه ‌های دی الکتریک حساسیت بیشتری دارند. این مسئله بدین معنی است که هنگام تمیزکاری آینه های پوشش فلزی دقت بیشتری مورد نیاز است. همچنین آینه های فلزی کمابیش نسبت به رطوبت و گازهای خورنده حساس هستند.
لایه ‌نشانی محافظتی چند لایه نیز برای بهبود بازتابش به کار می رود. این روش منجر به پوشش فلزی تقویت شده می شود. پوشش ترکیبی دی الکتریک و فلز حاصل به طور موثری پهنای باند وسیع آینه فلزی را با بازتابندگی قوی و آستانه تخریب بالاتر یک آینه دی الکتریک ترکیب می کند.
  • پهنای طیفی بالا، پاشندگی رنگی پایین
یکی از فواید بزرگ آینه های دارای پوشش فلزی نسبت به آینه های دی الکتریک بازتابش تقریبا یکنواخت آن در محدوده گسترده طیفی است و همچنین عدم حساسیت نسبی به زاویه برخورد اشعه و قطبش است. علاوه بر این ساخت آینه های دارای پوشش فلزی آسان بوده و در نتیجه ارزان هستند. به همین دلیل این آینه ها به عنوان آینه هایی برای استفاده‌ های عمومی مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین از این آینه ها برای پالسهای لیزر بسیار کوتاه با پهنای طیفی بالا استفاده می شود. زیرا بدست آوردن پهنای باند بازتابش کافی از آینه های دی الکتریک (اگرچه آینه های دی الکتریک چیرپ امروزه پهنای باند وسیعی ارائه می دهند) مشکل است. همچنین آینه های پوشش فلزی پخش رنگی خیلی ضعیفی داشته که در نتیجه جابجایی فازی بازتابش، دارای وابستگی طول موجی کوچکتری است.
آینه های پوشش فلزی همچنین برای طول موج های مادون قرمز خیلی بلند، مثلا تا 20 میکرون قابل بکارگیری هستند. در این محدوده کار کردن با آینه های دی الکتریک سخت است، زیرا دی الکتریک ها جذب بالایی در این محدوده از خود نشان می دهند.
  • بازتابش محدود
یکی از معایب آینه های فلزی در مقایسه با آینه های دی الکتریک تلفات بسیار زیاد در بازتابش است. این محدودیت از طبیعت فلزات ناشی می شود، زیرا فلزات به طور طبیعی مقداری از نور برخوردی را جذب می کنند (حتی اگر کاملا خالص باشند). در نتیجه بازتابش محدود می شود. این در مورد آینه های نقره ای به سختی تا 98% می رسد. یک اتفاق دیگر آستانه تخریب نسبتا پایین است: نور جذب شده باعث حرارت می شود و گرما در یک لایه تقریبا نازک پخش می شود که این منجر به آسیب می شود. در هر دو آیتم توان متوسط و قله توان آستانه تخریب پایین است. در توانهای متوسط بالا لنزی شدن حرارتی و اعوجاج حرارتی اشعه به خاطر اثرات حرارتی حتی در زیر آستانه تخریب نیز ممکن است اتفاق بیافتد.
تلفات بازتابش می تواند با پوشش‌ دهی دی الکتریک کاهش یابد. چنین پوششهای تقویت کننده ای همچنین منجر به افزایش آستانه تخریب نوری نیز می شوند. به عنوان مثال آستانه تخریب یک آینه نقره ای با پوشش تقویت شده برای پالسهای نانوثانیه از یک لیزر یاگ 1064 نانومتر می تواند به چندین ژول بر سانتی متر مربع برسد، در حالیکه برای یک آینه نقره ای با پوشش ساده این عدد به 0.5 ژول بر سانتی متر مربع می رسد (و حتی خیلی کمتر برای آینه های آلومینیومی). این در حالیست که آینه های دی الکتریک می توانند دهها ژول بر سانتی متر مربع را تحمل کنند.
  • آینه های عبوری جزیی
این امکان وجود دارد که شفافیت جزیی از یک پوشش فلزی با نازک کردن آن بدست آید. اما کاهش بازتابش بسیار بالاست. بنابراین جمع عبور و بازتابش باید تقریبا زیر 1 باشد. معمولا از آینه های دی الکتریک برای چنین کاربردهایی استفاده می شود، اما آینه های پوشش فلزی عبوری جزیی نیز در پهنای باند خیلی بالا استفاده می شود که تلفات بالای توان قابل تحمل است.
  • مواد معمول
پوششهای آلومینیوم برای محدوده طیفی فرابنفش و مرئی استفاده می شوند تا بازتابش به بالای 90% در مرئی و زیر 90% در فرابنفش برسد.
پوششهای نقره برای طول موجهای بین 500 نانومتر تا 20 میکرون مناسب هستند. به دلیل پایین بودن تلفات بازتابش این پوششها، آنها دارای آستانه تخریب بالاتری نسبت به آینه های آلومینیومی هستند.
آینه های طلا نیز مانند آینه‌ های نقره ای هستند اما فقط در طول موجهای 600 نانومتر و بالاتر می توانند مورد استفاده قرار گیرند. بازتابش های نزدیک 95% (و گاهی 99% (قابل دستیابی هستند. برای مثال امکان دستیابی به بازتابش متوسط 97% بین 700 تا 2000 نانومتر با آینه طلا محافظت شده وجود دارد. در بعضی موارد استفاده از آینه طلای محافظت نشده به خاطر جلوگیری از پخش نور از پوشش محافظتی ارجحیت دارد. به این دلیل که طلا تمایل به اکسیداسیون ندارد.
آینه های مسی پوشش طلا (که با روشهای الکتروشیمیایی ساخته می شوند) می توانند برای لیزرهای مادون قرمز توان بالا مانند لیزرهای  CO2مورد استفاده قرار گیرند. در اینجا مقدار بالای گرما به خاطر هدایت گرمایی بالای مس و طلا قابل تحمل است.
  • آینه های فلزی سطح اول در برابر سطح دوم
در آینه های سطح اول پوشش بازتابشی برروی سمتی است که نور به آن برخورد می‌کند. نور فقط مقدار کمی در پوشش نفوذ می کند و به ماده زمینه نمی رسد.
پوشش بازتابش آینه های سطح دوم برروی سمت دیگر آینه قرار دارد تا پوشش بهتر محافظت شود. نور از زمینه، قبل و بعد از بازتابش عبور می کند. استفاده از این نوع آینه در کاربردهای محفظه بسته معمول است. در کاربردهای فنی مشکلات از بازتابش فرنسل در سطح اول (که منجر به تصاویر مبهم و کاهش توان می شود) و در بعضی از کاربردها از پخش رنگی شیشه ناشی می شوند.


   |    1396/7/30