Metallische Beschichtungen

Metalle sind die verbreitetsten Materialien für die Herstellung von Spiegeln. Polierte Metalle, insbesondere Gold, Kupfer und Bronze, wurden in der Antike als Spiegel verwendet. Im Mittelalter wurden Spiegel mit relativ konstantem Reflexionsgrad im sichtbaren Spektralbereich aus Zinnfolien und Quecksilber hergestellt, die auf Glas aufgebracht wurden. Die Ära der dünnen Metallbeschichtungen auf Glas begann im 19. Jahrhundert, als Justus von Liebig entdeckte, dass sich dünne Silberschichten mit Silbernitrat und Aldehyd herstellen lassen. Für Anwendungen in der Präzisionsoptik und Laserphysik werden Spiegel durch Bedampfung oder Sputtern hergestellt.

Abb.1:Reflexionsgrad verschiedener Metalle in Abhängigkeit von der Wellenlänge (nach Macleod [2])

LAYERTEC nutzt das Magnetronsputtern zur Herstellung metallischer Schichten mit extrem geringen Streuverlusten. Transparente, d. h. sehr dünne, Metallschichten können mit hoher Genauigkeit hergestellt werden. Ausführliche Informationen zu Metallspiegeln und Neutraldichtefiltern finden Sie auf den Seiten Silberspiegel für Ultrakurzpulslaser (550 – 1100 nm) und Vorderseiten-Silberspiegel (400 – 4000 nm). Abb. 1 gibt einen Überblick über die Reflexionsgrade der gängigsten Metalle. Im Folgenden geben wir einige Hinweise zur Verwendung dieser Metalle und zur Rolle von Schutzschichten.

Silber

Höchste Reflexion im VIS und NIR
LAYERTEC stellt Schutzschichten durch Magnetrosputtern her. Diese Schichten mit sehr hoher Packungsdichte machen Silberspiegel so stabil wie Spiegel aus anderen Metallen (z.B. Aluminium). In normaler Atmosphäre wurden Lebensdauern von 10 Jahren nachgewiesen.
Die Verwendung von Schutzschichten ist obligatorisch. Ungeschütztes Silber ist chemisch instabil und weich.
Siehe separate Datenblätter auf Seite Silberspiegel für Ultrakurzpulslaser (550 – 1100 nm) und Vorderseiten-Silberspiegel (400 – 4000 nm).

Gold

Ähnliches Reflexionsvermögen wie Silber im NIR
Chemisch stabil, aber weich
Schutzschichten sind notwendig, um die Reinigung von Goldspiegeln zu ermöglichen
LAYERTEC empfiehlt die Verwendung von geschützten Silberspiegeln anstelle von geschütztem Gold. Die gesputterten Schutzschichten gleichen die Unzulänglichkeiten von Silber aus. Der breitere Wellenlängenbereich, der etwas höhere Reflexionsgrad und der günstige Preis machen Silber ebenfalls zur besseren Wahl.
Siehe separates Datenblatt zu Goldspiegeln auf Seite Spezielle Metallbeschichtungen (400 – 10 000 nm).

Aluminium

Relativ hoher und konstanter Reflexionsgrad im VIS und NIR
Höchster Reflexionsgrad im UV
Oberflächenoxidschicht absorbiert im tiefen UV
Eine Schutzschicht wird empfohlen, da Aluminium weich ist
Siehe separates Datenblatt auf Seite Vorderseiten-Aluminiumspiegel (150 – 900 nm).

Chrom

Mittleres Reflexionsvermögen im VIS und NIR (R ≈ 40 % - 80 % je nach Beschichtungsverfahren)
Hart (kann ohne Schutzschicht verwendet werden)
Gute Haftschicht für Gold und andere Metalle auf Glassubstraten

Schutzschichten

Ermöglicht die Reinigung von Optiken und verbessert die chemische Stabilität.
Beeinflussung des Reflexionsgrads des Metalls
Selbst sehr dünne gesputterte Schichten können aufgrund der hohen atomaren Dichte der Schichten zum chemischen Schutz des Metalls verwendet werden. Solche Schichten haben einen minimalen Einfluss auf die Reflexion des Metalls im VIS und NIR.
Mechanischer Schutz zur Reinigung von Optiken kann nur durch relativ dicke Schutzschichtsysteme erreicht werden.
Eine Optimierung des Schutzschichtsystems für die gewünschte Wellenlänge ist besonders im UV notwendig.