Diamond-like coating (DLC)と

Solar-blind Coatings (SBC)

 

Diamond-like coating (DLC)

Diamond-like coating(DLC。Hard Carbon Coatingとも呼ばれています)は、あらゆる光学コーティングの中で、最も頑丈なコーティングです。塩、酸、アルカリ、そしてほとんど全ての有機溶剤に対して非常に高い耐性があります。DLCは硬度が高く、摩擦係数が低いため、耐摩耗性において非常に優れています。また、ゲルマニウムとシリコンに対して強い接着力を持っています。

このコーティングは、軍事用サーマルイメージャーのシリコンおよびゲルマニウム光学系の外側の表面によく使用されます。苛酷な気候条件下でも使用されます。DLCは、空気中の塵埃粒子による摩耗、海水と塩、エンジンオイルと燃料、高湿度、不適切な取り扱いなどから光学製品の外部表面を保護します。 

DLCは、IRスペクトル範囲全体において、中程度の吸収や散乱レベルが特徴です。IRにおけるDLCの屈折率は約1.95です。そのためDLCは、優れた保護特性と反射防止効果を兼ね備えています。

単層コーティングであるため、層の厚さを調整することにより、特定の波長範囲(通常3〜5または8〜14μmバンド)に最適化できます。

Transmission of germanium parts with two-side DLC and DLC-BBAR. 1 mm thickness.

図1.両面DLCおよびDLC-BBARを使用したゲルマニウム部品の透過率。厚さ1 mm。



Reflection of a DLC-coated germanium part.

図2. DLCコーティングされたゲルマニウム部品の反射率。
 

Transmission of silicon parts with two-side DLC and DLC-BBAR.

図3.両面DLCおよびDLC-BBARを使用したシリコン部品の透過率。


Reflection of a DLC silicon part.

図4.DLCを使用したシリコン部品の反射率。

 



仕様

化学的特性
組成 炭素、水素
構造 sp 3混成(正方晶ダイヤモンド状格子)、sp 2混成(三方黒鉛状格子)、アモルファスカーボンの複合材料
反応 周辺温度により酸、アルカリ、溶媒、塩、水、その他の試薬に反応しない。
400°C以上で燃焼する。
物理的特性
密度 1.8-2.1 g / cm 3
比熱伝導率 10 W / cm×K
熱膨張係数 9×10 -6 /°C
抵抗率 数MOhm×cm
誘電率 〜4 -11
透過性 水素や他のガスを通さない
光学的特性
光透過性 中近赤外
屈折率 1.85-2.0 
その他の特性
動作温度範囲  -60°Cから+ 400°Cまで
生物学的適合性 細胞破壊や炎症を引き起こさない
耐久性 規格(MIL-C-675C、MIL-STD-810)によって、下記に対して耐性がある。
基材への高い接着性、激しい摩耗や機械による衝撃、高湿度、高温および低温、ヒートショック、生理食塩水蒸気、生理食塩水、水不溶性、大気凝縮、ほこりや砂、一部の酸、潤滑油および燃料油

 
Solar-blind Coatings (SBC)

干渉IRミラーの重要な用途として、NIRカットオフがあります。 この問題は、例えば、地熱計(地表の温度を測定する機器)を製造するときに発生します。 正確な測定を行うには、地表の熱放射から直射日光を遮断する必要があります。 日光は、主に0.2〜5μmの範囲にエネルギーが集中しています。 再放射エネルギーの場合、温度に依りますが、強度のピークは15μmの領域にあり、放射を45〜50μmで透過させることが重要です。 正確なカットオフ波長は、設計の特徴と完成品の用途によって多少異なります。 4.5〜5.5μmの範囲で選択されます。 5μm以下の光をカットし、5〜45μmの光を透過するこのコーティングは、solar blind (filter-cutting) filterとも呼ばれています。

仕様:

コーティングサンドイッチ
波長範囲6〜15 µm
波長範囲18〜40 µm
DLC + Si基板+Solar-blind T 平均 > = 70%
T ピーク = 85-90%
T 最小 = 60%
T 平均 > = 50%
T ピーク = 55-60%
T 最小 = 35-40%
Si基板+Solar-blind
(DLCなし)
T 平均 > = 55%
T ピーク = 60-70%
T 最小 = 50%
T 平均 > = 45%
T ピーク = 50-55%
T 最小 = 35-40%
コーティングサンドイッチの追加仕様
使用温度範囲
-40度 C ... + 80度 C
湿度
比較的高い、最大90-95%
カットオフ波長
(追加で指定できます)
4.5 +/- 0.3 µm
カットオフ前の範囲でのT ピーク(2ピーク以下)
<= 0.4%(範囲1-4.5µm)
透過率が20%を超える範囲 最大45 µm


通常の「冷たい」誘電体ミラーと同様に、ソーラーブラインドコーティングは、長波長領域でのスペクトル特性を強化する複数の追加層を持った干渉ミラーとして設計されています。ほとんどのフィルム形成IR材料は、12〜15μm以上で著しい吸収を示します。最大45μmの長波ゾーンで高い透過率を確保するには、適当な材料のみを設計に使用する必要があります。


片面ソーラーブラインドコーティングおよび両面ソーラーブラインド+ DLCコーティングを施したSiサンプルの透過。
図5 片面ソーラーブラインドコーティング
および両面ソーラーブラインド+ DLCコーティングを施したSiサンプルの透過率 

これらのフィルターコーティングは、日射計(地表面の有効な放射を測定する機器)で広く使用されています。 
ソーラーブラインドコーティングを施した半月板レンズは、スイスのダボスにある物理気象観測所で、日射計の一部として正常に試用されています。

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