DÜNNE SCHICHTEN FÜR DIE OPTIK von DR. HUGO ANDERS Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Firma Carl Zeiss, Oberkochen Mit 94 Abbildungen und 3 Farbtafeln YOOCA WISSENSCHAFTLICHE VERLAGS GESELLSCHAFT MBH. STUTTGART 1965
, 1. Teil: Einführung in die Theorie dünner Schichten 1.00 Einleitung 1 1.01 Komplexe Zahlen und Funktionen 2 1.02 Licht als elektromagnetische Welle 3 1.1 Reflexion des Lichts an einer Grenzfläche (Presnelsche Formeln). 6 1.11 Absorptionsfreie Medien 6 1.12 Reflexion an der Grenze absorptionsfreies - absorbierendes Medium 10 1.2 Die Reflexion an zwei Grenzflächen (Einfachschicht) 13 1.21 Die Reflexionsformel 13 1.22 Nullstellen der Reflexion, Reflexionsminderung und Reflexionserhöhung 16 1.23 Absorptionsfreie Schicht auf absorbierender Unterlage 22 1.24 Die Reflexion an einer absorbierenden durchlässigen Schicht.... 23 1.26 Die Reflexion an der Einfachschicht bei schiefem Lichteinfall.... 26 1.26 Die absorptionsfreie Schicht im Bereich der Totalreflexion (hochbrechende und niedrigbrechende Schicht, verhinderte Totalreflexion).. 28 1.3 Die Reflexion an drei Grenzflächen (Doppelschicht) 35 1.31 Ableitung der Reflexionsformel 36 1.32 Nullstellen der Reflexion 36 1.33 Reflexionserhöhung durch Doppelschichten 44 1.34 Absorptionsfreie Doppelschicht auf absorbierender Unterlage.... 46 1.35 Absorptionsfreie Schicht auf absorbierender durchlässiger Schicht.. 47 1.36 Die Doppelschicht bei schiefer Inzidenz 47 1.4 Reflexion an vier Grenzflächen (Dreifach-Schicht) 47 1.41 Die Reflexionsformel 47 1.42 Nullstellen der Reflexion 48 1.43 Dreifachschiohten mit minimaler Restreflexion 52 1.44 Die reflexionserhöhende, absorptionsfreie Dreifachschicht 54 1.5 Mehr als drei Schichten 55 1.51 Reflexionsminderung mit mehr als 3 Schichten 55 1.52 Berechnung der Reflexion mittels der g=2jrfg-methode 55 1.53 Reflexionserhöhende Mehrfachschichten bei schiefer Inzidenz.... 58 1.54 Der verkittete Polarisator. 59 1.6 Phasenschichten 61
VIII 1.7 Inhomogene Schichten 63 1.71 Absorptionsfreie inhomogene Schichten 63 1.72 Absorbierende inhomogene Schichten 66 2. Teil: Bedeutung und Anwendung dünner Schichten in der Optik 2.1 Reflexionsminderung 69 2.11 Die Bedeutung der Reflexionsminderung 69 2.12 Reflexionsminderung bei Autokollimationssystemen (Auflichtmikroskop) 72 2.13 Die Reflexionsminderung bei schiefer Inzidenz 73 2.14 Reflexionsminderung großer Spektralbereiche 74 2.15 Die praktische Durchführung der Reflexionsminderung 76 2.151 Einfachschicht 75 2.152 Doppelschichten 77 2.153 Dreifachschichten 78 2.2 Strahlenteiler 79 2.21 Strahlenteiler für senkrechten Lichteinfall 80 2.22 Strahlenteiler für Einfallswinkel 45 (unverkittet) 82 2.23 Verkittete Strahlenteiler unter 45 Lichteinfall 86 2.231 Absorptionsfreie Strahlenteiler 86 2.232 Polarisatoren als Strahlenteiler 87 2.233 Gekittete Würfel als Parbteiler 89 2.234 Absorbierende verkittete Strahlenteiler 90 2.3 Spiegel 91 2.31 Rückflächenspiegel 92 2.32 Oberflächenspiegel 92 2.321 Aluminium-Oberflächenspiegel (ungeschützt) 94 2.322 Eigenschaften von Al-Spiegeln im UV bis 500 Ä 94 2.323 Geschützte und reflexionserhöhte Al-Spiegel für das extreme UV... 96 2.324 Geschützte und reflexionserhöhte Al-Spiegel im Sichtbaren 97 2.325 Geschützte Silber-Oberflächenspiegel 99 2.33 Kaltlichtspiegel 99 2.4 Lichtfilter 101 2.41 Neutralfilter 101 2.42 Filter mit allmählicher Änderung der Durchlässigkeit 103 2.43 Kantenfilter 104 2.44 Monochromatfllter 107 2.441 Zweikantenfilter 108 2.442 Interferenz-Linienfilter (Perot-Fabry-Typ).. : 108 2.443 Bandfilter 116 2.444 Doppelfilter 116
IX 2.445 Beseitigung unerwünschter Durchlaßbanden 117 2.446 Die praktische Herstellung von Monochromatfiltem 117 2.447 Monochromatfilter für das UR 119 2.4471 Reflexionsinterferenzfilter 119 2.448 Die Bedeutung der Interferenz-Monochromatfilter in der Spektralphotometrie 122 2.5 Einige weitere Anwendungen dünner Schichten in der Optik... 123 2.51 Schutz empfindlicher Gläser gegen schädigende mechanische und chemische Einwirkungen ' 123 2.52 Herstellung von Skalen, Maßstäben, Blenden usw 124 2.53 Elektrisch leitende Schichten 124 2.54 Dünne Schichten zur Herstellung von Strahlungsempfängern.... 125 2.6 Prüfung der Qualität dünner Schichten 125 2.61 Die optische Prüfung 125 2.62 Die Prüfung auf mechanische Widerstandsfähigkeit 127 2.63 Die Prüfung auf chemische Widerstandsfähigkeit 128 3. Teil: Verfahren zur Herstellung dünner Schichten 3.1 Subtraktive Methoden 130 3.11 Chemische Verfahren 130 3.12 Physikalische Veränderung der Oberfläche 131 3.2 Additive Verfahren 132 3.21 Nasse Verfahren (chemische Versilberung, Schleuder-, Tauch- und Absenkverfahren) 132 3.22 Das Gaszersetzungsverfahren 135 3.23 Einige Vorbemerkungen zu den Vakuumverfahren 136 3.231 Einiges aus der kinetischen Gastheorie 137 3.232 Einiges über Vakuumerzeugung und Vakuummessung 138 3.233 Elektrische Entladungen bei niedrigen Drücken (Gas- oder Glimmentladungen, Elektronenbombardement) 141 3.234 Reinigung der zu bedampfenden Teile (außerhalb und innerhalb der Anlagen) 142 3.24 Kathodenzerstäubung 145 3.241 Prinzipielles über Kathodenzerstäubung 146 3.242 Die Zerstäubung von Metallen 147 3.243 Die Herstellung nichtmetallischer Schichten durch Kathodenzerstäubung 149 3.244 Die praktische und wissenschaftliche Bedeutung der Kathodenzerstäubung 150 3.25 Das Hochvakuumaufdampfverfahren 151 3.251 Geschichtliche und apparative Entwicklung 152 3.252 Der Verdampfungsvorgang 156 3.253 Die Dampfstrahlcharakteristik 161
X 3.254 Die Kondensation des verdampften Materials 162 3.255 Methoden zur Bestimmung der Schichtdicke während des Aufdampfens 165 3.256 Die optischen Konstanten von Aufdampfschichten 168 3.257 Der Einfluß der pouerten Glasoberfläche auf die Qualität von Aufdampfschichten 169 3.258 Die Bedeutung des Vakuum-Aufdampfverfahrens 171 3.3 Ausblick 173 Literatur-Nachweis 176 Bücher über dünne Schichten 178 Bücher über Vakuumtechnik 178 Namen- und Sachverzeichnis 179