DLC, возможно, одно из самых прочных оптических покрытий, придающее поверхности чрезвычайное сопротивление абразивам, солям, кислотам, щелочам и маслам. Чаще всего это покрытие используется для кремниевых и германиевых окон, размещающихся в военной технике и наружных тепловизорах. DLC защищает внешние оптические поверхности от скоростных частиц в воздухе, от морской воды, машинного топлива и масла, высокой влажности, неправильного обращения и т.п.
Один слой твердого углерода, нанесенный специальными методами, сочетает сильные защитные свойства и хорошее просветляющее действие. DLC имеет очень хорошую адгезию к германию и кремнию.
DLC характеризуется средними уровнями поглощения и рассеяния во всем инфракрасном диапазоне длин волн, где оно используется. Имея показатель преломления порядка 2.0, DLC обладает хорошим широкополосным просветляющим действием, как на германий, так и на кремний. Являясь однослойным покрытием, оно может быть оптимизировано на определенный диапазон длин волн (обычно на 3-5 и 8-14 микронные полосы) путём подгонки толщины слоя во время нанесения покрытия.
Табл. 1 Пропускание кремниевого окна (толщина 2 мм). Одна сторона покрыта стандартным широкополосным просветляющим инфракрасным покрытием, оптимизированным для достижения наименьших потерь на отражение в диапазоне 3-5 микрон. Вторая сторона покрыта DLC слоем, также оптимизированным на диапазон 3-5 микрона.
Длина волны, микроны
|
Пропускание, % |
Длина волны, микроны |
Пропускание, % |
Длина волны, микроны |
Пропускание, % |
| 3.00 |
87,07 |
3.68 |
96,29 |
4.36 |
96,70 |
| 3.04 |
88,06 |
3.72 |
96,52 |
4.40 |
96,65 |
| 3.08 |
88,81 |
3.76 |
96,70 |
4.44 |
96,59 |
| 3.12 |
89,41 |
3.80 |
96,84 |
4.48 |
96,52 |
| 3.16 |
89,94 |
3.84 |
96,94 |
4.52 |
96,45 |
| 3.20 |
90,46 |
3.88 |
97,00 |
4.56 |
96,36 |
| 3.24 |
90,98 |
3.92 |
97,03 |
4.60 |
96,25 |
| 3.28 |
91,52 |
3.96 |
97,04 |
4.64 |
96,12 |
| 3.32 |
92,08 |
4.00 |
97,03 |
4.68 |
95,97 |
| 3.36 |
92,64 |
4.04 |
97,01 |
4.72 |
95,80 |
| 3.40 |
93,21 |
4.08 |
96,98 |
4.76 |
95,60 |
| 3.44 |
93,77 |
4.12 |
96,94 |
4.80 |
95,37 |
| 3.48 |
94,30 |
4.16 |
96,90 |
4.84 |
95,11 |
| 3.52 |
94,80 |
4.20 |
96,87 |
4.88 |
94,82 |
| 3.56 |
95,25 |
4.24 |
96,82 |
4.92 |
94,50 |
| 3.60 |
95,65 |
4.28 |
96,78 |
4.96 |
94,15 |
| 3.64 |
96,00 |
4.32 |
96,74 |
5.00 |
93,76 |
|
Рис. 1 DLC+широкополосное просветляющее покрытие на германиевом окне толщиной 2 мм.
Химические свойства |
| Состав |
углерод, водород |
| Структура |
Смесь sp3 (тетрагональный алмазный тип кристаллической решетки) и sp2 (тригональный графитовый тип) с аморфным углеродом |
| Способность к взаимодействию |
Инертен к кислотам, щелочам, растворителям, солям, воде и другим реагентам при окружающей температуре |
| Физические свойства |
| Плотность |
1.8-2.1 г/см3 |
| Удельная теплопроводность |
10 Вт/см × K |
| Коэффициент теплового расширения |
9 × 10-6/°C |
| Электрическое сопротивление |
Несколько MОм × см |
| Диэлектрическая постоянная |
около 4-11 |
| Адгезия |
> 5000 Па на квадратный дюйм (усилие на отрыв) |
| Проницаемость |
Непроницаем для водорода и других газов |
| Оптические свойства |
| Оптическая прозрачность |
В диапазоне от ближнего до дальнего инфракрасного (см. табл. 2) |
| Показатель преломления |
1.85 - 2.0 (см. табл. 2) |
| Толщина слоя |
Зависит от длины волны. Например, для длины волны 10.6 микрона толщина слоя составляет 1.4 микрона |
| Шероховатость поверхности |
В зависимости от подложки |
| Напряжения |
Не измерялись |
| Другие свойства |
| Температура осаждения |
10°C приблизительно |
| Диапазон рабочих температур |
От -60°C до +400°C |
| Биологическая совместимость |
Не разрушает клетки, нет воспалительного действия |
| Прочностные характеристики |
Хорошее сцепление с поверхностью подложки, стойкость к жесткому трению и механическим ударам, высокой влажности, воздействию высокой и низкой температуры, к тепловому удару, к парам соли, к растворам соли, к растворению в воде и осаждению атмосферной влаги, воздействию пыли и песка, сопротивление некоторым кислотам, сопротивление маслам и дизельному топливу по стандартам: MIL-C-675C, MIL-STD-810 |
|
Табл. 2 Зависимость показателя преломления и коэффициента поглощения покрытия от длины волны.
| Длина волны, микрооны |
Показатель преломления, n |
Коэффициент поглощения, см-1 |
| 0.4 |
2.05 |
0.28 |
| 0.5 |
2.04 |
0.22 |
| 0.6 |
2.02 |
0.14 |
| 0.7 |
2.01 |
0.08 |
| 0.8 |
2.0 |
0.04 |
| 0.9 |
1.99 |
0.03 |
| 1.0 |
1.98 |
0.027 |
| 1.1 |
1.97 |
0.026 |
| 1.2 |
1.965 |
0.025 |
| 2.0 |
1.95 |
0.025 |
| 3.0 |
1.945 |
0.025 |
| 4.0 |
1.943 |
0.025 |
| 5.0 |
1.941 |
0.025 |
| 6.0 |
1.94 |
0.025 |
| 7.0 |
1.938 |
0.025 |
| 8.0 |
1.935 |
0.024 |
| 9.0 |
1.933 |
0.024 |
| 10.0 |
1.931 |
0.024 |
| 11.0 |
1.93 |
0.023 |
| 12.0 |
1.93 |
0.023 |
| 13.0 |
1.93 |
0.023 |
| 14.0 |
1.93 |
0.023 |
|
