Отражающее покрытие

 

Использование: для создания отражающих поверхностей осветителем лазеров. Сущность изобретения: применение теплоизоляционного материала в качестве отражающего покрытия, которое способно выдерживать высокие ударные нагрузки без потери отражающих свойств ρ≈100% в широком диапазоне длин волн 200- 1300 нм, выдерживает перепады температур и дает возможность его закрепления на любую основу. 1 ил.

Изобретение относится к области светотехники и может быть использовано при создании отражающих поверхностей осветителей лазеров, где необходима высокая отражательная способность как УФ-излучения, так и ИК-излучения, лучевая стойкость и механическая прочность покрытия.

Под лучевой стойкостью понимается способность облучаемой поверхности сохранять свои физические свойства и не разрушаться под воздействием мощного светового излучения.

В настоящее время в осветителях лазеров в качестве отражающего покрытия широко применяется полированный алюминий, конструкции отражателей из алюминия описаны в монографии Д.Бирнбаума [1] Помимо трудоемкости полировки алюминиевое покрытие обладает малым ресурсом работы из-за ухудшения ее отражающих свойств вследствие окисления поверхности под действием мощных световых импульсов. Следует отметить и сравнительно невысокий коэффициент отражения алюминия ρ≈80% в интервале длин волн 200-1300 нм.

Существенно эти недостатки устраняет состав для получения отражающего покрытия, содержащий дисперсию сульфата бария /ВаSO₄/ в водном растворе неорганическоcго связующего силиката натрия [2] Он имеет больший, чем алюминий, коэффициент отражения в области УФ-излучения ρ≳90%, но испытания показали, что при большом количестве воды BaSO₄ быстро выпадает в осадок, т.к. у него сравнительно большая плотность, поэтому для нанесения таких составов необходимо его периодическое перемешивание. При малом содержании воды покрытие получается плотным и более прочным, но его труднее изготовить, т.к. вязкие составы плохо распыляются краскопультом.

Известен также состав для получения покрытия, отражающего ультрафиолетовый свет, на основе двуокиси кремния, содержащий воду, силикат натрия при следующих соотношениях компонентов, вес.

SiO₂ 35,5 65 Na₂O·nSiO₂ 3 20 H₂O 27 59.

Указанный состав хорошо отражает УФ- излучение. С помощью связующего, имеющего высокую лучевую стойкость, прочность, хорошую адгезию с SiO₂ и материалом основы создается требуемое покрытие [3] Недостатком этого состава является неудовлетворительная ударная прочность отражающего покрытия, невозможность нанесения состава на некоторые пластиковые поверхности из-за плохой адгезии к ним, невозможность нанесения покрытия на труднодоступные поверхности, разрушение покрытия по мере течения времени в результате смены температуры окружающей среды.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является создaние эффективной отражающей поверхности, способной выдерживать высокие ударные нагрузки без потери отражающих свойств в широком диапазоне волн от 200 до 1300 нм, выдерживающей перепады температур и дающей возможность ее закрепления на любую основу.

Поставленная задача достигается применением известного теплоизоляционного материала на основе аморфного кварцевого волокна в качестве отражающего покрытия.

На чертеже изображен график зависимости диффузного коэффициента отражениям ρ [% от длины волны l [нм] Указанный теплоизолирующий материал нашел применение в высокотемпературных печах для предотвращения разрушения каркаса печей. Cогласно TУ1-596-117-86 и TУ1-596-180- 83 этот теплоизоляционный материал создaн на основе аморфного кварцевого волокна. Pабочая температура материала от -150 до +1100^oС, плотность от 0,130 до 0,300 г/см³. Материал белого цвета, пористый /пористость 95% /. Кварцевое волокно, т.е. исходный материал, обычно используется в световодах, где рассеяние света сведено до минимума. В нашем случае используется совершенно противоположное свойство аморфной спеченной массы из стекловолокна рассеяние света.

В силу наличия воздушных микропузырьков этот материал является хорошим теплоизолятором. Для световой волны эта шероховатая поверхность является хорошим диффузным отражателем, несмотря на наличие микросветоводов, которые хорошо проводят свет, и микротрещин, которые являются световыми ловушками.

Измерение коэффициента диффузного отражения r осуществлялось с помощью широкополосного источника излучения и классического фотошара Ульбрихта, внутрь которого помещался исследуемый образец. Исследуемые образцы имели геометрические параметры 40х40х10. С помощью фотометрической аппаратуры регистрировалось излучение в диапазоне волн 200-1300 нм. Предлагаемый материал подвергался облучению светового потока интенсивностью Р≈0,5 мВт/см². В результате 200 включений образец, имевший толщину 10 мм, не разрушался. Зависимость коэффициента отражения r от длины волны показана на чертеже. Из чертежа следует, что по мере увеличения длины волны излучения от 200 до 1300 нм, коэффициент отражения исследуемого образца практически не изменяется и имеет значение≈ 100% Использование известного теплоизоляционного материала в качестве покрытия, отражающего свет в широком диапазоне длин волн, перспективно там, где требуется широкополосная световая накачка, стабильность отражательных свойств и лучевая стойкость, например, лазерная техника.

Заявляемое отражающее покрытие согласно экспериментальным данным имеет в диапазоне волн 200-1300 нм коэффициент отражения ≈ 100% Для сравнения отражающее покрытие [2,3] в узком диапазоне волн 240 -300 нм имеет коэффициент отражения r≳90% и соответственно ρ≳95%. При испытании предполагаемого покрытия на лучевую стой кость излучением интенсивностью P≈ 0,5 мВт/см² образец толщиной ≈ 10 мм выдержал не разрушившись 200 включений. Технологически трудно нанести прочное отражающее покрытие на внутреннюю поверхность осветителя, т.к. для этого необходима высокая адгезия к материалу основы. Все это еще может усугубиться труднодоступностью поверхности основы в процессе напыления. Эти проблема решается в случае использования предлагаемого материала. Из него можно вырезать отражатель любой формы и механически закрепить в любом месте осветителя.

Формула изобретения

Применение теплоизоляционного материала на основе кварцевого аморфного волокна в качестве диффузного отражающего покрытия.

РИСУНКИ

Рисунок 1