[صفحه اصلی ]   [ English ]  
بخش‌های اصلی
صفحه اصلی::
درباره مرکز تحقیقات::
معرفی افراد::
فعالیت های علمی پژوهشی::
اخبار و اطلاعات جاری::
فضاهای آموزشی و تحقیقاتی::
تسهیلات پایگاه::
::
جستجو در پایگاه

جستجوی پیشرفته
..
دریافت اطلاعات پایگاه
نشانی پست الکترونیک خود را برای دریافت اطلاعات و اخبار پایگاه، در کادر زیر وارد کنید.
..
نظرسنجی
وب سايت اين مركز را چگونه ارزيابي مي فرماييد؟
كارآمد و پربار
قابل قبول
مي تواند بهتر باشد
متوسط
   
..
اطلاعات تماس
AWT IMAGE
  تهران ، نارمک ، دانشگاه علم و صنعت ایران،، دانشکده برق، مرکز تحقیقات نانوپترونیکس
کد پستی: 13114-16846
 تلفن: 73222667-021
فکس: 73225777-021
پست الکترونیک:
nrc( -At -) iust.ac.ir
..
:: پوشش های ضد انعکاس ::
AWT IMAGE
پوشش های ضد انعکاس
 
 
دنیای رنگارنگ اطراف ما یا به عبارت دیگر جهان علمی اطراف ما شدیدا در امر بازتاب مجذوب شده است. مواد ضد بازتاب تنها از جنبه قدرت بالایشان در جذب مورد توجه نیستند بلکه آن دسته از ویژگی ها و خصوصیاتی که به آن ها این امکان را می دهد نیز از دید دانشمندان جالب و قابل بررسی است. برای درک این موضوع ما باید تولید رنگ ها را از یک سطح و روش های کنترل آن ها را بهتر بدانیم. می توانیم مکانیزم تولید رنگ را به دسته های مختلف یعنی پروسه انکسار، تداخل، تفرق، جذب و تابش دسته بندی کنیم. به عنوان مثال رنگ تولید شده در فیلم های نازک، یک حباب یا پرهای یک طاووس ناشی از پدیده تداخل می باشد. رنگ آسمان نیز در اثر پدیده تفرق تابش ها و رنگ رنگین کمان در نتیجه پدیده شکست می باشد.
با فرض اینکه ما اطلاعات گسترده ای در زمینه پروسه تولید رنگ ها داریم، شیوه کنترل آن ها را به هنگام خروج از یک سطح مورد بررسی قرار می دهیم تا بتوانیم خصوصیات و ویژگی های ضد انعکاس آن سطح را اندازه گیری کنیم. با ظهور موج اپتیکی هنگامیکه رنگ ها را به طور اختصاصی تر از نقطه نظر طول موج نوری مورد بررسی قرار می دهیم می بینیم که دو پدیده تولید رنگ و ویژگی ضد انعکاس سطح با یکدیگر رابطه تنگاتنگی دارند. مثلا در بیشتر ساختار های غیر متحرک (non-motion) شیء سبز در نتیجه ویژگی ضد انعکاسش نسبت به بقیه طول موج نور تابیده شده پدیدار می شود، یعنی این شیء در مقابل تابش نور تمام طول موج ها به جز آن بخشی که منجر به تولید رنگ سبز می شود را جذب می کند. مثالی دیگر از این نوع سیستم ها پر طاووس می باشد، یعنی پر طاووس تنها آن بخش از طول موج هایی را منعکس می کند که وقتی با هم تداخل پیدا می کنند رنگ سبز تولید می کنند و بقیه طول موج ها را جذب می کند یا به عبارتی در مقابل بقیه طول موج ها از خود خاصیت ضد بازتاب نشان می دهد.از این نوع رنگ ها که رنگ های فیزیکی نامیده می شود در محیط اطراف بسیار زیاد است مثل رنگ بال های پروانه، رنگ پوست مار و... . ساختارهای محرک آن دسته از ساختارهایی هستند که به طور طبیعی در درون خود دارای رنگدانه هایی هستند که در تولید رنگی که به چشم می خورد نقش اساسی دارند که این گونه ساختارها مورد بحث ما نمی باشند.
چنانچه ما طبیعت تولید رنگ را بیشتر مورد بررسی قرار دهیم یک وجه اشتراکی بین انواعی که در بالا مطرح شد وجود دارد و آن این است که اغلب آن ها (سطوح رنگی) به صورت میکرو و یا حتی نانو ساختار می باشند و یک سطح صاف و مسطح نیستند. همانطور که می دانیم سطوح صاف و صیقلی نسبت به سطوحی که زبرتر و ناهموارتر هستند درخشان تر می باشند. شاید اولین واساسی ترین دلیلی که برای این پدیده طبیعی به ذهن می رسد این باشد که این امر به خاطر کاهش بازتاب از سطوح ناهموار نسبت به سطوح هموار می باشد. اما این تصور نتیجه یک دلیل اصلی تر یعنی چگالی نوری است که بعدها ضریب شکست (Refractive Index) نامیده شد. این ضریب ماده واسط را از لحاظ سرعت نور در آن نسبت به سرعت نور در هوا توصیف می کند.
هر گونه تغییر در سرعت نور  به دلیل وجود مواد مختلف با ضریب شکست های مختلف می باشد، که این امر به عنوان یک اختلال یا اغتشاش نوری برای چشم و یا هر آشکارساز نوری شناخته می شود. چنانچه مواد دارای ضریب شکست یکسانی باشند آن گاه این اختلال صفر می شود.  به عنوان مثال اگر یک لیوان غوطه ور در آب خیلی قابل تشخیص نیست به دلیل هماهنگ بودن ضریب شکست لیوان با ضریب شکست آب می باشد که در نتیجه بازتاب از سطح لیوان کاهش می یابد. بنابر این می توانیم نتیجه بگیریم که هرچه ضریب شکست یک ماده با ضریب شکست هوا (n=1) هماهنگ تر و نزدیک تر به آن باشد بازتاب از سطح آن ماده کمتر می شود. از این رو در اهداف عملی از پوشش های ضد انعکاس نوری، بهتر است که از موادی استفاده شود که ضریب شکست آن ها تا حد امکان به ضریب شکست هوا نزدیک باشد. از این دست مواد می توان به MgF2 باn=1.39 ، CaF2 با n=1.44 و SiO2 با n=1.46 اشاره کرد. هر چند که مسئله رسیدن به ضریب شکستپایین به دلیل وابستگی آن به طول موج امری پیچیده است. به طور کلی مچینگ ضریب شکست در بخش فرابنفش طیف(UV)  که منجر به کاهش بازتاب می شود چنین حالتی را در ناحیه فروسرخ  تضمین نمی کند و این بدین معنی است که دستیابی به یک پوشش ضد انعکاس باند پهن که با استفاده از یک ماده یکتا طراحی شده است برای یک بازه ای از طول موج های طویل بسیار سخت می باشد و عملکرد آن در رنج های مختلف از طول موج ها، متفاوت می باشد. Lord Rayleigh اولین کسی بود که از لحاظ ریاضی ثابت کرد که لایه های انتقال تدریجی با تغییر تدریجی چگالی را، که اکنون ما آن را به ضریب شکست ماده ربط می دهیم، می توان به عنوان پوشش های ضد انعکاس در نظر گرفت. اگر چه این نظریه در زاویه های تابش خاص(grazing angles of incidence) قابل تایید نمی باشد که این امر نشان دهنده وابستگی ویژگی های ضد انعکاس به زاویه است(angle-dependence)، به عنوان مثال می توان به رنگ هایی که از یک حباب کف صابون یا از پرهای دم طاووس در زاویه های مختلف دیده می شود اشاره کرد. بدیهی است که این برهمکنش ها و بازتاب و در نتیجه تولید رنگ از یک سطح با امواج الکترومغناطیسی به ضخامت سطح و پلاریزاسیون نور بستگی دارد.به طور کامل تر تولید رنگ و اثرات ضد انعکاس به شرایط کنترل یافته توسط ضریب شکست که به زاویه دید، پلاریزاسیون و طول موج وابسته است.
همانطور که مطرح شد آن چه که میزان جذب ماده را تعیین می کند ضریب شکست ماده می باشد چرا که هرچه ضریب شکست به محیط نزدیک تر باشد امکان عبور یا جذب نور بیشتر است. بر این اساس برای کاربرد در پوشش های ضد انعکاس در سلول های خورشیدی سعی بر این است که از لایه ای استفاده شود که ضریب شکست آن به محیط نزدیک تر باشد، اما در اینجا فقط هماهنگی با ضریب شکست محیط مطرح نیست بلکه این هماهنگی با زیر لایه نیز باید وجود داشته باشد از این رو پوشش های ضد انعکاس به دسته های مختلفی تقسیم بندی می شوند که عبارت است از :
 تک لایه
 دولایه
 چند لایه
 
 پوشش تک لایه
ساخت و کاربرد پوشش AR تک لایه محدود به قابلیت ماده به کاربرده شده می باشد. به عنوان مثال ضریب شکست زیر لایه شیشه و پلاستیک شفاف برابر باns~1.5  است، بنابراین ضریب شکست پوشش مورد استفاده با ضخامت ربع موج بایدn~1.22  باشد. اما متاسفانه مواد باRI<1.22  بسیار کمیاب می باشند. همچنان که در شکل زیر دیده می شود ماده ای مانند فلورید منیزیوم (MgF2) بازتاب یک زیر لایه شیشه ای را از 4.26% تا 1.5% کاهش می دهد. با این وجود رسیدن به یک بازتاب دقیقا 0% بوسیله پوشش های تک لایه هنوز عملی نیست.
 
 پوشش دو لایه
کاربرد یک پوشش دو لایه به طوریکه هر لایه دارای ضخامت ربع طول موج باشد می تواند عملکرد پوشش ضد انعکاس را بهبود بخشد اگر ماده با شاخص بالاتر (مثلا Al‌2O3 با n1=1.69 ) به طوریکه n1>ns باشد ابتدا و سپس بر روی آن ماده با شاخص پایین تر (MgF2 با n2=1.38<ns) بر روی زیرلایه (n=1) قرار بگیرد. این طراحی منجر به طراحی بهتر برای بهبود در اثر AR می شود. از شکل زیر پیداست که بازتاب موثر (Reff) از یک پوشش ضد انعکاس دو لایه به طور قابل ملاحظه ای در محدوده طول موج500nm n~ به سمت صفر کاهش پیدا می کند. همانطور که دیده می شود منحنی بازتاب پوشش ضدانعکاس دولایه دارای طیفی به صورت V می باشد از این رو آن ها را نیز به صورت پوشش v  می شناسند.
 
AWT IMAGE
 
شکل 1) بازتاب به صورت تابعی از طول موج برای پوشش های ضد انعکاس: (a) پوشش AR تک لایه  ( هوا (n0=1) ،MgF2- 0.25𝜆t(n=1.38)، شیشه (n=1.52). (b) پوشش AR دولایه (هوا، 0.25t-MgF2، 0.25t-Al2O3(n1=1.69)، شیشه. (c) پوشش AR سه لایه (هوا، 0.25t-MgF2، 0.25t-ZrO2(nm=2.05)، 0.25𝜆t-CeF3(n1=1.64)،شیشه. در اینجا منظور از t طول موج هدف مورد نظر است به گونه ای که بازتاب موثر در آن طبق رابطه 1 مینیمم باشد.
 

• پوشش چندلایه
از آن جا که پوشش های ضد انعکاس دو لایه منجر به کاهش در بازتاب موثر در یک طول موج مشخص(t)  در هدف می شود چنانچه کاهش بازتاب بر روی دو طرف tمورد نظر باشد باید تعداد لایه ها افزایش پیدا کند. طراحی پوشش ضد انعکاس سه لایه (به صورت ربع، نصف، ربع طول موج طراحی) شامل یک لایه ضخیم تر میانی(M)  با ضخامت t/2استکه بین دولایه بالایی(H)  و پایینی(L)  با ضخامت t/4 ساندویچ شده است. ساختار یک پوشش ضد انعکاس را می توان به صورت زیر در نظر گرفت:
Substrate/H-2M-L/Air
به منظور رسیدن به اثر ضد انعکاس در یک باند وسیع، ضریب شکست لایه میانی (nm) باید در رابطه  nm>(n12/ns) صدق کند. تاثیر پوشش ضد انعکاس در شکل بالا مشهود است .
دفعات مشاهده: 6678 بار   |   دفعات چاپ: 944 بار   |   دفعات ارسال به دیگران: 96 بار   |   0 نظر

کد امنیتی را در کادر بنویسید >
   
سایر مطالب این بخش سایر مطالب این بخش نسخه قابل چاپ نسخه قابل چاپ ارسال به دوستان ارسال به دوستان
کلیه حقوق مادی و معنوی این سایت متعلق به مرکز تحقیقات نانوپترونیکس ایران می باشد . نقل هرگونه مطلب با ذکر منبع بلامانع می باشد .
Persian site map - English site map - Created in 0.308 seconds with 961 queries by yektaweb 3455