基于洁净控制的激光防护涂层制备技术
编号:147 访问权限:仅限参会人 更新:2025-04-11 22:13:12 浏览:27次 张贴报告

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摘要
随着激光技术的快速发展,高能激光装置的使用成为可能。然而,高能激光装置中光学元件对洁净度有着极高的要求,粒子污染物造成的激光镜片损伤已经成为限制强激光装置应用的关键问题。强激光在反射过程中会产生大量的杂散光,随着时间的增加,杂散光在装置内部不断积累能量,导致装置的机械零件烧蚀,逸出的粒子污染镜片。当激光再次照射到被污染的镜片,很有可能造成镜片爆炸,从而导致严重的安全隐患和经济损失。针对此问题,本文采用磁控溅射技术制备了一种具有高反射率的多层银基涂层,该涂层能够有效保护强激光装置的机械零件,极大的减少粒子污染,提升了强激光装置的在正常运行时的寿命。本文制备的多层银基涂层结构为Cr/Ag/CrN/SiN,外观呈银白色,具有金属光泽。其中Cr和CrN层的主要作用是增强涂层的结合力,厚度约为20 nm,热震法和锉刀法测试结果表明该膜层具有良好的结合力。Ag膜是该功能膜层的主体,厚度为600 nm,金属Ag对波长600-2000 nm波段的光波具有很高的反射率,本文中制备的多层涂层对波长为1064 nm波段激光的反射率为95.8%,几乎保持了Ag的本征反射率,这是多层功能膜层具有良好激光防护功能的重要原因。SiN层颜色透明,主要作用为保护Ag涂层不被氧化,延长涂层的有效寿命,厚度约为70 nm。对本文制备的涂层进行了激光辐照试验,在功率密度为6 kW/cm2的激光下辐照300 s,试样并未出现明显变化,在辐照过程中检测到材料逸出的粒子数仅为90。相比之下,未作镀膜处理的因瓦合金试片在功率密度为3 kW/cm2的激光下辐照100 s后就出现了明显了烧蚀和氧化,并且在激光辐照光圈之外,仍出现了较大的严重氧化区域,粒子数检测结果为596940,造成环境及仪器的严重污染。激光辐照结果表明,本文制备的多层银基涂层具有优异的激光防护效果,因此能够为强激光装置的长寿命运行提供良好的技术保障。随着激光技术的快速发展,高能激光装置的使用成为可能。然而,高能激光装置中光学元件对洁净度有着极高的要求,粒子污染物造成的激光镜片损伤已经成为限制强激光装置应用的关键问题。强激光在反射过程中会产生大量的杂散光,随着时间的增加,杂散光在装置内部不断积累能量,导致装置的机械零件烧蚀,逸出的粒子污染镜片。当激光再次照射到被污染的镜片,很有可能造成镜片爆炸,从而导致严重的安全隐患和经济损失。针对此问题,本文采用磁控溅射技术制备了一种具有高反射率的多层银基涂层,该涂层能够有效保护强激光装置的机械零件,极大的减少粒子污染,提升了强激光装置的在正常运行时的寿命。本文制备的多层银基涂层结构为Cr/Ag/CrN/SiN,外观呈银白色,具有金属光泽。其中Cr和CrN层的主要作用是增强涂层的结合力,厚度约为20 nm,热震法和锉刀法测试结果表明该膜层具有良好的结合力。Ag膜是该功能膜层的主体,厚度为600 nm,金属Ag对波长600-2000 nm波段的光波具有很高的反射率,本文中制备的多层涂层对波长为1064 nm波段激光的反射率为95.8%,几乎保持了Ag的本征反射率,这是多层功能膜层具有良好激光防护功能的重要原因。SiN层颜色透明,主要作用为保护Ag涂层不被氧化,延长涂层的有效寿命,厚度约为70 nm。对本文制备的涂层进行了激光辐照试验,在功率密度为6 kW/cm2的激光下辐照300 s,试样并未出现明显变化,在辐照过程中检测到材料逸出的粒子数仅为90。相比之下,未作镀膜处理的因瓦合金试片在功率密度为3 kW/cm2的激光下辐照100 s后就出现了明显了烧蚀和氧化,并且在激光辐照光圈之外,仍出现了较大的严重氧化区域,粒子数检测结果为596940,造成环境及仪器的严重污染。激光辐照结果表明,本文制备的多层银基涂层具有优异的激光防护效果,因此能够为强激光装置的长寿命运行提供良好的技术保障。
关键词
激光防护;多层银基涂层;磁控溅射;高反射率;洁净控制
报告人
张雪柏
工程师 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所

稿件作者
张雪柏 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所
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重要日期
  • 会议日期

    05月09日

    2025

    05月11日

    2025

  • 04月23日 2025

    摘要截稿日期

  • 04月23日 2025

    初稿截稿日期

  • 08月07日 2025

    报告提交截止日期

主办单位
中国机械工程学会表面工程分会
承办单位
天津大学
中国地质大学(北京)
海南大学
北京科技大学
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