基片清洁的影响：残留在基片表面的污物和清洁剂将导致 1）膜层对基片的附着力差； 2）散射或吸收增大，抗激光损伤阈值低； 3）透光性能变差。

  基片的表面污染来源： 1）基片表面抛光后存储时间比较久，表面水渍、油斑和霉斑； 2）工作环境中的灰尘及纤维物质被零件表面吸附； 3）离子轰击时负高压电极溅射，在基片表明产生斑点； 4）真空系统油蒸汽倒流造成基片表面污染等。 提高清洁度的方法： 1）常打扫工作环境（最好建无尘车间）、经常打扫线）对于新抛光基片表面，可用脱脂纱布蘸乙醇与混合物 进行擦洗；对于存储时间比较久的基片表面，可用脱脂纱布或 棉花蘸最细的氧化铈或红粉进行更新，擦拭时要尽量均匀， 不要破坏表面面形。 3）基片表面油脂、水或其它溶剂的表面薄层，可利用离子轰 击来清洁。

  碰撞引起蒸发气体运动散乱，使膜层材料蒸汽分子动能 变小。 2） 抑制它们之间的反应。

  沉积速率的影响： 沉积速率：单位时间内在被镀表面上形成的膜层厚度来表 示。是描述薄膜沉积快慢的工艺参数（nm.s-1）。 沉积速率低，凝结只能在大的聚集体上进行，膜层结构疏 松。提高沉积速率，膜层颗粒细而致密，膜层均匀，散射 小，牢固度好。 沉积速率影响主要的薄膜参数：折射率、牢固度、机械强 度、附着力等。 提高沉积速率的方法：提高蒸发源的温度和增大蒸发源的 面积。

  3）膜层的化学成分。 采用PVD的热蒸发技术制造光学薄 膜几乎每一种化合物的膜层材料蒸发时都会有某些特定的程度 的热分解。沉积在基板表面的膜层是蒸发源材料热分解 后又在零件表面再次化合反应的化合物膜层、分解物以 及未分解材料的混合物，而且分解、化合反应进行的程 度也受不同工艺的影响。最后所得到的是混合物的平均 折射率。

  对于确定波长，当膜层光学厚为四分之一波长整数倍时， 反射率有极值。（定波长检测）

  对于确定膜层光学厚，当波长满足四倍光学厚的整数分 之一时，在该波长处反射率有极值。（定光学膜厚检测）

  烘烤处理的影响： 在大气中对膜层加温处理，有利用于应力释放，对膜层的折 射率、应力和硬度等有影响。

  提高膜层的机械强度需要仔细考虑的工艺参数为： 1）真空度的提高，聚集密度增大，牢固度增加，膜层结构得 到改善，化学成分变纯但应力增加。 2）沉积速率提高，聚集密度增大，膜层结构得到一定的改善，光散 射变小，牢固度增加。提高沉积速率的途径为增加蒸发源的 面积和提高蒸发源的温度。 3）基片温度的提高，有利于将吸附在基片表面的剩余气体分 子排除，增加基片和沉积分子之间的结合力；同时会促使物 理吸附向化学吸附转化，使膜层更加致密。但温度过高会使 膜层变质。

  42光学薄膜器件质量的工艺要素真空镀制光学薄膜的工艺过程为清洁光学零件清洁真空室固体光学零件抽真空零件加温膜层控制仪器调整膜料蒸发或升华镀膜膜后处理检测真空度的影响

  光学薄膜器件的质量要素（光学性能、机械、环境等）； 影响膜层质量的工艺要素； 获得精确膜层厚度的方法； 获得均匀膜层的方法。

  1）直接观测薄膜颜色变化的目视法； 一定结构的膜层对不同波长的光具有不一样的透过率。白

  光入射，反射光就会表现出颜色。 互补色原理：紫色黄绿，紫蓝黄，蓝橙，红蓝

  绿，绿紫红。 特点：结构相对比较简单，操作便捷，但精度低，受外界、人的因素 影响较大。

  2）测量薄膜透过率和反射率极值法； 测量正在镀制膜层的反射率或透过率随膜层厚度增加过

  ➢获得均匀膜层厚度的方法 影响膜层厚度均匀性的重要的因素： 1）蒸发源的发射特性。 ➢ 不同结构（点源、面源或螺旋丝）的蒸发源有不同的发射 特性。 ➢ 每一种蒸发源的发射分布即随经度不同，也随纬度不同。 2）同一种蒸发源不同的膜料，有不同的分布特性。不同膜 料，不同蒸发温度和热传导率，造成蒸发点大小形状不相同。 3）蒸发源与被镀件的相对位置对膜层厚度分布影响非常大。 4）被镀件的面形对于膜层厚度的分布影响也很大。

  2）提高基片表面的清洁度。提高基片温度能促进沉积的膜 料分子与剩余气体分子的化学反应，改变膜层的结晶形式和晶 格常数，从而改变折射率。 3）膜料蒸气分子到基片的入射角。影响膜层的生长特性和聚 集密度，所以影响膜层的折射率。小的入射角有利于提高折射 率。 4）沉积速率。提高蒸发速率，使膜层颗粒细而致密，折射率 也会提高。

  环境因素：盐水雾水、高温高湿、温度剧变、酸碱腐蚀等。 ✓ 选用化学稳定性好的材料作为膜料； ✓ 提高膜层的聚集密度。

  对于致密膜层，酸、碱、盐、水等对膜层的腐蚀是面腐蚀， 腐蚀速度慢，耐久性强；相反对于结构疏松的膜层，酸、碱、 盐、水等对膜层的腐蚀会渗透到内部，属于体腐蚀，腐蚀速 度快，耐久性差。

  4）离子轰击对高凝聚力表面的形成、表面粗糙度聚集密度 和氧化作用等均有影响。蒸镀前轰击可清洁表面、增加附着 力；镀后轰击可提高聚集密度，从而提高膜层的机械强度和 硬度。 5）基片清洁。基片表面不洁净，在基片上残留有杂质或清 洁剂，在镀膜时会产生不同的凝聚条件和附着力，影响到第 一膜层的结构特性和光学厚度，也使膜层容易从基片脱落。

  选材受到的制约往往比较多，所以提高光学镀膜器件耐久性 关键是提高膜层的填充密度。

  膜层材料的折射率为nf，实心材料的折射率为ns，膜层内空隙 介质的折射率nv。则有

  提高膜层填充密度的途径 1）提高真空度：减少膜料蒸汽分子与真空室残余气体的碰撞 几率。这种碰撞会使膜料气体分子改变运动方向和速度，使得 膜层松散粗糙，严重的甚至不能沉积成膜。真空度的提高，能 使得吸附在基质表面的残余气体减少，提高膜层的吸附力，增 大膜层填充密度。另外能减少膜料气体分子与残余气体间的化 学反应，改善膜层的纯度和晶体结构等。

  控制折射率的主要途径有： 1）真空度。真空度的提高，聚集密度增大，折射率会相应 提高。 2）基片温度。提高基片温度能够在一定程度上促进沉积的膜料分子与剩 余气体分子的化学反应，改变膜层的结晶形式和晶格常数， 从而改变折射率。 3）膜料蒸气分子到基片的入射角。影响膜层的生长特性和 聚集密度，所以影响膜层的折射率。小的入射角有利于提 高折射率。 4）沉积速率。提高蒸发速率，使膜层颗粒细而致密，折射 率也会提高。

  其方法是在镀膜前将所计算出的宽光谱范围法的透过率特 性与镀膜时的实测数值比较，不断修正，比较值最小时即 停止镀膜。

  提高膜层填充密度需考虑的工艺因素有： 基片温度、沉积速率、真空度、蒸汽入射角以及离子轰击等。

  膜层折射率误差来源、膜层厚度误差来源 膜层折射率误差来源 1）膜层的填充密度，也叫聚集密度。它是膜层的实材体积和 膜层的几何轮廓之比。 2）膜层的微观组织物理结构。即使用同样的膜层材料，采用 不同的物理气态沉积技术（PVD），得到的膜层具有不一样的 晶体结构状态，具有不一样的介电常数和折射率。

  获得均匀膜层厚度的途径 1）能够得到均匀膜层厚度的蒸发源与零件的位置： ➢ 点状蒸发源置于被镀件所在的球心位置； ➢ 面装蒸发源位于被镀件所在的同一球面上。

  2） 基板表面的平行性和基板温度的均匀性控制。 3）采用旋转夹具；转动速度一定要保持平稳。 4）膜层的沉积速率尽可能平稳。 5）控制线）增设膜层厚度的调节板。

  基片温度的影响： 基片温度对膜层原子和分子提供额外的能量补充。主要影响膜 层结构、凝集系数、线胀系数、聚集密度等。宏观上反映在折 射率、散射、应力、附着力、硬度和不容性等方面的差异上。 1）冷基片：通常用于蒸镀金属膜； 2）升温优点： ➢ 将吸附基片表面的剩余气体排除，增加基片与沉积分子之间 的结合力； ➢ 促使膜层的物理吸附向化学吸附转化，使膜层更加紧密，附 着力增加，提高了机械强度； ➢ 减少蒸汽分子再结晶温度与基片温度之间的差异，提高膜层 的密集度，增加膜层的硬度，消除内应力。 过高温度可导致膜层结构变化或膜料分解。

  上先预镀适当的膜层，使得可使用截止波长作为控制波长， 提高截止波长的准确定位，也可增加每一层膜层控制信号的 变化幅度由此减少监控误差。适用于干涉滤光片的监控。

  ✓ 高级次监控。增大反射率或透过率变化的总幅度，减少相 对判断误差，提高膜层控制精度。 ✓ 预镀监控片。通过提高监控片的有效光学导纳，增大反射 率或透过率的变化幅度，减少相对判断误差。 2.受限于所用测量光电元件的响应。

  离子轰击的影响： 镀前轰击：使基片表面因离子溅射剥离而再清洁和电活化， 提高膜层在基片表面的凝集系数和附着力。 镀后轰击：提高膜层的聚集密度，增进化学反应提高机械强 度、均匀性和抗激光损伤阈值。

  基片材料的影响： 1）基片材料的膨胀系数不同将导致膜层的热应力不同； 2）化学亲和力不同影响膜层的亲和力和牢固度。

  蒸发方法的影响： 不同的蒸发方法提供给蒸发分子和原子的初始动能差异很大， 影响膜层的折射率、散射、附着力等。

  蒸气入射角的影响： 蒸气入射角指蒸汽分子入射方向与基片沉积表面法线的夹角。 影响膜层的生长特性和聚集密度，所以影响膜层的折射率和 散射特性等。一般控制在30以内。

  膜层填充密度可以影响到折射率、膜层的机械强度和稳定能力、 膜层应力和散射等。

  大颗粒膜层带来1）膜层表面粗糙，于是光线散射损耗大，表 面摩擦系数大，抗摩擦损伤能力差。2）结构疏松，不结实。

  膜层填充密度低，膜层内空隙分量加大。 1）膜层与基底间的吸附能力小，膜层结构疏松、牢固度差； 2）膜层结构不规则，均匀性差； 3）空隙吸收环境气体导致膜层有效光学厚度对环境和温度变化 比较敏感，导致光学特性不稳定； 4）增加光学损耗，降低光束质量； 5）表面粗糙，抗摩擦能力差； 6）不结实； 7）抗腐蚀和抗老化性能差。