Способ изготовления шкал и сеток Советский патент 1981 года по МПК G01D13/04 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШКАЛ И СЕТОК

1

Изобретение относится к точному оптическому приборостроению и может быть использовано для изготовления кодовых лимбов, сеток, шкал, мир и других подобных им оптических деталей ...

Известны способы изготовления сеток, шкал и других аналогичных изделий оптического приборостроения, основанные на использовании различных методов, в, частности фотографии. На поверхность заготовки (стекло, кварц, ситалл, пластмассы и т.д.) наносится светочувствительный слой (например, галоидосеребрянь1й), материал экспонируется через фотошаблон. или на фотокоординатографе с программным управлением, после чего он подвергается стандартной химико-фотографической обработке в проявляюще-фиксирующих растворах физических серебряных проявителей. Металлический рисунок (в данном случае из серебра) формируется в слое полимерного связующего и имеет достаточно низкий коэффициент отражения l .

К недостаткам известных фотографических способов изготовления деталей оптического приборостроения относятся низкая прочность и стойкость к агрессивным средам и влаге получаемого рисунка сетки или шкалы, требующего защиты специальным лаком или стеклом, применение в технологическом процессе остродефицитных солей серебра, большая длительность и трудоемкость всего технологического цикла, а также сложность изготовления деталей с высоким коэффициентом пропускания для работы в проходящем свете.

Высокие требования к деталям (сеткам, шкалам и др.) по разрешающей способности, прочности, радиационной и коррозионной стойкости и оптическим характеристикам (в связи с их использованием в разных климатических условиях - под водой« в вакууме, кос38т.д.) способствовали разработмосе и ке способов их изготовления, основанных на применении методов фотолитографии. В качестве металла, формирующего изображение сетки, миры или шкалы, используются хром, никель, алюминий, титан и др., которые обычно наносятся на заготовку путем термического испарения в вакууме 2 . Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления шкал и сеток путем нанесения на подложку светочувствительного слоя, его зкспонирования, нацесения металлического рисунка и пленок из TfOa и SiOufs. К недостаткам фотолитографических методов изготовления подобных детале относятся большая трудоемкость и длительность технологического цикла изготовления, необходимость использования энергоемкой и дорогостоящей вакуумной техники, сложность изготовления сеток и шкал с низким коэффициентом отражения и высокой оптической плотностью изображения, а также сложность изготовления рисунка на просветленны: деталях, включающих систему тонкопленочных просветляющих покрытий например TiOjj. и SiOg.. Цель изобретения - упрощение технологии и сокращение длительности тех нологического цикла изготовления дета лей оптического приборостроения (сеток, шкал, мир, кодовых лимбов и т.д с различными оптическими характеристи ками, включаюпщх систему просветляющих покрытий из TiO и SiO.. Эта цель достигается тем, что в предлагаемом способе на подложку последовательно наносят пленку из TiO светочувствительный слой, металлический рисунок методом химической металлизации и пленку из Si02 Такое решение позволяет упростить технологию изготовления и сократить длительность технологического цикла за счет исключения трудоемких операций и упрощения метода нанесения металлического рисунка. Получение сеток и шкал рсушествляют по следующей технологической схем На тщательно очищенную от загрязнений заготовку (стекло, кварц, ситалл и т.д.л наносят тонкую прозрачную пленку диоксида титана (0,010,2 мкм). 9 Полученную пленку диоксида титана прогревают на воздухе при 100-200°С в течение 5-30 мин. Прогретую пленку покрывают тонким (0,1-1,5 мкм) слоем поливинилового спирта. Светочувствительный - слой экспонируют УФ-светом через фотошаблон, изготовленный на кварцевом стекле, например марки КУ, от ламп типа ДРТ, ДРШ, СВДШ, время экспонирования обычно не превьшгает 30 с. Подложку вместе с экспонированным фотослоем погружают на 30-60 с в активирующий раствор, содержащий, г/л: Хлорид палладия 1,5-2 Лимонная кислота 5-20 ОП-70,1-0,3 Ацетат додеципамина 0,1-0,3 Соль Мора10-20, после чего промывают водой в течение 2-3 мин. (После обработки экспонированного фотослоя на экспонированных участках формируется слабо видимое палладиевое изображение. Осуществляют проявление нужного рисунка до достижения необходимой оптической плотности изображения (время проявленная обычно не превьшгает 5-7 мин) в растворе .химической металлизации (например для никелирования, меднения, кобальтирования и др.) при комнатной температуре раствора (20-25 С), После проявления заготовку тщательно промывают проточной и дистиллирован- ной водой, сушат струей обеспыленного воздуха. После сушки заготовку с нанесенным на нее рисунком сетки или шкалы покрывают пленкой диоксидакремния толщиной 0,1-0,2 мкм. Длительность всего технологического цикла не превьшхает 1-24. Разрешающая способность предлагаемого способа изготовления сеток и шкал составляет 1000 В предлагаемом способе пленка TiO выполняет не только функцию прозрачной оптической средыJ имеющей высокий коэффициент преломления (необходимое условие просветляющих покрытий, но и функцию адгезивного слоя и светочувствительной матрицы, поверхность которой после облучения УФ-светом приобретает способность восстанавливать ионы благородных металлов и меди с образованием каталитически активных частиц, на которые легко

осаждаются металлы и сплавы из растворов химической металлизации с хорошей адгезией к подложке.

Получение пленки диоксида титана может быть осздцествлено с использованием известньпс методов, в частности гидролитическим осаждением из растворов алкоксидов титана, пиролизом паров- алкоксида или ацетилдцетоиата титана. По доступности и простоте технологического оформления наиболее пригодным является метод получения пленок из растворов алкоксидов (полибутилтитаната, тетрабутокСИ-, тетраэтрксититана и др.). В качестве растворителя для приготовления пленкообразующих растворов могут быть использованы разные неводные органические растворители (кетыреххлористый углерод и др.).

Нанесение раствора на заготовку осуществляется обычно центрифугированием смоченной раствором подложки, окунанием подложки в раствор или вытягиванием из раствора.

Нанесение пленки ЭЮаможет быть осуществлено, также, как и пленки TiOg, с помощью известных методов гидролитического осаждения пленок из пленкообразующих растворов (этанольных раст. воров тетраэтоксилана) с последующим прогревом пленки при 120-300 С в течение 0,1-1 ч. Могут быть также использованы и другие методы, например ВЧраспыпение и т.д.

Лимонная кислота, входящая в состав активирующего раствора, может быть заменена на янтарную или винную в той же пропорции.

Способ позволяет изготавливать сетки, шкалы, лимбы, миры на оптических стеклах, кварце, ситаллах и др. подложках. Детали могут работать как в проходящем.свете, так и в отраженном. Использование способа для изготовления деталей (сеток, шкал и др.), работающих в проходящем свете, позволяет увеличить пропускание света с 94-95% в интервале 400-700 нм, характерного для подложки из стекла к-8, до 98-99% после покрытия подложки с нанесенным на нее изображением пленкой.

Пример 1. Изготовление сетки с толщиной окружностей и штрихов 10 мкм. Поверхность заготовки (стекла к-8) диаметром 22 мм тщательно чистят ацетоном и при ее вращении ( JO 200 об/мин) на поверхность наносят

5%-ный раствор полибутилтитаната в гесане. Полученную пленку в течение 30 мин прогревают в термошкафу при , П9сле чего при центрифугировании она покрьшается слоем раствора слдукщего состава

Поливиниловый спирт, г/л 30 Триэтаноламин, г/л3

Вода дистиллированная,л 1 Вращение детали на центрифуге проводят до полного высыхания слоя.

Светочувствительный слой экспонируют 30 с через кварцевый фотошаблон под вакуумным прижимом и обрабатывают 20 с в растворе активатора следующго состава, г/л:

PdClj2

Лимонная кислота5

ДЦЦАА. 0,3

ОП-70,3

Соль Мора 10

Посйе тщательной промывки дистиллировной водой никелевое изображение сетки получают в растворе состава; А)

NiCi2-6H20 г/л45

Аммоний лимоннокислый трехзвмещенный, г/л60 NaOH до рН10,5 Б)

1%-ный раствор ЫаВНдв 0,5%-ном растворе NaOH

Температура раствора 22-23С. Во . время проявления до получения оптической плотности, равной 3, составляет 4 миц. .

Аналогичные результаты получают при замене полибутилтитаната на тетрабутокси-, тетразтоксититан, а лимонной кислоты в активирующем раство,ре на янтарную или винную.

П р и м е р 2, Приготовление фотослоя, экспонирование, активация аналогичны описанному в примере 1, проявление осуществляют в растворе состава:

А)

CuS043Hj,0, г/л100

Глицерин, г/л100

NaOH, г/л100

Б)

37%-ный райтвор Температура проявления 22-23 С. Время проявления до достижения оптической плотности, равной 4, составляет ;3 мин. 8 Пример 3. Получение изображения сетки осуществляют как описано в примерах 1 и 2. Нанесение SiOj на изображение сетки осуществляют центрифугированием 13%-го спиртового раствора SI(ОС2Ну)4 при скорости вра щения подложки 5000 об/мин. Прогрев проводят в течение часа при в термошкафу. Пропускание света в интервале 400-700 нм при этом увеличивают с 87% (по сравнению с примерами I и 2) до 95-96%. П р и м е р 4. Получение изображения сетки осуществляют, как в примере 1, на заготовке из ситалла. . Прогрев пленки Т-я02 проводят при в течение 15 мин. Получают изо ражение сетки на ситалловой подложке П р и м е р 5. Получение изображения сетки осуществляют, как в примере 1. В качестве пленкообразующего раствора для изготовления пленки TdO используют 11%-ный этанольный раствор тетраэтоксититана. После получения металлического рисунка заготовку покрывают пленкой Si02, как в примере 3. Пропускание света в интервале 400-700 нм увеличивают по сравнению с примером 3 на 2% (до 98%}. Таким образом, использование в предлагаемом способе последовательно го нанесения на подложку пленки из TiOi, светочувствительного слоя и металлического рисунка методом химической металлизации позволяет упрос8ить технологию и сократить длительость технологического цикла при изотовлении шкал и сеток для оптичесих приборов. Фбрмула изобретения 1.Способ изготовления щкал и сеток, преимущественно оптических приборов , путем нанесения на подложку светочувствительного слоя, его экспонирования, нанесения металлического рисунка и пленок из SiOg, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии и сокращения длительности технологического цикла на подложку последовательно наносят пленку из T-I02, светочувствительный слой, металлический рисунок и пленку из Si Оз.. 2.Способ ПОП.1, отлича.ющ и и с я тем, что металлический рисунок наносят методом химической металлизации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Бурмистров Ф.Л. Точная фотография. М-Л., Оборонгиз, 1939. 2.РТМ 3-520-74. Шкалы и сетки фотографические. Технологический про-, цесс изготовления с применением фоторезисторов к основе дйазосоединений. 3.Anders H.Dunne Sct«ictiten V/eeSen5c1ia teictie Ver-taaso-eseeesctiaft Sbut-bg-art,19fo5(прототип).