[发明专利]通过气体的单电荷或多电荷离子束处理制备抗反射玻璃材料的方法

说明书

技术领域

本发明的主题是通过气体的单电荷或多电荷离子束处理玻璃材料的方法；该方法旨在长时间内在可见区的波长谱中降低反射和改进光透射。本发明方法尤其应用于透镜或玻璃片的透明衬底的表面，使得所述表面获得特征在于可见光透射率大于98％的抗反射性质。在这些条件下，所述表面在可见区显示出良好的抗反射性质。

背景技术

众所周知，玻璃表面反射大约95.5％的入射光，事实上降低了光电池的能效或使得难以阅读电脑或手机平板屏幕。

玻璃表面上的光反射更通常地通过Fresnel关系来解释，其为以90°入射角通过屈光度的光射线给出了以下反射(R)和透射(T)系数：

R＝((n2-n1)/(n2+n1))²；T＝4n1*n2/(n2+n1)²

其中n1和n2是通过屈光度区分的介质的反射指数。发现R+T＝1(能量守恒)。对于空气(n1＝1)和玻璃(n2＝1.54)，这些公式产生R＝0.045和T＝1-R＝0.955(透射95.5％，只反射4.5％)。

对于由两个表面组成的玻璃条，存在超过两倍的损失，2′4.5％＝9％。该光能量损失代表光电应用的无价值部分。

存在由基于金属氧化物沉积组成的抗反射工艺，使用这种工艺相对复杂和昂贵。例如，对于透镜，将提及在真空(10^-5托)下精度约为一埃的沉积金属氧化物薄层的工艺。在无尘室中，首先在洗涤线中清洗透镜，然后在超声下干燥。将它们放进将进入处理室的支持体中。在所述室中施加真空以获得氧化物在较低温度下的蒸发(升华)。蒸发可以通过焦耳效应通过加热氧化物或使用电子枪来进行。必需完美控制真空的质量和度量、蒸发率和所沉积的层的厚度。当然，这些厚度应该是均匀的。存在其他类型的稍微便宜的PVD沉积，例如氟化镁MgF₂(指数1.38)和氟铝酸钠Na₃AlF₆(指数1.35)，其折射率接近理想指数然而没有达到理想指数，如可通过本发明方法实现。

“玻璃”理解为是指易碎(脆性)且对可见光透明的硬质材料或合金。通常，玻璃由二氧化硅(SiO₂)和主要成分是砂的焊剂组成。在所有类型的玻璃中，最普遍的是苏打-石灰玻璃。从物理角度而言，玻璃是显示玻璃转化现象的无定形材料(也就是非结晶材料)。低于其转变温度(其非常高)，玻璃以玻璃态存在。

这造成需要用于玻璃材料的表面处理以在非常长的时间内引入抗反射性质的方法，优选地根据易于在工业规模上操作的方法，以便能够以大量和合理的成本提供这种玻璃材料。

文献US 5 250 098公开了用于在玻璃材料的可见区进行持久抗反射处理的方法，该方法是通过离子束轰击；所使用的离子是单电荷的。

发明内容

本发明的目的是提供用于处理玻璃材料的方法，该方法相对便宜且可以处理对应于众多应用要求的表面。在这些应用中，将提及触摸屏、眼镜片、光学装置的透镜、建筑物的窗户或光学纤维。

因此，本发明提供用于在玻璃材料的可见区进行持久抗反射处理的方法，其由通过经由电子回旋共振(ECR)源产生的气体的单电荷和多电荷离子束轰击组成，其中：

-用于处理玻璃材料的温度小于或等于玻璃化转变温度；

-注入每单位表面积的气体的单电荷和多电荷离子的剂量为10¹²个离子/cm²-10¹⁸个离子/cm²，以便获得气体的单电荷和多电荷单电荷和多电荷离子的原子浓度，使得注入层的折射率n约等于(n1*n2)^1/2，其中n1是空气指数和n2是玻璃指数；

-加速电压为5kV-1000kV，以获得等于p*λ/4*n的注入厚度t，其中t是对应于注入范围的注入厚度，其中气体的单电荷和多电荷离子的原子浓度大于或等于1％，p是整数，λ是入射波长和n是注入层指数。

发明人已经能够发现，包含通过经由电子回旋共振(ECR)源产生的气体的单电荷和多电荷离子束轰击的用于在可见区进行持久抗反射处理的方法比包含通过气体的单电荷离子束轰击的方法更有效。

根据一种实施方式，气体的单电荷和多电荷离子束包含10％的多电荷离子或大于10％的多电荷离子。

根据一种实施方式，离子束气体的单电荷和多电荷离子选自氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)和氙(Xe)的“稀有”气体的元素的离子。