金刚石膜及类金刚石膜的光学应用研究进展

曹倩雯

（南京理工大学紫金学院电子信息工程系，陕西西安 710038）

摘要：金刚石膜以及类金刚石膜在光学元件的保护中有着重要的作用，金刚石膜以及类金刚石膜的特性决定了他们的使用方式，由于这两种膜的高硬度、低摩擦系数、高稳定性，所以在光学元件的保护膜方面普遍选用这两种膜。金刚石膜的宽光透过特性是选用金刚石膜的重要依据之一。类金刚石膜的优点更多，类金刚石膜的制备较为简单，而且类金刚石膜的表面比金刚石膜的表面更加光滑，折射率容易控制，对于硅类材料的红外线透性有很好的增加效果。关键词：金刚石膜；类金刚石膜；光学仪器中图分类号：P619.24+1

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文献标识码：A

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文章编号：2096-4609（2019）33-0210-002

用有很高的战略价值。

（三）良好的锗保护膜

在10m左右的广波位置的工作仪器，锗是最重要的制作材料，但是如果是锗制作的光学元件在海水以及高盐地带是十分容易被腐蚀的，使用寿命很短，造成的资源浪费是十分高昂的，锗的折射率与类金刚石膜的折射率相符合，将类金刚石膜使用到锗的光学元件上，可以很好地保护锗的光学元件不被腐蚀，增加了锗光学元件的使用寿命，极大地节约了资金消耗。在欧洲一些国家，类金刚石膜结合到锗额窗口上，已经被广泛应用于潜水艇等上面，导弹窗口以及大范围的使用了类金刚石膜来进行窗口的保护。

我国的技术也属于世界前列，已经可以将290nm厚的类金刚石膜添加到锗的表面上，在2000段光波的增透效果异常显著，并且有很好的耐擦性，摩擦系数大幅度小于其他类型的薄膜。另外在Ge表面进行类金刚石膜镀层之后，光透性达到了75%，双面增加类金刚石膜镀层之后，光透性达到了95%。这种膜光滑、摩擦系数小、耐性高等特点帮助其在恶劣环境中得到了广泛的应用。

昆明的物理学家在经过射频取得了锗晶体的双面镀膜，获得的镀层，具有极强的附着力，表面光滑且耐磨性极强，在3～5m波段处的光波通过率高达90%，这种镀膜方式获得的镀膜。不仅自身十分坚韧耐磨，在盐碱地以及酸性环境下取得了极佳的抗性效果，在此基础上，光波的通过率更是非常高，适合在科研领域进行大范围的使用。

科学家经过大量的实验发现，Ge表面发生的氧化，对于吸收峰值会造成大幅度的降低，然而，使用类金刚石膜对于Ge表面的保护作用大大加强，不会造成吸收峰值数值的降低。

（四）作为玻璃的保护膜

类金刚石薄膜的性质导致他的前景十

由于类金刚石膜的内部可以用其他材料代替碳氢键，有效减少碳氢键对光线的吸收峰，对于红外线类光学元件有很好的保护作用。事实上，金刚石的折射率大约在2.3左右，类金刚石膜的折射率在2的上下0.5左右浮动，光学元件对于保护膜的定义是折射率越高，保护效果越好，所以金刚石膜以及类金刚石膜对于光学元件的保护效果好于其他材料的保护膜。

一、金刚石膜以及类金刚石膜的简介光学元件对于保护膜的要求是非常高的，用于光学元件的金刚石保护膜对于膜的要求同样是十分高的，为了保护光学元件，透明度一定要好，面积一定要大，膜的均匀性是关乎膜质量的关键因素，所以金刚石膜一定要均匀。另一方面，用于光学仪器的金刚石膜分为两种厚度，一种平时成为金刚石窗口，厚度在600微米及以上，另一种是仅有几十微米的超薄膜。光学元件上用的金刚石膜，在物理性质以及化学性质上与自然的金刚石单晶相差不大。金刚石膜以及类金刚石膜的应用范围十分广泛，在一些光学材料表面都有使用，在一些高端的光学仪器上，类似于高端的天文望远镜等都已经装备上了金刚石膜或者类金刚石膜。

金刚石膜以及类金刚石膜的制作方法都是有沉积制作的，制作方法根据原理不同而分为化学制作法以及物理制作法。目前两种方法都处于比较成熟的阶段，笔者在此就不多加介绍了。

二、金刚石膜和类金刚石膜在光学领域的使用情况

（一）金刚石膜的应用

金刚石膜就是自支撑金刚石膜，这是目前世界上唯一一种在光透性以及耐热性都位于顶尖的材料，对于腐蚀的抗性较高，对于空气中颗粒的阻挡效果很好。自支撑金刚石膜用于光学元件上时，可以承受很高的撞击，在超音速的飞行速度下，完全可以抵御·210·

空气中的沙尘、水滴，在极度寒冷以及极度高温的适应能力上也有很好的抵抗效果。金刚石以及类金刚石的极佳的导热效果使得在激光窗口上完全可以使用，在x光等领域也可以发挥很好的效果。由于金刚石膜的透射率不足70%，所以需要进行二次加工进行增透膜加持，增透膜的折射率是1.53，增透膜在金刚石膜上的增加的透射率在20%，这就保证了金刚石膜的透射率达到了90%，另一方面，金刚石膜的耐热性也需要提高，在氧化钇的加持下，金刚石膜的耐热性由700摄氏度增加到了1400摄氏度，保证了光学元件可以在环境恶劣的条件下最大化的进行工作。

（二）增加了硅的透射性

在20世纪90年代中，我国科学家经过化学沉积法制作出了金刚石膜。大大提升了红外透过率，另外应用于红外探测仪可以很好的提升红外探测仪的灵敏度。在他们制作的金刚石膜的表面已经可以媲美光学镜面，另外解决了金刚石膜的众多问题。

在之后进行的金刚石膜优化的过程中，在2.5～15m波段的最高透过率由50%提升到了60%，在2500～3000m的范围内将透过率提升到了%。

在2006年，由沉积得到的类金刚石膜的性能得到了进一步的提升，在4m出的光波的透射率达到了70%。

由硅为原材料制作的光学元件在科学研究中得到了广泛的应用，金刚石膜以及类金刚石膜可以大大增加硅镜面的光线透射率。在一般条件下，硅太阳能电池的光线折射率在3.3～4.4，类金刚石膜可以对其进行很好的保护以及增加硅片的透性，对于太阳能电池的保护效果具有很高的利用价值。在国外，一些科研机构试图将金刚石膜制作成导弹的窗口，将金刚石膜增加到硅片上，增加了光的透射率，达到了13%，这种窗口可以承受飞机的高空飞行，对于武器类的使

智库时代 分广泛，耐磨损以及超长的使用期，是类金刚石膜向生活化发展的标志特点。在20世纪末期，美国科学家利用300度的低温制作出了类金刚石膜，该膜的光线透射率高达85%。2003年，我国科学家利用短脉冲激光进行沉积，研发的类金刚石膜具有高耐磨性以及超长使用期的同时还具有很好的光透过性。化学气体沉降法是我国科学家发明的一种镀膜法，对于高透性的类金刚石膜有很好的处理作用。

2005年，我国科学家朱院士利用磁进行辅助，将类金刚石膜镀到玻璃上，达成了无色透明的镀层。他发现，将镀层的厚度控制到90nm以下将很好的保证了光的透射率，虽然膜的硬度不高但是具有很高的耐磨性。

（五）硫化锌的保护

在10m波段，适合于告诉窗口的材料非常少，由于要同时具备高的光透射率以及良好的机械特性，所以硅和锗都不太合适，在高速飞行下，会产生较高的温度，而硅和锗的光透射率都会受到影响，而金刚石可以在此环境下很好的工作。目前来说最好的办法就是在ZnS表面进行金刚石镀层的覆盖，这样的话，在成本维持住的情况下，保证了使用的最大化。实际上，硫化氢不能进行直接的金刚石镀层，因为离子H会与硫化氢发生反应导致硫化氢腐蚀。

（上接第209页）

师需要建立班级微信群，以便于对学生课前及课后学习情况进行了解，及时对学生进行一对多及一对一的指导，提高翻译教学的实效性。

（三）增设新鲜功能

大学英语翻译教学过程中，老师要有意识的为课堂教学不断注入新的活力，因而老师可以增设一些新鲜功能。比如：翻译教学过程中，可以鼓励学生们轮流担任老师，共同去解决语法、词义、翻译等方面存在的困惑，既能够增加学生之间的交流与合作，又能够让学生在此过程中掌握丰富的翻译技巧。在课堂中增设“黑板留言”环节，让学生将翻译中常遇到的无法接近的问题写下来，老师对共性问题进行详细讲解，特殊问题可以进行单一指导。制定合理的翻译名次排名评估标准，其评估内容需要更加关注每位学生的进步情况，这样学生才能够更加积极的学习与翻译，不断提升翻译自信及水平。而想要在课堂中顺利增设上述三个新鲜模块，就需要老师改变传统的教学体系及思维，将学生的发展作为翻译学习的核心，鼓励学生在翻译学习过程中养成良好的翻译习惯，端正翻译学习态度，这样的翻译教学才能为学生翻译能力的可持续性提升带来积极

（六）其他物质的保护

我国学者发现，金刚石膜在其他物质的保护方面有很重要的作用，在氟化镁的表面可以很好地充当保护膜。红外增透膜以及大范围应用到了低折射物质上，增加了该物质的机械强度、抗腐蚀能力、抗氧化性。由于氟化物的结构特性，对于水分的吸收有很高的效率，导致极易被水腐蚀，所以金刚石膜的使用将有效解决这些问题。氟化物在较低温度下还可以与水发生化学反应，对于红外透性有不小的阻碍作用。事实证明，金刚石膜还可以增加抗氧化性，增加高温抗性。

三、结束语

在进行大量的研究调查以及资料查阅后发现，金刚石膜以及类金刚石膜在光学元件尤其是红外材料的保护膜使用上具有很高的光学穿透性以及良好的保护功效。在其他方面，白光方面也有很好的保护功效。在增加耐磨损性、增加抗腐蚀性、增加抗氧化性等方面有重大的促进作用，有很高的使用价值，十分值得大力推广。金刚石膜以及类金刚石膜还是有差距的，类金刚石膜的折射率是可调的，在光学仪器的使用方面具有更高的使用价值以及操作空间。类金刚石膜以及金刚石膜都可以增加光的透射性，还具有很好的性能，这就导致在高空极速飞行以及海水中或者盐碱地中，金刚石膜以及类金刚石膜成效应，更好的满足学生的发展需求。

（四）加强对积累教学的重视

高校英语翻译教学过程中，老师必须要明确一点，即翻译教学不是指某种特定的教学方法，而是指一种较为灵活的教学方案，老师教学之中必须要对其进行充分的应用。比如在进行单词教学的过程中，不需要再采取单一的记忆方法，而是可以基于学生翻译学习的需求，将造句、构词等方面灵活运用到教学过程中，让学生对单词的内涵及用法进行深入理解，为翻译教学实效性的更好提升奠基。

比如在学习“water”单词之时，就可以利用造句法来教学，此种造句法教学能给学生构建十分灵活的语境，能使学生更好的理解所学内容，积累丰富的词汇量，为后续灵活的翻译奠基。如People need water when they are thirsty, plants need water when they are thirsty。相信经过这样积累性的教学之后，必能够将之“以小见大”的作用更大限度的发挥出来。另外，当学生的基本知识积累到位之后，老师还可以利用课下时间多为学生布置一些他们感兴趣、贴近实际的翻译任务，以便于学生在持续性的翻译中，掌握更为丰富的翻译技巧，提高翻译的准确性及效率。

为了为数不多的集中选择。

智库理论

从目前的镀膜技术来说，制备金刚石膜以及类金刚石膜的手法已经比较成熟，但是仍有缺陷，降低温度是制备金刚石膜的重要课题。

在科技领域，金刚石膜以及类金刚石膜已经成为了重要的研究领域，随着科技的发展，在光学领域的使用上必将大大增加，光学元件的寿命因为这两种膜必将大大增加。

【作者简介】曹倩雯（1995-），女，回族，本科，研究方向为光学应用。

【参考文献】

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[3]陈青云,施凯敏,苏敏华,吕会议,罗瑜,曾陈.类金刚石膜研究进展[J].材料工程,2017,45(3):119-128.

[4]吴玉程.金刚石薄膜制备方法与应用的研究现状[J].材料热处理学报,2019,40(5):1-16.

四、总结

翻译能力已成为新时代大学生必须要具备的一种能力，需要广大教育者充分重视高校英语翻译教学环节。老师需要及时转变传统的翻译教学理念、模式及方法，注重对学生翻译兴趣、翻译基础知识、翻译技能等的培养，相信通过这样循序渐进的努力之后，必能够不断提升学生的英语翻译能力及素养。作为新时代的英语翻译教育者，必须具有终身学习意识，进行与时俱进的教学，这样才能够真正将翻译教育者培养高素质英语翻译人才的作用发挥出来，真正为国家培养出越来越多的翻译人才，满足我们国家的可持续发展需求。

【作者简介】赵欣，女，硕士研究生，助教，研究方向为外国语言学及应用语言学。

【参考文献】

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