สารเคลือบสะท้อนแสงฟิล์มโลหะ

จนกระทั่งช่วงกลางทศวรรษ 1930 เงินเคยเป็นวัสดุโลหะที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด โดยเป็นวัสดุฟิล์มสะท้อนแสงหลักสำหรับเครื่องมือทางแสงที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้วิธีการชุบทางเคมีในของเหลว วิธีการชุบทางเคมีในของเหลวนี้ใช้ในการผลิตกระจกสำหรับงานสถาปัตยกรรม และในการใช้งานนี้จะใช้ชั้นดีบุกบางๆ เพื่อให้แน่ใจว่าฟิล์มเงินยึดติดกับพื้นผิวกระจก ซึ่งได้รับการปกป้องโดยการเพิ่มชั้นทองแดงด้านนอก ในการใช้งานกับพื้นผิวภายนอก เงินจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศและสูญเสียความเงางามเนื่องจากการเกิดซิลเวอร์ซัลไฟด์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากฟิล์มเงินมีความสะท้อนแสงสูงหลังจากชุบเสร็จ และเนื่องจากเงินระเหยได้ง่ายมาก จึงยังคงใช้เป็นวัสดุทั่วไปสำหรับชิ้นส่วนที่ใช้งานในระยะสั้น เงินยังมักใช้ในชิ้นส่วนที่ต้องการการเคลือบชั่วคราว เช่น แผ่นอินเตอร์เฟอโรเมตรสำหรับตรวจสอบความเรียบ ในส่วนถัดไป เราจะกล่าวถึงฟิล์มเงินที่มีการเคลือบป้องกันอย่างละเอียดมากขึ้น

ในทศวรรษ 1930 จอห์น สตรอง ผู้บุกเบิกด้านกระจกสะท้อนแสงทางดาราศาสตร์ ได้เปลี่ยนมาใช้ฟิล์มอะลูมิเนียมเคลือบด้วยไอระเหยแทนฟิล์มเงินที่ผลิตด้วยกระบวนการทางเคมี
อะลูมิเนียมเป็นโลหะที่ใช้กันมากที่สุดในการชุบกระจก เนื่องจากระเหยได้ง่าย สะท้อนแสงอัลตราไวโอเลต แสงที่มองเห็นได้ และแสงอินฟราเรดได้ดี และยึดเกาะกับวัสดุส่วนใหญ่ได้ดี รวมถึงพลาสติก แม้ว่าจะมีชั้นออกไซด์บางๆ เกิดขึ้นบนพื้นผิวของกระจกอะลูมิเนียมทันทีหลังการชุบ ซึ่งช่วยป้องกันการกัดกร่อนของพื้นผิวกระจก แต่ความสามารถในการสะท้อนแสงของกระจกอะลูมิเนียมจะค่อยๆ ลดลงระหว่างการใช้งาน เนื่องจากในการใช้งาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากกระจกอะลูมิเนียมสัมผัสกับสภาพแวดล้อมภายนอกโดยตรง ฝุ่นและสิ่งสกปรกจะสะสมบนพื้นผิวกระจกอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ทำให้ความสามารถในการสะท้อนแสงลดลง ประสิทธิภาพของเครื่องมือส่วนใหญ่จะไม่ได้รับผลกระทบอย่างร้ายแรงจากการลดลงเล็กน้อยของความสามารถในการสะท้อนแสง อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่เป้าหมายคือการรวบรวมพลังงานแสงให้ได้มากที่สุด เนื่องจากเป็นการยากที่จะทำความสะอาดกระจกอะลูมิเนียมโดยไม่ทำลายชั้นฟิล์ม จึงต้องทำการชุบใหม่เป็นระยะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงขนาดใหญ่ เนื่องจากกระจกหลักมีขนาดใหญ่และหนักมาก กระจกหลักของกล้องโทรทรรศน์จึงมักได้รับการเคลือบใหม่ทุกปีด้วยเครื่องเคลือบที่ติดตั้งไว้เป็นพิเศษในหอดูดาว และโดยปกติแล้วจะไม่หมุนกระจกในระหว่างการระเหย แต่จะใช้แหล่งระเหยหลายแหล่งเพื่อให้แน่ใจว่าความหนาของฟิล์มมีความสม่ำเสมอ อะลูมิเนียมยังคงถูกใช้ในกล้องโทรทรรศน์ส่วนใหญ่ในปัจจุบัน แต่กล้องโทรทรรศน์รุ่นใหม่บางรุ่นใช้ฟิล์มโลหะที่ทันสมัยกว่าซึ่งรวมถึงการเคลือบป้องกันด้วยเงิน
ทองคำน่าจะเป็นวัสดุที่ดีที่สุดสำหรับการชุบฟิล์มสะท้อนแสงอินฟราเรด เนื่องจากความสามารถในการสะท้อนแสงของฟิล์มทองคำลดลงอย่างรวดเร็วในย่านแสงที่มองเห็นได้ ในทางปฏิบัติ ฟิล์มทองคำจึงใช้ได้เฉพาะที่ความยาวคลื่นมากกว่า 700 นาโนเมตรเท่านั้น เมื่อชุบทองคำลงบนกระจก ฟิล์มที่ได้จะมีลักษณะอ่อนนุ่มและเสียหายได้ง่าย อย่างไรก็ตาม ทองคำยึดเกาะกับฟิล์มโครเมียมหรือนิกเกิล-โครเมียม (ฟิล์มต้านทานที่มีนิกเกิล 80% และโครเมียม 20%) ได้อย่างแข็งแรง ดังนั้น โครเมียมหรือนิกเกิล-โครเมียมจึงมักถูกใช้เป็นชั้นคั่นระหว่างฟิล์มทองคำกับพื้นผิวกระจก
ความสามารถในการสะท้อนแสงของโรเดียม (Rh) และแพลทินัม (Pt) ต่ำกว่าโลหะอื่นๆ ที่กล่าวมาข้างต้นมาก และใช้เฉพาะในกรณีที่ต้องการความต้านทานการกัดกร่อนเป็นพิเศษ ฟิล์มโลหะทั้งสองชนิดยึดติดกับกระจกได้อย่างแน่นหนา กระจกสำหรับงานทันตกรรมมักเคลือบด้วยโรเดียมเนื่องจากต้องเผชิญกับสภาพภายนอกที่เลวร้ายมากและต้องฆ่าเชื้อด้วยความร้อน ฟิล์มโรเดียมยังใช้ในกระจกมองข้างของรถยนต์บางรุ่น ซึ่งมักเป็นแผ่นสะท้อนแสงด้านหน้าที่อยู่ด้านนอกของรถ และไวต่อสภาพอากาศ กระบวนการทำความสะอาด และการดูแลเป็นพิเศษเมื่อทำการทำความสะอาด บทความก่อนหน้านี้ได้กล่าวถึงข้อดีของฟิล์มโรเดียมว่ามีเสถียรภาพที่ดีกว่าฟิล์มอะลูมิเนียม

–บทความนี้เผยแพร่โดยผู้ผลิตเครื่องเคลือบสุญญากาศกว่างตงเจิ้นหัว