Brevet FR2271589A1 — publié le 19751212

La prosente invention concerne la préparation de filtres optiques par dépot sur la surface d'un support, de revêtements filtrants par évaporation thermique sous vide d'une substance filtrante. Plus précisément, elle se rapporte a un procédé de préparation de filtres de densité optique variable. Le procédé suivant l'invention peut être mis en oeuvre pour la fabrication de glaces filtrantes de cabines de vehicules, de bateaux et d'aéronefs. A l'heure actuelle, on applique par un procédé d'éva- poration thermique sous vide, des revêtements d'une épaisseur et, par conséquent, d'une densité optique imposées a l'aide de rideaux et de caches variés que l'on déplace au cours du dépôt du revêtement ou bien par oxydation ultérieure du revêtement dans une décharge électrique (voir notamment le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 2 675 740). Les procédés connus exigent l'introduction dans la chambre a vide de l'appareil destiné a l'application des revetements, d'un dispositif mobile ce qui augmente sensiblement le coût et complique les techniques de fabrication des filtres. L'invention vise a éviter cet inconvénient. Elle a donc pour but de fournir un procédé simple et peu onereux de préparatiôn de filtres de densité optique variable qui n'exige pas la mise en oeuvre de dispositifs mobiles dans la chambre a vide de l'unité destinée a l'application du revêtement filtrant. Le procédé suivant l'invention pour la fabrication de filtres de densité optique variable, au cours duquel on applique un revêtement filtrant par évaporation thermique sous vide sur un support disposé au-dessus des évaporateurs de la substance filtrante, est caractérisé en ce que on dispose le support d'une manière fixe par rapport aux évaporateurs de la substancefiltran- te, les distances entre les différentes zones de la surface du support et les évaporateurs et (ou) les angles d'évaporation des évaporateurs étant définis en fonction de la valeur imposée de la densité optique du filtre dans ces zones. Le procédé suivant l'invention permet d'obtenir a la surface des supports des revêtements filtrants de forme quelconque avec des gradients imposés de densité optique, sans nécessité d'introduire dans la chambre a vide de dispositifs mobiles quelconques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés dans lesquels la Fig. 1 représente un schéma de la disposition des éléments dans une chambre a vide pour la mise en oeuvre du procédé de préparation de filtres de densité optique variable, suivant l'invention ; la Fig. 2 représente une vue du schéma de la Fig. 1 mise selon la flèche A. D'une façon générale l'épaisseur 8 du dépôt filtrant déposé peut être calculée par la formule br - M cos e cos r2 M étant la masse de substance vaporisée, en g étant la masse volumique de la substance filtran 3 te sur g/cm3, e étant l'angle entre la direction du flux molécu laire et la normale a la surface de l'évapora- teur ("angle d'évaporation" de l'évaporateur) en radians étant l'angle entre la direction du flux molécu laire et la normale a la surface du support, en radians r étant la distance entre l'évaporateur et le sup port en cm. La valeur de Y est constante pour une substance filtrante considérée. On choisit la masse M de substance évaporée en fonction de la valeur maximale requise de la densité optique du filtre dans une zone quelconque de celui-ci. L'angle doit être choisi égal a zéro dans la mesure du possible, sinon il se forme ce qu'on appelle "l'anisotropie de l'angle oblique" qui détériore la structure du revêtement. Dans le cas ou l'angle i-ne peut être pris égal a zéro, il n'est pas une variable indépendante, car il est déterminé par la valeur des grandeurs de e et de r. Ainsi, on voit que le gradient de l'épaisseur i du revêtement est déterminé par les variations de la valeur de r et de l'angle i. Le schéma de la disposition des éléments dans la chambre a vide représenté sur la Fig. l (la chambre n'est pas indiquée sur cette Fig.) pour la mise en oeuvre du procédé de préparation de filtres de densité variable comprend une règle d'évaporation 1 avec les éléments d'évaporation S rapportés sur cette règle. On peut utiliser comme éléments d'évaporation S des éléments d'évapo- ration connus quelconques, aussi bien du type ponctuel que du type a ruban. Le support 2 est fixé a demeure dans la chambre a vide a une distance r de la règle d'évaporation l. La Fig. 1 représente trois versions 21, 211, 2III de la disposition du support. Sur l'arête latérale de la règle d'évaporation l est rapporté un écran 3 destiné a limiter la zone du support 2 avec une densité optique requise minimale. L'angle-d'évaporation e est défini comme l'angle entre la direction Sa du flux moléculaire de l'évaporateur S et la normale SO a la surface de l'évaporateur S. L'angle est défini comme l'angle entre la direction Sa du flux moléculaire et la normale a la surface du support 2. On immobilise le support 2 dans la chambre à vide de l'unité destinée a l'application de revêtements par le procédé d'évaporation thermique sous vide, dans une position déterminée par rapport a l1évaporateur S (ou par rapport a un système d'évaporateurs). Les données de départ pour la détermination de la construction de l'evaporateur S et de la position du support 2 par rapport a l'évaporateur S sont les dimensions du support 2, la valeur maximale requise de la densité optique du filtre et le gradient de la densité optique.On dispose le support 2 par rapport a l'évaporateur S de façon que pour la zone du support pré- sentant la valeur maximale de densité optique requise r le rapport cos e soit maximal par comparaison aux autres zones du support 2. r2 La densité optique du revêtement filtrant est directement proportionnelle son épaisseur. La densité optique du filtre est égale a la somme des densités optiques du revêtement et du support et elle est également pratiquement directement proportionnelle a l'épaisseur du revêtement, la densité optique du support pouvant être considérée comme négligeable. La Fig. 2 représente une vue prise selon la flèche A de la Fig. l et montre la règle d'évaporation l avec les éléments S rapportés a une distance b les uns des autres. Selon l'un des modes de mise en oeuvre du procédé le gradient d'épaisseur requis du revêtement filtrant est obtenu uniquement par modification de la distance r. Ceci est commode dans le cas où l'on utilise des évaporateurs S du type ponctuel lorsque la variation de l'angle e n'influe pas sur l'intensité du flux moléculaire. Dans d'autres modes de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, on obtient le gradient requis d'épaisseur du revêtement filtrant uniquement par variation de l'angle e ou bien par variation simultanée des valeurs de r et de &commat;. Cela de- pend de la valeur du gradient requis de la densité optique du filtre. Les trois exemples suivants sont donnés pour illustrer l'invention. EXEMPLE 1 L'une des applications possibles du procédé suivant l'invention consiste à préparer des hublots filtrantspourla cabine d'un avion. Dans les cabines des avions, on protège les passagers contre les rayons du soleil par des rideaux pare-soleil qui détériorent l'aspect de 11 intérieur et augmentent la masse de la partie vitrée. L'utilisation de hublots filtrants de densité optique variable permet d'éviter l'emploi de rideaux. La densité optique doit varier de sa valeur maximale dans la partie supérieure du hublot jusqu'à sa valeur minimale dans la partie inférieure de celui-ci. Le support 2 (Fig. 1) est un verre organique orienté en polyméthacrylate de méthyle d'une épaisseur de 1,5 mm. La longueur du verre est de 600 mm, sa hauteur de 400 mm. Sa flèche maximale est de 20 mm. On utilise comme substance filtrante le sulfure de cuivre (I). Cette substance est semi-conductrice de sorte qu' elle ne présente pas de capacité réfléchissante métallique, ce qui exclut toute possibilité de réflexion du côté de la cabine dans la partie supérieure du hublot. L'évaporateur est une règle 1 avec sept éléments évaporateurs en ruban en tungstène S rapportés sur cette règle a des intervalles de b = 100 mm. Les dimensions de chaque élément évaporateur sont de 10 x 20 mm. Chacun porte une charge de 0,25 g de sulfure de cuivre (I). On dispose le support 2 parallèlement à la règle d'évaporation 1 à une distance r = 300 mm au-dessus de la zone qui constitue la partie supérieure du hublot. Dans cette zone et dans toutes les autres zones le long du hublot, on obtient grâce a la superposition des flux moléculaires venant des éléments évaporateurs S un déport de revêtement que l'on peut considérer d'égale épaisseur étant donné que dans le cas où le rapport b/r ne dépasse pas 0,3 à 0,4, les différences d'épaisseur ne sont pas détectables par son facteur de transmission. L'épaisseur du revetement décroît en travers du hublot (dans la direction OA) étant donné l'accroissement de la distance r et de l'angle 8. La position de l'écran 3 fixé sur 1 'arê- te latérale de la règle d'évaporation I définit la largeur de la zone du support 21 de densité optique minimale. Par évaporation de la quantité indiquée de sulfure d'oxyde de cuivre (I) dans le cas de la disposition mutuelle de caractéristiques géométriques susdites des éléments d'évaporation S et du support 2 on depose un revêtement dont ltépaisseur varie graduellement de zéro (plus exactement de 5 a 10 nm) jusqu'a 240 nm. Dans ce cas le facteur de transmission du hublot varie de 90% a 5% alors que sa densité optique passe de 0,05 à 1,3. EXEMPLE 2 Pour obtenir une diminution moins marquée de la densité optique du hublot, on incurve le support 21 identique à celui de l'exemple 1 et on rend sa surface cylindrique (position 211 de la Fig. 1). Dans ce cas l'épaisseur du revêtement filtrant ne décroît que grâce a l'accroissement de l'angle e. EXEMPLE 3 Dans le cas considéré, on dispose le même support 21 que dans l'exemple 1 de manière que la distance r entre l'évaporateur et la surface du support dans la direction OC diminue (position 2III de la Fig. l). Pour cette raison, la diminution de l'épaisseur du revêtement par suite de l'accroissement de l'angle e- est compensée par la réduction de la distance r par rapport à la surface du support, et le gradient de densité optique du hublot aura une valeur faible. REVENDICATION Procédé de préparation de filtres optiques de densité optique variable consistant a déposer par évaporation thermique sous vide un revêtement filtrant sur un support disposé au-dessus de l'évaporateur de la substance filtrante, caractérisé en ce qu'on dispose le support de manière fixe par rapport aux évaporateurs de substance filtrante, les distances entre les différentes zones de la surface du support et les évaporateurs et/ou les angles d'évaporation des évaporateurs étant déterminés en fonction de la valeur imposée de la densité optique du filtre dans ces zones.