Omusingi ogw’engeri n’okugabanyamu ebifaananyi ebigonvu eby’amaaso .

Olw’okukulaakulanya ssaayansi ne tekinologiya n’okugatta eby’enfuna mu nsi yonna, abantu b’ennaku zino bayingidde ekibiina ky’ebyenfuna eby’okumanya n’ekibiina ky’amawulire. Era olw'enkulaakulana ya "Made in China", okukola amaaso kuli mu Ascendant mu nsi ya China ku lukalu, era enkulaakulana yaayo ya mangu nnyo. China okukola emirimu gy’amaaso kutandise okukola kinene mu kisaawe ky’ebyenfuna eky’ensi yonna, era ebifulumizibwa mu ndabirwamu z’amaaso n’ebitundu by’amaaso mu China kumpi bisoose kukwata kifo kya kusooka. Firimu y’amaaso ye layeri emu oba eziwera eza firimu eziteekebwa ku ngulu w’ebitundu by’amaaso nga tukyusa engeri z’okungulu ez’ebitundu by’amaaso. Kiyinza okuba firimu ey’ekyuma, firimu ya dielectric oba okugatta ebika bino ebibiri ebya firimu. Optical thin film kitundu kya buli ngeri ya tekinologiya ow’omulembe ow’amasannyalaze ag’omulembe. Tekisobola kukoma ku kulongoosa nkola ya nkola, naye era y’engeri eyetaagisa okutuukiriza ekigendererwa kya dizayini, ekitundu ky’okukozesa firimu ennyimpi ey’amaaso n’ensonga zonna ez’enkola y’amaaso, omuli enkola ya layisi, empuliziganya ey’amaaso, okwolesebwa kw’amaaso, okutereka amaaso, n’ebirala, ebyuma ebikulu eby’amaaso ebigonvu mulimu firimu ezifumiitiriza, firimu y’okulwanyisa okutebenkeza, okufa kw’eggwanga, okusengejja okuyingirira n’okusengejja n’okusengejja n’okusengejja, n’ebirala.
Mu kiseera kino, waliwo ebika ebisukka mu 60 eby’ebika eby’awamu eby’ebintu eby’okusiiga amaaso, era ebika byabwe n’emirimu gyabyo bikyakolebwa obutasalako. Mu myaka egiyise, ekulaakulanye n’efuuka enkola ya firimu ey’ebyuma, obuwanvu bwa zaabu, ffeeza, ekikomo ne aluminiyamu bwe buli 7 ~ ku 20um, obutambuzibwa bwayo eri ekitangaala ekirabika buli 50%, ate eky’ekitangaala kya infrared tekiwera 10%. Ekika kino ekya firimu ennyimpi kibadde kikozesebwa bulungi ku kipande ky’emmeeri ya Apollo okutambuza ekitundu ky’ekitangaala ekirabika, era kumpi ekitangaala kyonna eky’obuziba (infrared light) kyeyolekera okufuga ebbugumu. Ekiwandiiko ekiddako okusinga kyanjula omusingi ogw’engeri n’okugabanyamu firimu ezigonvu ez’amaaso.
I. Ennyonyola ya firimu y’amaaso .
Firimu y’amaaso (optical film) kika kya kintu kya optical medium ekikolebwa mu nnyiriri ennyimpi eziriko layeri era nga kisaasaanya ekitangaala ky’ekitangaala okuyita mu nsengekera. Okukozesa firimu y’amaaso kwatandika mu myaka gya 1930 S. Optical Film ebadde ekozesebwa nnyo mu mulimu gwa optics ne photoelectron technology, okukola ebikozesebwa eby’enjawulo eby’amaaso. Omuguwa gw’okuteekateeka gwetaaga ebitundu ebya waggulu n’ebirungi.
Ennyonyola ya firimu y’amaaso eri: oluwuzi lwa firimu olugonvu era olutuuka n’okuziyira olusibiddwa ku ngulu w’ekyuma ky’amaaso mu nkola y’ekkubo ly’okusaasaana kw’ekitangaala, okutunula, okuyingira (okuzinga) nga kuyita mu layeri ya layeri ya layeri ya dielectric) engeri nga okufulumya n’okuwunyiriza, okusobola okutuuka ku ngeri ez’enjawulo ez’ekitangaala kye twagala mu emu oba eziwera bbandi z’amayengo, nga okuyisa kwonna okuyita mu kitangaala oba okuyisa ekitangaala kyonna.
Firimu y’amaaso eri buli wamu mu bulamu bwaffe, okuva ku precision ne optical equipment, display equipment okutuuka ku kukozesa optical film mu bulamu obwa bulijjo; Okugeza, endabirwamu, kamera za digito, ebyuma eby’omu nnyumba ebya buli ngeri ebyambalibwa mu biseera ebya bulijjo, oba tekinologiya ow’okulwanyisa-okuteebereza ku ssente asobola okuyitibwa okugaziya okukozesa tekinologiya wa firimu ow’amaaso. Awatali tekinologiya wa firimu ennyimpi ey’amaaso ng’omusingi gw’enkulaakulana, amasannyalaze ag’omulembe, empuliziganya oba tekinologiya wa layisi tegenda kukulaakulana, era nga kino kiraga n’obukulu bw’okunoonyereza n’okukulaakulanya tekinologiya wa firimu ennyimpi ey’amaaso.
Firimu y’amaaso etegeeza okusiiga oba okusiiga layeri emu oba eziwera eza firimu ya dielectric oba firimu ey’ekyuma oba okugatta ebika bino ebibiri ebya firimu ku bintu eby’amaaso oba substrates ezetongodde okukyusa engeri z’okutambuza amayengo g’ekitangaala, omuli okutambuza, okufumiitiriza, okunyiga, okusaasaana, okuwunyiriza n’okukyusa ekitangaala mu phase. N’olwekyo, okuyita mu nteekateeka entuufu, okuyita n’okutunula kw’okungulu kwa elementi mu bitundu by’amayengo eby’enjawulo bisobola okutereezebwa, era ekitangaala mu nnyonyi ez’enjawulo ez’okuwugula (polarization planes) nakyo kisobola okuba n’engeri ez’enjawulo.
Okutwalira awamu, engeri z’okufulumya ebifaananyi ebigonvu eby’amaaso zisinga kwawulwamu enkola enkalu n’enkola ennyogovu. Ekika kya SO-ekiyitibwa ekikalu kitegeeza nti tewali mazzi galabika mu nkola yonna ey’okulongoosa. Okugeza, okufuumuuka kw’obuziba (vacuum evaporation) kwe kubugumya ebigimusa ebigumu n’amasoboza ag’amasannyalaze mu mbeera ya vacuum, oluvannyuma lw’okufuuka sublimation mu ggaasi, kiyungibwa ku ngulu w’ekintu ekikalu eky’omusingi okumaliriza enkola y’okusiiga. Firimu ya zaabu, ffeeza oba ekyuma ekipakinga okuyooyoota ekirabibwa mu bulamu obwa bulijjo kiva mu kusiiga ebizigo ebikalu. Naye, okusinziira ku kukola kwennyini mu bungi, ekitundu ky’okusiiga ekikalu kibeera kitono okusinga eky’okusiiga amazzi. Enkola eyawamu ey’okusiiga ebibisi kwe kutabula ebitundu n’emirimu egy’enjawulo mu kusiiga amazzi, n’ogisiiga ku kintu ekikulu mu nkola ez’enjawulo ez’okulongoosa, olwo ne zikala n’okunyweza ekizigo ky’amazzi okukola ekintu.
II. Omusingi gw’okuyingirira firimu ennyimpi .
1. Enkyukakyuka y’ekitangaala .
Mu myaka gya 1860, omukugu mu bya fiziiki ow’omu Amerika Maxwell yakola endowooza ya electromagnetic, ng’alaga nti ekitangaala kika kya mayengo ga masanyalaze, ekifuula endowooza y’amayengo okukulaakulana okutuuka ku ddaala erituukiridde.
Okusinziira ku Bo li Duality y’ekitangaala, ekitangaala kye kimu n’amayengo ga leediyo, x-naku ,? Emisinde (rays) mayengo ga masanyalaze (electromagnetic waves), naye emirundi gyago gya njawulo. Enkolagana wakati w’obuwanvu bw’amayengo λ, frequency u ne propagation rate V ey’amayengo ga electromagnetic eri bweti:
V = λ u
Okuva sipiidi y’okusaasaana ey’amayengo ga magineeti aga frequency ez’enjawulo mu vacuum bwe yenkana mu Germany, obuwanvu bw’amayengo g’amayengo ga masanyalaze agalina firikwensi ez’enjawulo nabyo bya njawulo. Obuwanvu bw’amayengo obulina frequency enkulu buba bumpi, ate obuwanvu bw’amayengo obulina frequency entono buba buwanvu. Okusobola okusobozesa okugeraageranya, okusinziira ku radio wave, infrared ray, ekitangaala ekirabika, ultraviolet ray, x-ray ne? Obuwanvu bw’amayengo (oba frequency) bw’emisinde, n’ebirala, bisengeke mu spektrum mu nsengekera, eyitibwa electromagnetic spectrum.
Mu spectrum y’amasannyalaze, amayengo ga leediyo galina obuwanvu bw’amayengo obusinga obuwanvu, obuyinza okugabanyizibwamu amayengo amawanvu, amayengo aga wakati, amayengo amampi, amayengo agafuukuuse, microwave n’ebirala. Ekyokubiri ye infrared ray, visible ray ne ultraviolet ray, nga byonna awamu biyitibwa light radiation. Mu mayengo gonna aga magineeti, ekitangaala kyokka ekirabika kye kiyinza okulabibwa amaaso g’omuntu. Obuwanvu bw’amayengo g’ekitangaala ekirabika buli nga 0.76 microns okutuuka ku 0.40 microns, nga kino kivunaanyizibwa ku kitundu ekitono kyokka eky’ekitangaala kya masanyalaze. Ekyokubiri kiri x-Ray. Amayengo g’amasannyalaze agalina obuwanvu bw’amayengo agasinga obumpi ye y ray.
Okuva ekitangaala bwe kiri ekika ky’amayengo g’amasannyalaze, kisaana okulaga engeri zaakyo mu nkola y’okusaasaana-okuyingirira, okuwunyiriza, okuwunyiriza n’ebintu ebirala.
2. Okuyingirira kwa firimu ennyimpi .
Firimu eyinza okuba ekikalu ekitangalijja, amazzi oba oluwuzi olugonvu olwa ggaasi olunywezeddwa ebitundu bibiri eby’endabirwamu. Ekitangaala ekisooka kyeyolekera waggulu ku ngulu wa firimu, ekitangaala ekizimbulukuse kyeyolekera ku ngulu wa firimu eya wansi, ate ekitangaala ekyokubiri kiragibwa ku ngulu okwa waggulu. Ebikondo bino ebibiri biri ku ludda lwe lumu olwa firimu, nga byawuddwa ku kukankana okw’akabenje kwe kumu, kitangaala ekikwatagana era nga kya kuyingirira kwa amplitude. Singa ensibuko y’ekitangaala eba nsibuko ya kitangaala egaziyiziddwa (ensibuko y’ekitangaala ku ngulu), okutaataaganyizibwa kuyinza okwetegereza mu kitundu ekigere ekikwatagana eky’ebikondo bibiri ebikalu bibiri-agwo, kale nga kya kuyingirira kwa kitundu. Ku firimu za planar nga enjuyi zombi zikwatagana ne birala, ekitundu ky’okuyingirira kisangibwa ku butakoma, ekitera okulabibwa mu nnyonyi enkulu ey’ekifaananyi nga tuyita mu lenzi ekwatagana; Ku wedge-Firimu eziriko enkula, okuyingirira fringe localization kuli kumpi ne firimu.
Okugezesa n’endowooza byombi bikakasizza nti mpagi bbiri ez’amayengo g’ekitangaala bwe zirina enkolagana ezimu zisobola okutaataaganya emisono. Enkolagana zino ziyitibwa embeera ezikwatagana. Embeera enkalu eza firimu ennyimpi mulimu ensonga ssatu: frequency y’amayengo g’ekitangaala ebbiri y’emu; Obulagirizi bw’okukankana obw’amayengo g’ekitangaala ebbiri bwe bumu; Enjawulo ya phase wakati w’amayengo g’ekitangaala ebbiri esigala nga tekyukakyuka.
Ensengekera y’enjawulo y’ekkubo ly’amaaso ey’ekitangaala ekikalu eky’omu phase ekitaataaganyizibwa firimu ennyimpi ye:
δ=NTCOS ( ) ± λ/2 .
Mu nsengekera, n ye refractive index ya firimu; t bwe buwanvu bwa firimu ku kifo ekibaddewo; ye nkoona y’okukyusakyusa mu firimu; λ/2 kiri bwe kityo kubanga ebikondo bibiri eby’ekitangaala ekikwatagana biri ku nsengekera bbiri ezirina eby’obugagga eby’enjawulo (ekimu ye optical density medium to optical density medium, endala ye optical density medium to optical density medium) Enjawulo endala ey’ekkubo ly’amaaso evudde ku kutunula okwa waggulu. Omusingi gw’okutaataaganyizibwa kwa firimu ennyimpi gukozesebwa nnyo mu kukebera kungulu kw’amaaso, okupima okutuufu okw’enkoona entonotono oba linearity, okuteekateeka antireflection film ne interference filter, etc.
Ekitangaala kifulumizibwa olw’enkyukakyuka y’embeera y’entambula ya atomu oba molekyu eyasooka mu nsibuko y’ekitangaala. Amayengo g’ekitangaala agafulumizibwa buli atomu oba molekyo gali mpagi nnyimpi yokka, ebbanga liba lya sikonda nga kawumbi kamu. Ku nsibuko z’ekitangaala bbiri ezetongodde, si kyangu kutuukiriza bukwakkulizo busatu obw’okuyingirira, gamba ng’enjawulo y’emu ey’omutendera oba enjawulo ey’omutendera ogutali gukyukakyuka mu butale obw’enjawulo, n’olwekyo, ensibuko z’ekitangaala bbiri ezeetongodde teziyinza kukola nsibuko ya kitangaala ekwatagana. Ekirala, n’ekitangaala ekifulumizibwa ebitundu eby’enjawulo eby’ensibuko y’ekitangaala kye kimu tekijja kutaataaganya okutwalira awamu kubanga bifulumizibwa atomu oba molekyu ez’enjawulo.
3. Ensengeka ey’engeri ya firimu ey’amaaso .
Ebyuma ebikulu ebya firimu ennyimpi eby’amaaso mulimu firimu eraga, firimu eziyiza okufumiitiriza, firimu ya polarization, okusengejja okuyingirira, spectroscope n’ebirala, ebikozesebwa ennyo mu by’enfuna by’eggwanga n’okuzimba eggwanga, efunye okufaayo okweyongera okuva mu bakozi ba ssaayansi n’eby’ekikugu. Okugeza, okukozesa antireflection film kiyinza okukendeeza ku kitangaala okufiirwa okuzibu optical lens emirundi kkumi; Okukozesa endabirwamu ya firimu ey’okutunula waggulu kiyinza okukubisaamu emirundi ebiri amaanyi agafuluma mu layisi; Okukozesa optical thin film kiyinza okulongoosa obulungi n’okutebenkera kwa silicon battery.
Omuze gwa firimu y’amaaso ogusinga okuba omunyangu ye layeri ya firimu ya dielectric eya kimu n’okungulu okuseeneekerevu n’okungulu kwa isotropiki. Mu mbeera eno, eby’obutonde eby’amaaso ebya firimu ennyimpi ez’amaaso bisobola okusomesebwa endowooza y’okuyingirira ey’ekitangaala. Ebbidde ly’ennyonyi ery’ekitangaala erya langi emu bwe libaawo ku firimu y’amaaso, lijja kweyolekera era lifuuke emirundi egiwerako ku bitundu byayo ebibiri. Endagiriro z’ekitangaala ekitunuuliddwa n’ekitangaala ekizimbulukuse ziweebwa etteeka ly’okutunula n’okukyusakyusa, amplitude y’ekitangaala ekitunuuliddwa esalibwawo ensengekera ya Fresnel.
Firimu z’amaaso zisobola okugabanyizibwamu: firimu efumiitiriza, firimu eziyiza okufumiitiriza/okuziyiza, firimu ya polarizer/polarizer, enjawulo ya firimu/omutendera gw’okuliyirira, firimu y’okukwataganya, firimu/firimu ya kusaasaana, okumasamasa kwa firimu/okumasamasa lenzi/ekiwujjo, firimu ya window, eddirisa, etc.
Ebifaananyi bya firimu y’amaaso bye bino: kungulu kuseeneekerevu, era ensengekera wakati wa layeri za firimu eraga okugabanya kwa geometry; Omuwendo gw’okuzimbulukuka (refractive index) gwa layeri ya firimu gusobola okubuuka ku nsengekera, naye gugenda mu maaso mu layeri ya firimu; Kiyinza okuba eky’obutangaavu, era kiyinza okuba ekintu ekinyiga; Kiyinza okuba nga kya bulijjo oba nga kya bulijjo ekitali kikwatagana. Firimu essiddwako ekaluba nnyo okusinga firimu entuufu. Kino kiri bwe kityo kubanga: mu kiseera ky’okuteekateeka, eby’obutonde n’eby’omubiri ebya firimu biva ku kintu ekinene, era kungulu n’ensengekera biba bikalu, ekivaako okusaasaana kw’ekitangaala ky’ekitangaala ky’ekitangaala; Okuyingira mu buli omu wakati wa layers za firimu kukola interface y’okusaasaana; Olw’okukula, ensengekera, situleesi n’ensonga endala ez’oluwuzi lwa firimu, enjawulo za firimu ez’engeri zonna zitondebwa; Layer ya firimu erina ekiseera ekizibu.
Firimu ey’okufumiitiriza okutwalira awamu esobola okwawulwamu ebika bibiri, ekimu ye firimu etunula mu kyuma ate endala yonna-dilectric reflective film. Okugatta ku ekyo, waliwo firimu ya dielectric reflective nga egatta ebibiri bino, nga omulimu gwayo kwe kwongera ku reflectvity ya optical surface.
Okutwalira awamu, ebyuma birina omugerageranyo omunene ogw’okuzikirizibwa. Ekitangaala bwe kiba nga kigwa ku ngulu w’ekyuma okuva mu mpewo, amplitude y’ekitangaala eyingira mu kyuma evunda mangu, ekifuula amaanyi g’ekitangaala okuyingira mu kyuma okukendeera mu ngeri ekwatagana, ate amasoboza g’ekitangaala agatunuuliddwa geeyongera. Omugerageranyo gw’okuzikirizibwa gye gukoma okuba waggulu, ekitangaala ky’ekitangaala gye kikoma okuvunda amangu. Amasoboza g’ekitangaala gye gakoma okuyingira mu kyuma, okutunula gye kukoma okuba okw’amaanyi. Abantu bulijjo balondawo ebyuma ebirina omugerageranyo omunene ogw’okuzikirizibwa n’ebintu ebitebenkedde eby’amaaso ng’ebintu bya firimu y’ebyuma. Ekintu ekigonvu eky’ekyuma ekitera okukozesebwa mu kitundu kya ultraviolet ye aluminiyamu, aluminiyamu ne ffeeza bitera okukozesebwa mu kitundu ekirabika, era zaabu, ffeeza n’ekikomo bitera okukozesebwa mu kitundu kya infrared. Okugatta ku ekyo, chromium ne platinum nabyo bitera okukozesebwa ng’ebintu ebikozesebwa mu kukola olususu ku firimu ezimu ez’enjawulo. Olw’okuba aluminiyamu, ffeeza, ekikomo n’ebintu ebirala byangu okufuuka omukka mu mpewo n’okukendeeza ku mutindo gwabyo, birina okukuumibwa olususu lw’amasannyalaze. Ebintu ebitera okukozesebwa mu firimu ezikuuma mulimu silicon oxide, magnesium fluoride, silicon dioxide, aluminium oxide, n’ebirala.
Enkizo ya firimu etunula mu kyuma eri nti enkola y’okuteekateeka nnyangu ate n’obuwanvu bw’amayengo obukola bugazi; Ekizibu kiri nti okufiirwa kw’ekitangaala kunene ate nga n’okutunula tekuyinza kuba kwa waggulu nnyo. Okusobola okwongera okulongoosa mu kutunula kwa firimu etunula, layeri eziwerako eza layeri ya dielectric nga zirina obuwanvu obumu zisobola okusiigibwa ku bweru wa firimu okukola firimu ya dielectric reflective. Kisaanye okulagibwa nti firimu ya dielectric ey’ekyuma eyongera ku kwefumiitiriza kw’obuwanvu bw’amayengo obumu (oba ekitundu ky’amayengo ekimu), naye esaanyawo engeri y’okutunula okw’obutaba na kirungo kya firimu y’ekyuma.