為什么PVD涂層可以沉積不同的顏色？

一. 顏色的基本概念。

我們看到一個物體，首先感到是它的顏色。物質的顏色是由人眼視覺看得到的。如果在沒有光線的密閉的暗室中，或在漆黑的夜里，物體的顏色是看不見的。只有在光照下，物質的顏色才能為肉眼所見，所以我們說顏色是光和眼睛相互作用而產(chǎn)生的。事實上，顏色是大腦對投射在視網(wǎng)膜上不同性質光線進行辨認的結果。

  光源本身發(fā)出的顏色我們稱光源色。我們通常觀察到的物質顏色稱為物體色。物體色的產(chǎn)生首先是由物體的本質，即物體本身的內(nèi)部結構所決定，其次，物體色的產(chǎn)生離不開光照。光照射到物體表面上，一部分光被物體表面反射，一部分進入物體中，進行折射。進入物體表面的光是由于物體對入射光的波長能進行吸收的結果。剩下的一部分光透過物體向外射出，即我們通常所說的透射光。然后物體的顏色是由人眼的視覺得到。

二、光源與顏色

對于光，我們并不感到陌生，因為我們每天都生活在光的世界中，各種不發(fā)光物體鮮艷奪目的顏色，只有在足夠的光線照射下，才能為人們看見，一切發(fā)光的物體都可以成為光源，而太陽是巨大的天然光源，也是人類的白晝光光源。實際上白晝光光源是直射和天空中反射光組成的自然光，也叫陰天光。

我們知道，在真空中或者在均勻的介質中，光是沿直線傳播的，如果光線照在水里，則會發(fā)生光的折射。人們在河邊洗衣服時，當陽光照在肥皂泡沫上或者照在河面上的污油層時，就會看到彩虹似的顏色，從車床上切削下來的鐵屑，也往往會在陽光照射下泛起一層美麗的藍色，這都是光的干涉現(xiàn)象。在夏日雨后，天空中有時會橫貫一條光彩奪目的彩虹，這是由于下雨后，天空中仍懸浮著無數(shù)極小的水滴，太陽光沿著一定的角度射入這些水珠時，就會引起兩次折射和一次全反射，從水滴射出來的光就發(fā)散成紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等色光。當我們背著太陽朝這些水珠看去，就會看到一條圓弧形的彩色光帶。太陽光經(jīng)過兩次折射而發(fā)散成各種色光的現(xiàn)象叫光的色散。

  隨著科技的發(fā)展，人們逐步認識到，光是一種可以引起視覺的電磁波，在整個電磁波譜中，只有很窄的一部分人眼能看到，光的波長不同，會引起不同的視覺。而我們看到物質呈某種顏色，可以是單色光，也可以是幾種單色光以不同比例的混合光。

三、    顏色的產(chǎn)生。

可見光的范圍大約是400-800nm。如將波長為400-800nm的光按適當?shù)谋壤鶆虻幕旌虾螅盏窖劬Φ囊暰W(wǎng)膜上，則產(chǎn)生白色的光感。但物質為什么會顯示不同的顏色呢？一個揭示顏色秘密的是英國科學家牛頓。他用一塊三棱鏡，將太陽光經(jīng)過兩次折射，成功地將其分解成紅、橙、黃、綠、青、藍、紫7種顏色的色帶。牛頓不僅將白光分解成可見光譜，他后來又設法用透鏡將這7種光聚到一起，又還原為白色光，他的實驗，揭示了白光是由許多不同顏色，不同波長或不同頻率的色光組成的混合光。現(xiàn)我們已清楚的認識到，顏色只是不同波長的光線，照射在人眼的視網(wǎng)膜上，然后給大腦的一種感覺，我們將這種感覺稱為色覺，為了過一步了解可見光譜和各種顏色，我們將可見光譜分成9個寬闊而又容易相互區(qū)別的區(qū)域，它們可以用顏色環(huán)來描述。（如圖）

顏色環(huán)周圍所注的波長與環(huán)中每一扇形的光顏色是對應的，從圖中可以看出，每塊扇形的對頂處都有另一塊扇形。我們將顏色環(huán)上全部有色光以正確比例混合，可以得到白光，事實上，也可以由顏色環(huán)上任何兩個對頂位置扇形中的單色光混合而得到。這一對顏色，互稱為補色，如藍色（435-480nm的扇形）的補色為黃色（580-595nm）,即藍光和黃光混合得到的是白光。這種兩種或多種其它色光混合而得到另一色光，我們稱之為加色混合，顏色環(huán)上任何一種有色光，都可以用相鄰兩側的兩種單色光混合而復制，例如黃光加紅光混合得到橙光。自然界中很少有純光譜色或加色混合顏色，我們周圍接觸到的絕大多數(shù)顏色，與上述情況不同，它們是通過減色混合產(chǎn)生的。什么是減色混合呢？

我們已知道，一對互補色的光混合后，給人一白色的光感，那么如果從白色中除去了某一種波長，則剩余的那一部分光的顏色完全可以被眼睛觀察到。如日光通過一個濾光片，除去了波長495nm的光線（藍綠光），眼睛感受到的是藍綠色的補色，也就是紅色。相反如濾光片濾掉了紅色，則人們感受到的是藍綠色。這種從白光除去某一部分光線，而形成彩色的過程，即為減色混合。減色混合的原理，在攝影技術中應用很普遍，如拍攝風景照片時，人們喜歡藍天中的白云，但拍出的照片往往失去了原來的風采，原因是照相機不同人的眼睛，它沒有色覺，不能感覺景物的顏色，只能感覺到景物光線的強弱。白天和藍天的顏色雖然不同，光的成份不同，但白天和藍天都含有感光能力強的藍光和綠光，差的只是紅橙等感光能力差的光，所以它們反差很小，自然效果不好，如在拍攝時，給相機鏡頭上加一塊橙黃色的濾光片，效果就很好，這是因為橙黃色是近似藍天的補色，來自天空的藍光經(jīng)濾光片，大部分被吸收，但從白云發(fā)出的白光中黃色光卻可以通過，這加大了光的反差，照片效果自然很好。常見的染料、顏料及其它一些有色物的分子，可以從日光中有選擇地除去某種波長的光，所以它們的發(fā)色往往都是由于減色混合所引起的。具體對應關系，大家可以從下面表格了解清楚。

用加色混合原理，我們很容易理解白光的產(chǎn)生，而用減色混原理，能很容易理解黑色的產(chǎn)生，因為向混合物中加入愈來愈多的能吸收可見光的分子時，使入射光被吸收的范圍和數(shù)量都增加，直到幾乎完全被吸收，此時物質呈黑色。

   總之，物質顏色的產(chǎn)生，是光和物質相互作用的結果，這種結果作用于人眼視網(wǎng)膜上而反映于大腦里留下來的一種感覺。物質顏色的產(chǎn)生，離不開光源，被照射物體，以及可感覺色的眼睛和頭腦。這三點被稱為彩色產(chǎn)生的三要素，缺一不可。

四、    PVD裝飾鍍層顏色

一般的金屬靶材在可見光的范圍內(nèi)(380-780nm顯示出高的反射率，呈現(xiàn)銀白色，但有些有色金屬，例如，金和銅，在特定的波長范圍內(nèi)具有選擇性的吸收，這樣就出現(xiàn)特殊的色彩。金在波長470nm附近的光線下，由于電子躍遷而產(chǎn)生選擇性的吸收，因而呈現(xiàn)出特有的金黃色。在實際鍍膜中，我常常用靶材加氣體形成金屬化合物的方法來調(diào)試各種顏色，各種金屬化合物對于光譜的反射率曲線形式不一樣，如下圖有金、銀、鋁、鐵和TiN的反射率曲線，由圖可見，TiN的反射率曲線和黃金的較為相似，因而它們顏色與比較相近。黑色系列如TiC和CrC由于具有低的反射率,膜層吸收了大部波長的可見光,所以我們看上去是黑色的.

  另外裝飾膜中我們還常常利用到光的另外一種特性,干涉性.如藍色,紫色,都涉及到這方面的特性.當氧氣量達到一定程度后,膜層的顏色越膜層厚度變化而發(fā)生變化.
【返回列表】