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銀メッキとは、ガラスなどの非導電性基板を反射物質でコーティングして鏡を作る化学処理です。金属は銀であることが多いですが、この用語は反射金属の適用に使用されます。
プロセス
最も一般的な家庭用鏡は「裏面銀メッキ」または「第 2 表面」で、光はガラスを通過した後、反射層に到達します。反射面の裏面を保護するために、通常は保護塗料層が塗布されます。 [1]この配置により、壊れやすい反射層が腐食、傷、その他の損傷から保護されます。[2]ただし、ガラス層は光の一部を吸収し、前面での屈折とそこでの複数の追加反射により歪みや光学収差を引き起こし、「ゴーストイメージ」が発生する可能性があります (ただし、マンギンズなどの一部の光学ミラーはこれを利用しています)。
したがって、精密光学ミラーは通常、「前面銀メッキ」または「第一表面」で、反射層が入射光に面した表面にあることを意味します。基板は通常、物理的なサポートのみを提供し、透明である必要はありません。反射層の酸化と金属の傷を防ぐために、硬くて保護的な透明なオーバーコートを塗布する場合があります。前面コーティングされたミラーは、新品のときに 90 ～ 95% の反射率を実現します。
歴史
プトレマイオス朝 エジプトでは、鉛、錫、アンチモンを裏打ちした小さなガラス鏡が製造されていた。[4] 10世紀初頭、ペルシャの科学者アル・ラーズィーは錬金術に関する本の中で銀メッキや金メッキの方法を記述しているが[要出典]、これは鏡を作る目的で行われたわけではない。
錫メッキの鏡は15世紀にヨーロッパで初めて作られました。銀メッキの鏡に使われた薄い錫箔は「錫」と呼ばれていました。[5]ガラス鏡が16世紀にヨーロッパで広く使われるようになったとき、ほとんどの鏡は錫と水銀の合金で銀メッキされていました。[6]
1835年、ドイツの 化学者 ユストゥス・フォン・リービッヒはガラスの裏面に銀を蒸着させる方法を開発しました。この技術は、リービッヒが1856年に改良した後、広く受け入れられました。 [7] [8] この方法は、化学者トニー・プティジャン（1856年）によってさらに改良され、より容易になりました。[9]この反応は、アルデヒドに対するトレンス試薬のバリエーションです。ジアミン銀(I)溶液を砂糖と混ぜ、ガラス表面に吹き付けます。砂糖は銀(I)によって酸化され、銀(I)自体は銀(0)、つまり元素銀に還元され、ガラスに蒸着します。
1856年から1857年にかけて、カール・アウグスト・フォン・シュタインハイルとレオン・フーコーは、ガラスの前面に極薄の銀の層を堆積させるプロセスを導入し、反射望遠鏡での金属鏡の使用に代わる、初の光学品質の第一表面ガラス鏡を製作しました。[10] [リンク切れ ]これらの技術はすぐに技術機器の標準となりました。
1930年にカリフォルニア工科大学の物理学者で天文学者のジョン・ストロングが発明したアルミニウムの真空蒸着法によって、ほとんどの反射望遠鏡はアルミニウムに切り替わりました。[11]しかし、ケプラー宇宙望遠鏡など、現代の望遠鏡の中には銀を使用しているものもあります。ケプラーの鏡の銀はイオンアシスト蒸着法で蒸着されました。[12] [13]
現代の銀メッキ工程
一般的なプロセス
銀メッキは、粒界からの目に見えるアーティファクトのない、非晶質金属(金属ガラス)の非結晶コーティングを生成することを目的としています。現在使用されている最も一般的な方法は、電気メッキ、化学的「湿式プロセス」堆積、および真空堆積です。
ガラスやその他の非導電性材料の基板に電気めっきするには、カーボンなどの導電性だが透明な材料の薄い層の堆積が必要です。この層は金属と基板間の接着力を低下させる傾向があります。[2] (pp 3 & 107)化学堆積は、直接または表面の前処理によって、より良い接着力をもたらすことができます。
真空蒸着法では、非常に均一なコーティングを非常に正確に制御された厚さで生成することができます。[2]
金属
銀
家庭用鏡などの第2表面鏡の反射層は、多くの場合、実際の銀です。銀コーティングの現代の「湿式」プロセスでは、ガラスを塩化スズ(II)で処理して、銀とガラスの結合を改善します。銀が堆積された後、スズと銀のコーティングを硬化させるために活性剤が塗布されます。長期的な耐久性のために銅の層が追加されることもあります。[14]
銀は可視スペクトルにおける初期の前面反射率が最も優れているため、望遠鏡の鏡やその他の要求の厳しい光学用途に最適です。ただし、すぐに酸化して大気中の硫黄を吸収し、暗く反射率の低い変色を引き起こします。
アルミニウム
望遠鏡などの精密光学機器の「銀メッキ」は通常アルミニウムです。アルミニウムもすぐに酸化しますが、薄い酸化アルミニウム (サファイア) 層は透明なので、下にある高反射性のアルミニウムが見える状態が保たれます。
現代のアルミニウム銀メッキでは、ガラス板を真空チャンバー内に置き、電気加熱されたニクロムコイルでアルミニウムを蒸発させます。真空中では、高温のアルミニウム原子は直線状に移動します。原子は鏡の表面に当たると冷えてくっつきます。
鏡製造業者の中には、鏡の上に石英やベリリアの層を蒸発させる業者もいれば、オーブンの中で純酸素や空気にさらして、丈夫で透明な酸化アルミニウムの層を形成する業者もいます。
錫
最初のスズコーティングガラス鏡は、ガラスにスズ水銀アマルガムを塗布し、加熱して水銀を蒸発させることによって製造されました。
金
赤外線機器の「銀メッキ」は通常、金です。金は赤外線スペクトルの反射率が最も高く、酸化や腐食に対する耐性も高いです。逆に、薄い金のコーティングは、可視光を通過させながら赤外線を遮断する (光源に向かって反射させる) 光学フィルターを作成するために使用されます。
参照
参考文献
- ^ ワトソン、ドン・アーサー（1986年1月）。建設資材とプロセス。グレッグ部門。マグロウヒル。ISBN 9780070684768– Google ブックス経由。
- ^ abc Pulker, HK (1999-03-29). ガラスへのコーティング. Elsevier Science . ISBN 9780080525556。
- ^ 「BBSO新太陽望遠鏡の設置に関する日々の出来事と画像」www.bbso.njit.edu (ブログ)ビッグベア太陽観測所2020年1月6日閲覧。
- ^ フィオラッティ、ヘレン。「鏡の起源と古代世界におけるその用途」。L'Antiquaire & the Connoisseur。2011年2月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2009年8月14日閲覧。
- ^ 「tain」。オックスフォード英語辞典（第1版）。オックスフォード大学出版局。1933年。
- ^ de Chavez, Kathleen Payne (2010 年春)。「歴史的な水銀アマルガム鏡: 歴史、安全性、保存」(PDF)。ウィリアムズタウン アート。2014年 3 月 11 日閲覧。
- ^ リービッヒ、ユストゥス(1835)。 「Ueber die Producte der Oxydation des Alkohols」[アルコールの酸化生成物について]。Annalen der Chemie (ドイツ語)。14 (2): 133–167。ビブコード:1835AnP...112..275L。土井：10.1002/jlac.18350140202。
- ^ リービッヒ、ユストゥス(1856)。 「Ueber Versilberung und Vergoldung von Glas」[ガラスの銀メッキと金メッキについて]。Annalen der Chemie und Pharmacy (ドイツ語)。98 (1): 132–139。土井：10.1002/jlac.18560980112。
- ^ GB 特許 1681、プティジャン、トニー、「ガラスの銀メッキ、金メッキ、およびプラチナメッキ」、1856 年 1 月 12 日発行
- ^ 「巨大反射鏡の時代、2 ページ目」。宇宙望遠鏡科学研究所(stsci.edu)。Amazing-space。メリーランド州ボルチモア。
- ^ Destefani, Jim (2008 年 3 月)。「Mirror, mirror: Keeping the Hale Telescope optically sharp」。Products Finishing Magazine。PF mag article 030805。2009 年 10 月 11 日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「Ball Aerospace 社、Kepler ミッションの主鏡と検出器アレイの組み立てマイルストーンを達成」。spaceref.com。Ball Aerospace and Technologies Corp. 2007 年 9 月 25 日。2013年4 月 6 日閲覧。
- ^ Fulton, L. Michael; Dummer, Richard S. (2011). 「Advanced Large Area Deposition Technology for Astronomical and Space Applications」. Vacuum & Coating Technology . 2011年12月: 43–47. 2013年5月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年4月6日閲覧。
- ^ エピソード 305。作り方。カナダ、ケベック州アンジュー。
エピソード 305 は Verrerie-Walker で撮影されました。
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外部リンク
- Tions.net、DIYミラー/ミラーリング/シルバーリング