Les traitements en carbone de type diamant

Auteurs : Victoria Marcune

Les traitements en carbone de type diamant (DLC) sont un type de traitement optique antireflet (AR) très durable. Ils présentent une surface de grande dureté, à faible friction, résistante aux rayures et à la corrosion, tout en assurant une excellente transmission dans l'infrarouge (IR) moyen et lointain. Leur résistance et leur solidité supérieures leur permettent de s'adapter à des environnements hostiles et exigeants et ils sont idéaux pour l'imagerie thermique et d'autres applications de sécurité et de défense.

Que sont les traitements DLC ?

Les traitements DLC tirent parti de la structure tétravalente du carbone, qui permet une variété de configurations pour produire différentes propriétés physiques. Lorsqu'il se trouve dans une structure cristalline, le carbone forme la substance bien connue du diamant. Cette forme est réputé pour avoir la plus grande dureté de toutes les substances naturelles sur terre. Le carbone disposé dans une structure hexagonale stable est connu sous le nom de graphite, qui est capable de fournir une surface à faible frottement. Les traitements DLC organisent les atomes en une structure amorphe qui bénéficie des propriétés souhaitables du graphite et du diamant.

Figure 1 : Les traitements DLC sont un type spécialisé de traitement AR bien adapté aux applications dans des environnements difficiles en raison de leur grande dureté et de leur résistance aux rayures et à la corrosion.

Les traitements DLC sont constitués d'un gaz à base de carbone qui, sous l'effet du plasma, forme une couche unique et uniforme sur la surface du substrat. Cette technique permet d'appliquer les traitements sur des surfaces planes ou courbes. L'application directe sur la surface est possible pour des substrats tels que le germanium et le silicium, mais d'autres substrats peuvent nécessiter des couches d'adhésion supplémentaires.

Traitements DLC et traitements AR conventionnels

Comparés aux traitements AR à haute durabilité (HDAR) et aux traitements AR standard, les traitements DLC sont les mieux adaptés en termes de dureté et de durabilité. L'essai d'abrasion selon les normes de durabilité militaire MIL-C-48497, MIL F-48616 et MIL-C-675 est effectué en frottant la pièce avec une gomme ponce en caoutchouc standard conforme à la norme MIL-E-12397 avec une force d'appui comprise entre 2 et 2,5 lbs. appliquée verticalement à la surface revêtue. La pièce est testée pendant 20 à 200 coups, en fonction de l'application finale. Les traitements DLC sont également soumis à des tests d'essuyage conformément aux directives TS-1888. Des tests de corrosion sont également effectués, notamment des tests de brouillard salin, des tests de pulvérisation d'eau salée et des tests de corrosion accélérée pour aider à prévoir les performances de l'optique sur le terrain. Les traitements DLC d'Edmund Optics® sont conformes aux tests de brouillard salin pendant plus de 90 jours.

Les traitements DLC présentent une excellente transmission à large bande sur les longueurs d'onde IR, mais ont en moyenne une transmission légèrement inférieure à celui des traitements BBAR standard (Figure 2). Pour atténuer la perte de lumière, les traitements DLC sont souvent associés à des traitements AR traditionnels sur la surface arrière de l'optique. Cela permettra d'obtenir une transmission élevée sur une bande passante plus étroite que les optiques dotées de traitements BBAR sur les deux surfaces, tout en bénéficiant de la grande durabilité des traitements DLC sur l'une des faces de l'optique. La technologie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) est souvent utilisée pour analyser les performances des traitements DLC.

Figure 2 : Courbes de transmission et de réflexion pour les traitements DLC et BBAR sur un substrat de germanium. Le traitement DLC produit une courbe de réflectivité en forme de V et présente généralement une transmission inférieure à celle du traitement BBAR.

Tableau 1 : Comparaison des traitements DLC avec les traitements BBAR conventionnels.

Les traitements DLC chez Edmund Optics^®

Edmund Optics est à l'avant-garde de la technologie de traitement DLC, proposant à la fois la vente des fenêtres en germanium traitées DLC standards et la fabrication des composants optiques traités DLC sur mesure. Nous déposons des traitements DLC sur des substrats en germanium et en silicium.

Pour les optiques à traitement DLC sur mesure, il est possible de procéder en interne au meulage, au polissage et au fraisage au diamant. Les traitements peuvent être réglés avec précision pour obtenir une transmission maximale aux longueurs d'onde souhaitées. Des tests environnementaux internes, des bancs d'essai pour les tests d’essuyage et des spectromètres FTIR garantissent que toutes les spécifications sont respectées.

En savoir plus sur les capacités de traitement DLC d'Edmund Optics

Références

1. 1. Peterson, N. (2022, January 16). What is DLC, Also Known as Diamond Like Carbon Coating? https://vaportech.com/blog-what-is-diamond-like-carbon-dlc/

Ressources supplémentaires

• Enregistrement d'un webinaire sur les traitements DLC et AR durables pour les environnements difficiles
• Une introduction aux traitements optiques
• Traitements antireflets (AR)
• Capacités en matière de composants optiques destinés aux domaines de sécurité et de défense