一種鍺基底零件表面的紅外截止濾光膜膜系及其鍍制方法
2023-09-18 06:23:20 1
專利名稱：一種鍺基底零件表面的紅外截止濾光膜膜系及其鍍制方法
技術領域：
本發明屬於光學薄膜製造技術，涉及一種鍺基底零件表面的紅外截止濾光膜膜系及其鍍制方法。
背景技術：
紅外截止濾光膜應用於具有特定透反特性要求的雙光路合一的光學系統，由於可選用紅外膜料品種少，每層膜都比較厚，膜層的牢固度、光學特性要求高，工藝難度大。未查閱到鍍制本發明紅外截止濾光膜的報導或資料。
發明內容
本發明的目的是提供一種膜層牢固的一種鍺基底零件表面的紅外截止濾光膜膜系及其鍍制方法。
本發明的技術方案是該膜系從裡到外由13層膜組成，其奇數層膜料為硫化鋅，偶數層膜料為鍺；每層膜的光學厚度為
所用設備需配置E型電子束蒸發源、熱電組蒸發源、石英晶體控制部件、離子束輔助裝置、加熱烘烤裝置；工藝步驟如下(1)清潔被鍍零件，使用超聲波和/或清潔劑對鍺基底零件鍍膜表面進行清潔處理。
(2)烘烤基底，將被鍍零件夾持在夾具上放入高真空鍍膜設備中，抽真空到1×10-2Pa時，加熱基底到120℃～180℃，保溫時間1～2小時。
(3)鍍制ZnS膜，ZnS膜料放在熱電組蒸發舟內進行蒸鍍，蒸鍍時真空度為5×10-3Pa～1×10-3Pa，蒸發速率為0.7nm/S～1nm/S，膜層厚度由石英晶體控制儀控制，其幾何厚度為473～483nm。
(4)鍍制Ge膜，Ge膜料放在可旋轉電子槍蒸發源坩堝中由電子束進行蒸鍍，蒸鍍時真空度為5×10-3Pa～2×10-3Pa，蒸發速率為0.4nm/S～0.6nm/S，膜層厚度由石英晶體控制儀控制，其幾何厚度為382～390nm。
(5)重複步驟(3)和(4)，交替鍍制其它所有膜層。1～13層膜中所有奇數膜層所用膜料、工藝參數與步驟(3)相同；所有偶數膜層所用膜料、工藝參數與步驟(4)相同。
(6)冷卻後取出鍍制好膜系的光學零件。
本發明的優點本發明具有下述優點採用本發明的膜系及鍍制方法，其●截止帶反射率高，≥99％；●膜層透射帶透射特性好，≥96％；●膜層中心波長漂移很小，≤5nm；●膜層牢固度好，優於國標規定的要求。
具體實施例方式
下面對本發明做進一步詳細說明。本發明的膜層為兩種膜料組成的13層非規整膜繫結構。該膜系從裡到外由13層膜組成，使用兩種膜料，所有奇數層膜料均為硫化鋅，所有偶數層膜料均為鍺；1～13層膜所有偶數層膜料、工藝參數均相同，所有奇數層膜料、工藝參數均相同。每層膜的光學厚度見表1。
表1膜系每層膜的光學厚度值表
鍍制膜層對設備配置要求所用設備需配置E型電子束蒸發源、熱電組蒸發源、石英晶體控制部件、離子束輔助裝置、加熱烘烤裝置。例如可以使用德國Leybold公司生產的APS1104高真空鍍膜設備。
鍍制膜層的工藝步驟如下(1)清潔被鍍零件，使用超聲波和/或清潔劑對光學零件上鍍膜的基底進行清潔處理。
(2)烘烤基底，將被鍍零件夾持在夾具上放入高真空鍍膜設備中，抽真空到1×10-2Pa時，加熱基底到120℃～180℃，保溫時間1～2小時。
(3)鍍制ZnS膜，ZnS膜料放在熱電組蒸發舟內進行蒸鍍，蒸鍍時真空度為5×10-3Pa～1×10-3Pa，蒸發速率為0.8nm/S～1nm/S，膜層厚度由石英晶體控制儀控制，幾何厚度為表1中的光學厚度值乘以係數0.86，厚度值為475nm。
(4)鍍制Ge膜，Ge膜料放在可旋轉電子槍蒸發源坩堝中由電子束進行蒸鍍，蒸鍍時真空度為5×10-3Pa～2×10-3Pa，蒸發速率為0.4nm/S～0.6nm/S，膜層厚度由石英晶體控制儀控制，幾何厚度為表1中的光學厚度值乘以係數0.385，厚度值為386nm。
(5)重複步驟(3)和(4)，交替鍍制其它所有膜層。1～13層膜中所有奇數膜層所用膜料、工藝參數與(3)相同，膜層的幾何厚度為表1中相對應層的光學厚度值乘以係數0.86；所有偶數膜層所用膜料、工藝參數和與(4)相同，膜層的幾何厚度為表1中對應層的光學厚度值乘以係數0.385。
(6)冷卻後取出鍍制好膜系的光學零件。
實施例1採用本發明的膜繫結構和表1的光學厚度，鍍膜的工藝過程如下(1)準備清潔夾具、更換晶體控制片，硫化鋅與鍺膜料分別裝入固定的蒸發舟和坩堝內、調試鍍膜程序。
(2)清潔被鍍零件先用脫脂布蘸醇醚混合液清潔零件表面，然後超聲波清洗，最後進行異丙醇燻蒸並裝入真空室。
(3)烘烤基底，將被鍍零件夾持在夾具上放入高真空鍍膜設備中，啟動設備，抽真空到1×10-2Pa時，加熱基底溫度至150℃，保溫時間1小時。
(4)鍍制ZnS膜，蒸鍍時真空度1.5×10-3Pa，蒸發速率0.9m/S，晶體控制片控制膜層幾何厚度，幾何厚度為表1中的光學厚度值乘以係數0.86，厚度值為475nm，夾具轉速30％；(5)鍍制Ge膜，蒸鍍時真空度3×10-3Pa，蒸發速率0.5nm/S，晶體控制片控制膜層幾何厚度，幾何厚度為表1中的光學厚度值乘以係數0.385，夾具轉速30％；(6)重複步驟(4)和(5)，交替鍍制其它所有膜層。1～13層膜中所有奇數膜層所用膜料、工藝參數與(4)相同，膜層的幾何厚度為表1中對應層的光學厚度值乘以係數0.86；所有偶數膜層所用膜料、工藝參數和與(5)相同，膜層的幾何厚度為表1中對應層的光學厚度值乘以係數0.385，膜系的全部膜層使用同一晶體片控制膜層的幾何厚度；(7)冷卻後取出鍍制好膜系的光學零件。
實施例2採用本發明的膜繫結構和表1的光學厚度，鍍膜的工藝過程如下(1)準備清潔夾具，硫化鋅與鍺膜料分別裝入固定的蒸發舟和坩堝內、調試鍍膜程序。
(2)清潔被鍍零件先用脫脂布蘸醇醚混合液清潔零件表面，然後超聲波清洗，最後進行異丙醇燻蒸並裝入真空室。
(3)烘烤基底，將被鍍零件夾持在夾具上放入高真空鍍膜設備中，啟動設備，抽真空到1×10-2Pa時，加熱基底溫度至170℃，保溫時間2小時。
(4)鍍制ZnS膜，蒸鍍時真空度2.8×10-3Pa，蒸發速率1.0m/S，晶體控制片控制膜層幾何厚度，幾何厚度為表1中的光學厚度值乘以係數0.84，厚度值為464nm，夾具轉速40％；(5)鍍制Ge膜，蒸鍍時真空度3.6×10-3Pa，蒸發速率0.4nm/S，晶體控制片控制膜層幾何厚度，幾何厚度為表1中的光學厚度值乘以係數0.375，厚度值為376nm，夾具轉速40％；(6)重複步驟(4)和(5)，交替鍍制其它所有膜層。1～13層膜中所有奇數膜層所用膜料、工藝參數與(4)相同，膜層的幾何厚度為表1中對應層的光學厚度值乘以係數0.84；所有偶數膜層所用膜料、工藝參數與(5)相同，膜層的幾何厚度為表1中對應層的光學厚度值乘以係數0.375，膜系的全部膜層使用同一晶體片控制膜層的幾何厚度；(7)冷卻後取出鍍制好膜系的光學零件。
實施例3採用本發明的膜繫結構和表1的光學厚度，鍍膜的工藝過程如下(1)準備清潔夾具，硫化鋅與鍺膜料分別裝入固定的蒸發舟和坩堝內、調試鍍膜程序。
(2)清潔被鍍零件先用脫脂布蘸醇醚混合液清潔零件表面，然後超聲波清洗，最後進行異丙醇燻蒸並裝入真空室。
(3)烘烤基底，將被鍍零件夾持在夾具上放入高真空鍍膜設備中，啟動設備，抽真空到2×10-2Pa時，加熱基底溫度至130℃，保溫時間2小時。
(4)鍍制ZnS膜，蒸鍍時真空度1.6×10-3Pa，蒸發速率0.85/S，晶體控制片控制膜層幾何厚度，幾何厚度為表1中的光學厚度值乘以係數0.85，厚度值為470nm，夾具轉速25％；(5)鍍制Ge膜，蒸鍍時真空度3.8×10-3Pa，蒸發速率0.55nm/S，晶體控制片控制膜層幾何厚度，幾何厚度為表1中的光學厚度值乘以係數0.38，厚度值為381nm，夾具轉速25％；(6)重複步驟(4)和(5)，交替鍍制其它所有膜層。1～13層膜中所有奇數膜層所用膜料、工藝參數與(4)相同，膜層的幾何厚度為表1中對應層的光學厚度值乘以係數0.85；所有偶數膜層所用膜料、工藝參數和與(5)相同，膜層的幾何厚度為表1中對應層的光學厚度值乘以係數0.38，膜系的全部膜層使用同一晶體片控制膜層的幾何厚度；(7)冷卻後取出鍍制好膜系的光學零件。
三次鍍制膜層的有關特性三次鍍制的膜層的各項特性指標均滿足要求，具體指標如下 3.5μm～4.8μm，Rmin≥99％； 7.5μm～11μm，Tmin≥96％； 表面疵病IV； 牢固度滿足光學薄膜國家標準規定的要求。
權利要求
1.一種鍺基底零件表面的紅外截止濾光膜膜系，其特徵在於，該膜系從裡到外由13層膜組成，其奇數層膜料為硫化鋅，偶數層膜料為鍺；每層膜的光學厚度為
2.一種在鍺基底表面鍍制紅外截止濾光膜的鍍制方法，其特徵是，所用設備需配置E型電子束蒸發源、熱電組蒸發源、石英晶體控制部件、離子束輔助裝置、加熱烘烤裝置；工藝步驟如下(1)清潔被鍍零件，使用超聲波和/或清潔劑對鍺基底零件鍍膜表面進行清潔處理。(2)烘烤基底，將被鍍零件夾持在夾具上放入高真空鍍膜設備中，抽真空到1×10-2Pa時，加熱基底到120℃～180℃，保溫時間1～2小時。(3)鍍制ZnS膜，ZnS膜料放在熱電組蒸發舟內進行蒸鍍，蒸鍍時真空度為5×10-3Pa～1×10-3Pa，蒸發速率為0.7nm/S～1nm/S，膜層厚度由石英晶體控制儀控制，其幾何厚度為473～483nm。(4)鍍制Ge膜，Ge膜料放在可旋轉電子槍蒸發源坩堝中由電子束進行蒸鍍，蒸鍍時真空度為5×10-3Pa～2×10-3Pa，蒸發速率為0.4nm/S～0.6nm/S，膜層厚度由石英晶體控制儀控制，其幾何厚度為382～390nm。(5)重複步驟(3)和(4)，交替鍍制其它所有膜層。1～13層膜中所有奇數膜層所用膜料、工藝參數與步驟(3)相同；所有偶數膜層所用膜料、工藝參數與步驟(4)相同。(6)冷卻後取出鍍制好膜系的光學零件。
全文摘要
本發明屬光學薄膜製造技術，用於紅外鍺基底零件截止濾光膜層的鍍制。在光學薄膜範疇，對某一波段範圍要求高反射率，相近的另一波段範圍高透射率特性的膜系稱之為截止濾光膜。未查閱到鍍制本發明紅外截止濾光膜的報導或資料。本發明的特點是膜層對3.5μm～4.8μm波段範圍有高的反射率，對7.5μm～11μm波段範圍有高的透射率，鍍制此類膜層的光學零件可用於紅外雙光路光學系統的儀器，具有將兩波段光分開的作用，對提高紅外光學儀器性能、減小儀器的重量及體積具有重要意義。
文檔編號C23C14/24GK101067661SQ20071012358
公開日2007年11月7日 申請日期2007年7月4日 優先權日2007年7月4日
發明者劉鳳玉 申請人:中國航空工業第一集團公司第六一三研究所