[發明專利]大口徑ZnS紅外窗口的鍍膜方法

有效

• 申請號: 200910055158.8
• 申請日: 2009-07-21
• 公開（公告）號: CN101956157A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 周東平;趙培
• 申請（專利權）人: 上海歐菲爾光電技術有限公司
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/24;C23C14/18
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

技術領域

本發明涉及一種光學材料的鍍膜方法，尤其涉及一種大口徑ZnS紅外窗口的鍍膜方法。

背景技術

ZnS是可見紅外波段常用的光學材料，其透明區域從可見的0.6um延伸到遠紅外的12um。特別是在紅外波段，ZnS材料的吸收很小，另外ZnS材料具有優良的機械化學性能，抗潮解能力強。正是由于這些優良的性質，ZnS材料常作為紅外波段窗口材料使用，廣泛應用于國防、軍事、夜視、紅外測量與控制等領域。

在透明區域內，ZnS材料的折射率從短波的2.3變化到長波的2.2，每個表面有15％的剩余反射，只有75％的光能量能夠進入后面的光學系統，而且反射的光線進入系統會造成雜散光影響系統的信號的對比度和圖像的清晰程度。為提高光學系統的性能，通常要在ZnS窗口表面蒸鍍減反射薄膜，以減小ZnS材料表面的剩余反射。另外，根據用途不同，會在ZnS窗口表面鍍制特殊功能的光學薄膜。例如分光薄膜，可以實現不同紅外波段光能量的分離。

目前，隨著ZnS材料制備與加工技術的進步，大口徑的ZnS紅外窗口的制備與加工成本已經大幅降低，大口徑ZnS紅外窗口的應用已經越來越廣泛。但是，在大口徑ZnS紅外窗口光學薄膜的制備過程中，還存在嚴重的膜層不均勻問題。薄膜表面存在明顯的色差，不同區域的膜層顏色有明顯差別，一般呈現不規則的環狀分布。這種問題主要是膜層厚度不同而造成的膜層干涉色不同。

這種問題的原因有兩個：

1、ZnS材料的導熱性差。大口徑ZnS窗口的等效直徑在100mm以上，厚度10mm以上，溫度在ZnS窗口內傳遞慢，不同區域的溫度有差別。

2、制備膜層的材料通常選用ZnS、氟化物和Ge。其中，ZnS鍍膜材料的凝結系數對溫度敏感，是造成膜層厚度不均勻的主要原因。ZnS在受熱時分解為Zn和S，到達基片上再重新合成ZnS。這種蒸發模式使得ZnS的凝結系數對溫度非常敏感，因此溫度差別會造成膜層厚度明顯的差別。

ZnS鍍膜材料的蒸發模式是ZnS鍍膜材料的性質決定的，很難改變。所以，對于膜層不均勻性，主要改善ZnS窗口的溫度分布的均勻性。通常采取兩種方法：即增加恒溫時間與提高鍍膜設備溫場均勻性。但這兩種方法無疑都增加鍍膜成本，而且效果也不理想。

發明內容

本發明的目的，就是為了解決上述問題，提供一種大口徑ZnS紅外窗口的鍍膜方法。

為了達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：一種大口徑ZnS紅外窗口的鍍膜方法，包括以下措施和步驟：

a、清潔ZnS窗口，去除表面的油漬與灰塵；

b、在ZnS窗口的一個面鍍制一層傳熱工藝膜；

c、清潔ZnS窗口的另一個面，去除表面的油漬與灰塵；

d、在ZnS窗口的已清潔的面鍍制按要求設計的一層或多層光學薄膜；

e、利用去膜液去除ZnS窗口的傳熱工藝膜；

f、在ZnS窗口已鍍的光學薄膜上鍍制一層傳熱工藝膜；

g、清潔ZnS窗口未鍍膜面，去除表面的油漬與灰塵；

h、在ZnS窗口的未鍍膜面鍍制按要求設計的一層或多層光學薄膜；

i、利用去膜液去除ZnS窗口的傳熱工藝膜；

j、清潔ZnS窗口。

所述的傳熱工藝膜為金屬薄膜，選用鋁、金、銀、鉻、鎳、鉑、鉈或銅等金屬材料中的一種在真空中蒸鍍形成，厚度為50nm-2um。

所述的光學薄膜采用ZnS與YbF₃、Ge中的一種或兩種物質交替使用蒸鍍形成，蒸鍍工藝條件為：

溫度：80℃～200℃；

恒溫時間：0.5小時～3小時；

ZnS蒸發速率：0.6～1.2nm/s，Ge蒸發速率：0.7～1.5nm/s，YbF₃蒸發速率：0.7～1.5nm/s；

離子源清潔參數：陽極電壓60～180V，陽極電流0.5～5A，時間5～15分鐘。

所述的光學薄膜包括增透膜、分光膜、截止膜和帶通濾光片。

本發明大口徑ZnS紅外窗口的鍍膜方法具有以下優點：

1、能很好地解決膜層不均勻性的問題

利用傳熱工藝膜的優良的導熱性，把熱量在ZnS窗口內部的傳導變為外部傳導，根本上解決了ZnS材料導熱性能差的問題，很好地解決了ZnS窗口膜層不均勻性的問題。

2、工藝簡單

只需鍍制一層工藝膜就能解決問題，對設備的要求低，工藝簡單。

3、成本低

相對于改造設備與增加恒溫時間，本方法具有成本低的優點。

具體實施方式