[其他]用于氣體分析器的多層膜干涉濾光器

無效

• 申請號: 85106181
• 申請日: 1985-08-16
• 公開（公告）號: CN85106181B
• 公開（公告）日: 1988-06-22
• 發明（設計）人: 石田正彥
• 申請（專利權）人: 株式會社堀場制作所
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35;G02B5/20
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 李強

本發明涉及用于氣體分析器，特別是氨（NH₃）、乙烯（C₂H₂）等氣體分析器的多層膜干涉濾光器。

氨氣和乙烯有如圖1（a）和1（b）所示的光譜測定特性。它們二者都有2到3μm附近的吸收帶，但它們的這些吸收帶同水的吸收帶重疊，所以，通常用大約8到13μm的吸收帶測定氨氣和乙烯，相應地，多層膜干涉濾光器必須是起始透過波長在8μm附近的長波可穿透濾光器。可是，8μm比較長，所以這樣的濾光器的膜層組的數目要比起始透過波長約為6μm或比6μm小的濾光器大，并且濾光器的厚度也隨之增加。濾光器厚度的增長可能導致物理強度和耐久力減小，從而引起缺陷。

在用真空蒸發的BaF₂制成的基片上，用交替涂上做為高折射材料的Te（碲）和做為低折射材料的T₁Br（溴化鉈）的方法，已經制成了起始透過波長在8μm附近的濾光器。因為這個濾光器在其中使用了Te，具有3.4μm或更小波長的紅外線被To吸收，所以有膜層組的數目隨之減小的優點。另一方面，由于膜是一種軟涂層，所以出現了因老化而使濾光器變質，或因與其它東西輕觸導致偏移而使濾光器損壞等缺陷。

本發明的一個目的是通過選取具有高折射率的適當材料和具有低折射率的合適材料，提供多層膜干涉濾光器。這種濾光器沒有先有技術的缺點，并且在強度和耐久力上是優越的。

為了達到上述目的，此項發明的特征在于起始透過在8μm波長附近的濾光器是由多層膜組成的，其中做為高折射率材料的鍺層和做為低折射率材料的硫化鋅層被用在由紅外線可穿透材料制成的基片上。

一般的濾光器維持不了一天，而依據此項發明的濾光器甚至在三個月之后也不產生脫落。這個令人滿意的結果是通過一種脫落實驗得到的，在這種實驗中，依據此項發明的濾光器和傳統的濾光器（具有在開頭描述的那樣的結構）被浸入鹽水溶液（7g/l）中。上述的原因在于依據此項發明的濾光器是由Ge和ZnS的多層膜組成的。這就是說，由于使用了Ge和ZnS，膜是硬涂層，所以強度和耐久性得到了改進，從而在上述脫落實驗中得到了這樣令人滿意的結果。因此，此項發明能夠提供適合在惡劣條件下使用的氣體分析器的濾光器。

圖1（a）顯示了NH₃光譜測定特性。

圖1（b）顯示了C₂H₂光譜測定特性。

圖2顯示了一套依據此項發明的濾光器的一個實施方案;

圖3顯示了由FZ方法制成的Si基片和由CZ方法制成的Si基片的光譜測定特性。

圖4是顯示了依據此項發明的濾光器的一個實施方案的光譜測定特性圖。

參見圖2，所示的是此項發明的一種實施方案的結構。其中（1）表示由紅外線可穿透材料制成的基片，（2）表示在所述基片（1）上制成并由高折射率材料（H）和低折射材料（L）構成的多層膜。在此項發明中，如上所述，用鍺（Ge）做為高折射率材料（H）而用硫化鋅（ZnS）做為低折射率材料（L）。

最好用硅（Si）基片制做基片（1），尤其希望采用具有高電阻率并用FZ（floatingzone）方法，也就是熔區法制成的Si基片。上述理由在于Si基片在價格和光譜測定特性上優于其它材料制成的基片。另外，所以特別需要用FZ方法制成的硅基片，其理由在于吸收帶在9μm附近的Si基片與用CZ方法（Czochralski方法）制成的Si基片相差不大，如圖3所示。

所述多層膜（2）有如下結構，以便在8μm附近的波長處開始透過。這就是說，在作為基片（1）的一個側面的切割面上，制作出具有這種結構的多層膜，其中分別具有6.5μm和4.5μm中心波長的兩膜層組互相疊置，并在作為基片（1）的另一個側面的短切面（Short-cutplane）上，制作出具下這樣結構的多層膜，在該多層膜中，中心波長為1.5μm，2.1μm，2.8μm，3.8μm的四膜層組互相疊置。

因為具有1.5μm波長或更短波長的射線，也就是說近紅外線和可見光，被作為高折射率材料（H）的Ge吸收，所以這組層膜不用于那些射線。所述多層膜是具有這樣的結構，在其中中心波長分別為6.5μm和4.5μm的兩組層膜互相疊置，該多層膜包含41層膜層，而這41層膜是由從基片（1）開始以奇數順序設置的低折射率（L），和從基片（1）起以偶數順序設置的高折射率（H）材料構成的。所述低材射率材料（L）和所述高折射率材料（H）被交替放置。