專利名稱：一種齒科光固化機(jī)濾光片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及齒科光固化機(jī)濾光片領(lǐng)域，更具體的說(shuō)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)消紫外線和近紅外線的齒科光固化機(jī)濾光片。
背景技術(shù)：
齒科光固化機(jī)是一種利用光輻射原理使光固化樹(shù)脂迅速有效聚合的產(chǎn)品，用于口腔科作修復(fù)牙體用。光固化材料由高分子復(fù)合材料加“光催化劑(光敏劑)”組成。在光固化機(jī)發(fā)出的高強(qiáng)度的藍(lán)光照射下，光催化劑吸收輻射能后形成活性自由基或者陽(yáng)離子，引發(fā)單體和預(yù)聚物聚合、交聯(lián)等反應(yīng)，高分子復(fù)合材料在數(shù)秒鐘內(nèi)由泥狀變?yōu)楣虘B(tài)。正常固化后的材料具有類似自然牙齒的強(qiáng)度，耐磨，能很好的滿足口腔臨床的要求。光固化機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣，按照光源的不同可以分為如下幾類一是鹵素?zé)簦浒l(fā)光源是鹵素?zé)襞?；二是弧光燈，其發(fā)光源是弧光燈；三是激光器，其發(fā)光源是固體或氣體激光器，四是目前最新發(fā)展的LED光固化機(jī)，光源是發(fā)光二極管。目前，使用得最多的是鹵素?zé)襞荨?br> 鹵素?zé)舭l(fā)光光譜范圍較寬，光譜范圍包含紫外到近紅外之內(nèi)的所有波段。紫外光對(duì)人體具有損傷效應(yīng)，而近紅外光具有較高的熱效應(yīng)，因此在使用鹵素?zé)襞葑鳛辇X科光固化機(jī)光源時(shí)，必須加裝可以消紫外線和近紅外線的濾光片。
與聚合反應(yīng)有關(guān)的波長(zhǎng)主要分布在400nm-540nm之間，峰值在470nm。濾光片的作用是濾除對(duì)樹(shù)脂聚合不起作用的波長(zhǎng)。現(xiàn)有的濾光片在使用過(guò)程中會(huì)因高溫照射而壽命降低，出現(xiàn)截止波長(zhǎng)漂移、起泡、脫落等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致紫外光透射對(duì)人體產(chǎn)生傷害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種雙面鍍制的新型消紫外線和近紅外線的齒科光固化機(jī)濾光片結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使得濾光片在紫外和近紅外截止的前提下具有較高的有效固化光譜透射率，提高了齒科光固化機(jī)的固化深度，并通過(guò)較寬的紅外截止設(shè)計(jì)使光固化機(jī)光斑區(qū)域溫升大幅下降，有效提高了濾光片的使用壽命。
本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)其目的。
本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種齒科光固化機(jī)濾光片，其特征是在基片雙面鍍制的由高低折射率材料組成的截止濾光膜，其膜系結(jié)構(gòu)為(H2LH2)103.4(L2HL2)10/G/2(L2HL2)102.6(L2HL2)10]]>其中G代表基片，H表示光學(xué)厚度為四分之一中心波長(zhǎng)的高折射率層，L表示光學(xué)厚度為四分之一中心波長(zhǎng)的低折射率層。本發(fā)明的基片采用石英材料制作；低折射率層材料可以在SiO2、Al2O3或MgF2中選用；高折射率層材料可以在Ta2O5、TiO2或ZnS中選用。
本發(fā)明的膜系主要結(jié)構(gòu)為四個(gè)截止波長(zhǎng)不同的截止濾光膜，為一種能夠?qū)崿F(xiàn)消紫外線和近紅外線的齒科光固化機(jī)濾光片。其所達(dá)到的效果是濾光片在380nm以下高度截止，透射率小于0.85％，在420nm-520nm透光，平均透射率大于85％，在540nm-780nm范圍截止，平均透射率小于1％，在780nm-1100nm范圍截止，平均透射率小于2％。本發(fā)明具有較寬的紅外截止區(qū)域，截止位置在紅外端達(dá)到1100nm，而且符合中華人民共和國(guó)醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YY0055-2002《牙科設(shè)備光固化機(jī)》中4.2的要求。
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有以下突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步本發(fā)明公開(kāi)的齒科光固化機(jī)濾光片在紫外和近紅外截止的前提下具有較高的有效固化光譜透射率，提高了光固化機(jī)的使用效率，增加了固化深度。通過(guò)較寬的紅外截止設(shè)計(jì)使光固化機(jī)光斑區(qū)域溫升大幅下降，有效提高了濾光片的使用壽命。濾光片的雙面結(jié)構(gòu)具有光譜特性穩(wěn)定、膜層牢固的優(yōu)點(diǎn)，滿足齒科光固化機(jī)的長(zhǎng)期使用要求，減少了更換次數(shù)，且具有良好的重復(fù)性。膜系結(jié)構(gòu)適合通用的優(yōu)化軟件，能夠達(dá)到更佳的效果。


圖1典型長(zhǎng)波通濾光膜透射率曲線；圖2典型短波通濾光膜透射率曲線；圖3優(yōu)化前整體膜系設(shè)計(jì)透射率曲線；圖4優(yōu)化后整體膜系設(shè)計(jì)透射率曲線；圖5濾光片結(jié)構(gòu)；圖6濾光片實(shí)測(cè)光譜。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的設(shè)計(jì)過(guò)程做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于齒科光固化機(jī)的消紫外線和近紅外線的齒科光固化機(jī)濾光片。
本發(fā)明中的濾光片是鍍制在紫外吸收材料的基片上的高低折射率交替的復(fù)合介質(zhì)膜，高折射率材料為為Ta2O5、TiO2或ZnS，低折射率介質(zhì)層為SiO2、Al2O3或MgF2。膜系主要結(jié)構(gòu)為四個(gè)截止波長(zhǎng)不同的截止濾光膜，其膜系結(jié)構(gòu)為(H2LH2)103.4(L2HL2)10/G/2(L2HL2)102.6(L2HL2)10]]>其中G代表基片，H表示光學(xué)厚度為四分之一中心波長(zhǎng)的高折射率層，L表示光學(xué)厚度為四分之一中心波長(zhǎng)的低折射率層。
對(duì)長(zhǎng)波通截止膜系和短波通截止膜系構(gòu)成的帶通濾光膜，其膜系結(jié)構(gòu)可分別表示為 和。
帶通截止濾光膜的截止波長(zhǎng)可表述成λ0λc=1±2πsin-1(ηH-ηLηH+ηL)---(1)]]>其中λ0是一個(gè)參考波長(zhǎng)。
其截止帶寬度為Δg=2πsin-1(ηH-ηLηH+ηL)---(2)]]>對(duì)于m或n足夠大的ABA型對(duì)稱膜系，截止帶中心的透射率相應(yīng)的透射率為T=16η0ηg(ηHηL)2s[(η0+ηg)2+(η0ηgηA-ηA)2]---(2)]]>對(duì)于膜系結(jié)構(gòu)為 的長(zhǎng)波通膜，其典型的光譜透射率曲線如圖1所示。膜系結(jié)構(gòu)為 的短波通膜，其典型的光譜透射率曲線如圖2所示，中心監(jiān)控波長(zhǎng)為926nm。適當(dāng)選取長(zhǎng)波通膜1的周期數(shù)10以及截止波長(zhǎng)位置，使得該膜系在380nm以下高度截止，透射率小于0.85％，同時(shí)在400nm開(kāi)始透光；適當(dāng)選取三個(gè)短波通截止濾光膜2、3、4的截止波長(zhǎng)和截止寬度，中心監(jiān)控波長(zhǎng)為926nm，可使得整體膜系滿足在420nm-520nm透光，平均透射率大于85％，在540nm-780nm范圍截止，平均透射率小于1％，在780nm-1100nm范圍截止，平均透射率小于2％。雙面鍍制的長(zhǎng)波通濾光膜1和短波通濾光膜2、3、4組成的膜系(H2LH2)103.4(L2HL2)10/G/2(L2HL2)102.6(L2HL2)10,]]>其光譜透射率曲線如圖3所示。
由圖2和圖3可知，短波通膜的截止邊緣通常會(huì)有很大的波紋，可以進(jìn)一步的對(duì)短波通濾光膜2進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，以達(dá)到更精確的目的。從實(shí)用性角度出發(fā)，對(duì)所有膜層只進(jìn)行厚度優(yōu)化，并且優(yōu)化精度為小數(shù)點(diǎn)后兩位。優(yōu)化軟件使用“Essential Macleod”商用光學(xué)鍍膜軟件，優(yōu)化后的具體膜系結(jié)構(gòu)為0.26H0.37L0.48H0.60L0.40H0.36L0.55H0.60L0.48H0.36L0.53H0.58L0.46H0.52L0.44H0.47L0.56H0.48L0.46H0.59L0.22H0.72L1.61H1.55L1.42H1.59L1.60H1.70L1.64H1.72L1.63H1.71L1.61H1.64L1.53H1.57L1.56H1.63L1.63H1.62L1.61H1.33L G1.00H0.99L0.97H0.96L0.90H0.96L0.91H0.94L0.91H0.89L0.97H0.89L0.89H1.01L0.86H0.94L0.97H0.91L0.98H1.18L1.46H1.30L0.99H1.23L1.26H1.29L1.07H1.34L1.41H1.24L1.08H1.21L1.29H1.36L1.28H1.36L1.16H1.20L1.05H0.59L，其中H，L分別代表高低折射率材料在652nm監(jiān)控波長(zhǎng)下1/4波長(zhǎng)的光學(xué)厚度。優(yōu)化結(jié)果如圖4所示，使用高精度進(jìn)口鍍膜機(jī)完全可以實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)結(jié)果。
如圖5所示，考慮到基片5兩側(cè)膜層厚度的平衡，本發(fā)明將優(yōu)化后的短波通濾光膜2與3鍍制在基片5的一側(cè)，長(zhǎng)波通濾光膜1與短波通濾光膜4鍍制在基片5的另一側(cè)，既得到齒科光固化機(jī)濾光片的基本結(jié)構(gòu)。由于在可見(jiàn)光范圍內(nèi)本專利使用的基片屬于無(wú)吸收的厚膜，因此需要考慮基片的厚膜效應(yīng)。
無(wú)吸收時(shí)作為厚膜的基片前后二個(gè)表面上非相干光進(jìn)行疊加。光波在前后二個(gè)表面上逐次反射，疊加二個(gè)界面上的各次反射光強(qiáng)和透射光強(qiáng)，得到各次反射的強(qiáng)度的總和為R=Ra+Rb-2RaRb1-RaRb---(4)]]>總的透射為T=TaTb1-RaRb]]>或T=11Ta+1Tb-1---(5)]]>將該設(shè)計(jì)膜系鍍制在紫外吸收材料的基片上，制備出齒科光固化機(jī)濾光片。
基于上述理論所設(shè)計(jì)的齒科光固化機(jī)濾光片，本發(fā)明使用國(guó)產(chǎn)鍍膜機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)鍍制與使用。如圖6所示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明的齒科光固化機(jī)濾光片與理論設(shè)計(jì)相符并符合中華人民共和國(guó)醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YY0055-2002《牙科設(shè)備光固化機(jī)》中4.2的要求，且已通過(guò)國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局廣州醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的檢測(cè)。并在多次鍍制與測(cè)量中也顯示了良好的穩(wěn)定性和重復(fù)性。
權(quán)利要求
1.一種齒科光固化機(jī)濾光片，其特征是在基片雙面鍍制的由高低折射率材料組成的截止濾光膜，其膜系結(jié)構(gòu)為(H2LH2)103.4(L2HL2)10/G/2(L2HL2)102.6(L2HL2)10,]]>其中G代表基片，H表示光學(xué)厚度為四分之一中心波長(zhǎng)的高折射率層，L表示光學(xué)厚度為四分之一中心波長(zhǎng)的低折射率層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒科光固化機(jī)濾光片，其特征是所述的基片采用石英材料制作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的齒科光固化機(jī)濾光片，其特征是所述低折射率層材料為SiO2、Al2O3或MgF2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的齒科光固化機(jī)濾光片，其特征是所述高折射率層材料為Ta2O5、TiO2或ZnS。
全文摘要
本發(fā)明涉及齒科光固化機(jī)濾光片領(lǐng)域，目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種雙面鍍制的新型消紫外線和近紅外線的齒科光固化機(jī)濾光片結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使得濾光片在紫外和近紅外截止的前提下具有較高的有效固化光譜透射率，提高了齒科光固化機(jī)的固化深度，并通過(guò)較寬的紅外截止設(shè)計(jì)使光固化機(jī)光斑區(qū)域溫升大幅下降，有效提高了濾光片的使用壽命。結(jié)構(gòu)是在基片雙面鍍制的由高低折射率材料組成的截止濾光膜，其膜系結(jié)構(gòu)為(見(jiàn)式)。
文檔編號(hào)A61C13/15GK101046524SQ200710027450
公開(kāi)日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月6日
發(fā)明者江紹基, 陳少飛, 黃綺雯, 金濤 申請(qǐng)人:中山大學(xué)