專利名稱：大口徑ZnS紅外窗口的鍍膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)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(shù)：
ZnS是可見紅外波段常用的光學(xué)材料，其透明區(qū)域從可見的0. 6um延伸到遠(yuǎn)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(yōu)良的機(jī)械化學(xué)性 能，抗潮解能力強(qiáng)。正是由于這些優(yōu)良的性質(zhì)，ZnS材料常作為紅外波段窗口材料使用，廣 泛應(yīng)用于國(guó)防、軍事、夜視、紅外測(cè)量與控制等領(lǐng)域。在透明區(qū)域內(nèi)，ZnS材料的折射率從短波的2. 3變化到長(zhǎng)波的2. 2，每個(gè)表面有 15 %的剩余反射，只有75%的光能量能夠進(jìn)入后面的光學(xué)系統(tǒng)，而且反射的光線進(jìn)入系統(tǒng) 會(huì)造成雜散光影響系統(tǒng)的信號(hào)的對(duì)比度和圖像的清晰程度。為提高光學(xué)系統(tǒng)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(jù)用途不同， 會(huì)在ZnS窗口表面鍍制特殊功能的光學(xué)薄膜。例如分光薄膜，可以實(shí)現(xiàn)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(shù)的進(jìn)步，大口徑的ZnS紅外窗口的制備與加工 成本已經(jīng)大幅降低，大口徑ZnS紅外窗口的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。但是，在大口徑ZnS紅外 窗口光學(xué)薄膜的制備過程中，還存在嚴(yán)重的膜層不均勻問題。薄膜表面存在明顯的色差，不 同區(qū)域的膜層顏色有明顯差別，一般呈現(xiàn)不規(guī)則的環(huán)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(gè)UZnS材料的導(dǎo)熱性差。大口徑ZnS窗口的等效直徑在IOOmm以上，厚度IOmm以 上，溫度在ZnS窗口內(nèi)傳遞慢，不同區(qū)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(jié)系數(shù)對(duì) 溫度敏感，是造成膜層厚度不均勻的主要原因。ZnS在受熱時(shí)分解為Zn和S，到達(dá)基片上再 重新合成ZnS。這種蒸發(fā)模式使得ZnS的凝結(jié)系數(shù)對(duì)溫度非常敏感，因此溫度差別會(huì)造成膜 層厚度明顯的差別。ZnS鍍膜材料的蒸發(fā)模式是ZnS鍍膜材料的性質(zhì)決定的，很難改變。所以，對(duì)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(shí)間 與提高鍍膜設(shè)備溫場(chǎng)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)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(gè)面鍍制一層傳熱工藝膜；C、清潔ZnS窗口的另一個(gè)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(shè)計(jì)的一層或多層光學(xué)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(xué)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(shè)計(jì)的一層或多層光學(xué)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、鉬、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(xué)薄膜采用ZnS與YbF3、Ge中的一種或兩種物質(zhì)交替使用蒸鍍形成，蒸 鍍工藝條件為溫度80°C 200°C；恒溫時(shí)間0. 5小時(shí) 3小時(shí)；ZnS蒸發(fā)速率:0· 6 1. 2nm/s，Ge蒸發(fā)速率:0· 7 1. 5nm/s，YbF3蒸發(fā)速率0. 7 1. 5nm/s ；離子源清潔參數(shù)陽(yáng)極電壓60 180V，陽(yáng)極電流0. 5 5A，時(shí)間5 15分鐘。所述的光學(xué)薄膜包括增透膜、分光膜、截止膜和帶通濾光片。本發(fā)明大口徑ZnS紅外窗口的鍍膜方法具有以下優(yōu)點(diǎn)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(yōu)良的導(dǎo)熱性，把熱量在ZnS窗口內(nèi)部的傳導(dǎo)變?yōu)橥獠總鲗?dǎo)， 根本上解決了 ZnS材料導(dǎo)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(jiǎn)單只需鍍制一層工藝膜就能解決問題，對(duì)設(shè)備的要求低，工藝簡(jiǎn)單。3、成本低相對(duì)于改造設(shè)備與增加恒溫時(shí)間，本方法具有成本低的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明大口徑ZnS紅外窗口的鍍膜方法是，清潔ZnS窗口，在窗口的一個(gè)面鍍制一 層傳熱工藝膜例如金屬鋁膜，厚度控制在50nm-2um。然后清潔ZnS窗口的另一個(gè)面，去除表 面的油漬與灰塵。接著在ZnS窗口的未鍍膜面鍍制按要求設(shè)計(jì)的一層或多層光學(xué)薄膜，例 如增透膜或分光膜，再利用去膜液去除ZnS窗口的傳熱工藝膜。然后在ZnS窗口已鍍制的 光學(xué)薄膜上鍍制一層傳熱工藝膜，清潔ZnS窗口的未鍍膜面，去除表面的油漬與灰塵后，再 在ZnS窗口的未鍍膜面鍍制按要求設(shè)計(jì)的一層或多層光學(xué)薄膜，然后利用去膜液去除ZnS 窗口的傳熱工藝膜，清潔ZnS窗口，即完成ZnS窗口的雙面鍍膜。上述鍍制光學(xué)薄膜的工藝條件根據(jù)客戶要求(例如在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)要求透射 率達(dá)到一定值)不同而各有不同，一般為
溫度80°C 200°C；恒溫時(shí)間0. 5小時(shí) 3小時(shí)；ZnS蒸發(fā)速率:0· 6 1. 2nm/s，Ge蒸發(fā)速率:0· 7 1. 5nm/s，YbF3蒸發(fā)速率0. 7 1. 5nm/s ；離子源清潔參數(shù)陽(yáng)極電壓60 180V，陽(yáng)極電流0. 5 5A，時(shí)間5 15分鐘。以下通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例1ZnS紅外窗口增透膜的制作采用前述的工藝步驟，以ZnS和YbF3為鍍膜材料交替使用，在230mm 口徑的ZnS窗 口的兩面分別鍍制8 IOum的增透膜。鍍制工藝條件為溫度150°C;恒溫時(shí)間3小時(shí)；ZnS 蒸發(fā)速率0. 8 0. 9nm/s, YbF3 蒸發(fā)速率0. 9 1. Onm/s ；離子源清潔參數(shù)陽(yáng)極電壓120V，陽(yáng)極電流1. 5A，時(shí)間10分鐘。實(shí)施例2ZnS紅外窗口分光膜的制作采用前述的工藝步驟，以ZnS和YbF3為鍍膜材料交替使用，在等效直徑150mm的 ZnS窗口的兩面分別鍍制2 2. 3um的分光膜。鍍制工藝條件為溫度150度；恒溫時(shí)間2小時(shí)；ZnS 蒸發(fā)速率0. 8 0. 9nm/s, YbF3 蒸發(fā)速率0. 9 1. Onm/s ；離子源清潔參數(shù)陽(yáng)極電壓150V，陽(yáng)極電流1. 5A，時(shí)間10分鐘。實(shí)施例3ZnS紅外窗口截止膜的制作采用前述的工藝步驟，以ZnS、Ge為鍍膜材料交替使用，在等效直徑160mm的ZnS 窗口的兩面分別鍍制5 7um的截止膜。鍍制工藝條件為溫度170度；恒溫時(shí)間3小時(shí)；ZnS 蒸發(fā)速率0. 8 0. 9nm/s，Ge 蒸發(fā)速率1 1. 2nm/s，離子源清潔參數(shù)陽(yáng)極電壓150V，陽(yáng)極電流1. 5A，時(shí)間10分鐘。
權(quán)利要求
一種大口徑ZnS紅外窗口的鍍膜方法，其特征在于，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(gè)面鍍制一層傳熱工藝膜；c、清潔ZnS窗口的另一個(gè)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(shè)計(jì)的一層或多層光學(xué)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(xué)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(shè)計(jì)的一層或多層光學(xué)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。
2.如權(quán)利要求1所述的大口徑ZnS紅外窗口的鍍膜方法，其特征在于所述的傳熱工藝膜為金屬薄膜，選用鋁、金、銀、鉻、鎳、鉬、鉈或銅等材料中的一種真空 蒸鍍形成，厚度為50nm-2um。
3.如權(quán)利要求1所述的大口徑ZnS紅外窗口的鍍膜方法，其特征在于所述的光學(xué)薄膜采用ZnS與YbF3、Ge中的一種或兩種物質(zhì)交替使用蒸鍍形成，蒸鍍工 藝條件為溫度80°C 200°C ； 恒溫時(shí)間0. 5小時(shí) 3小時(shí)；ZnS蒸發(fā)速率0. 6 1. 2nm/s, Ge蒸發(fā)速率0. 7 1. 5nm/s, YbF3蒸發(fā)速率0. 7 1. 5nm/s ；離子源清潔參數(shù)陽(yáng)極電壓60 180V，陽(yáng)極電流0. 5 5A，時(shí)間5 15分鐘。
4.如權(quán)利要求1所述的大口徑ZnS紅外窗口的鍍膜方法，其特征在于所述的光學(xué)薄 膜包括增透膜、分光膜、截止膜和帶通濾光片。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種大口徑ZnS紅外窗口的鍍膜方法，該方法在鍍制光學(xué)薄膜前，先在其對(duì)面鍍制一層傳熱工藝膜，利用傳熱工藝膜的優(yōu)良的導(dǎo)熱性，把熱量在ZnS窗口內(nèi)部的傳導(dǎo)變?yōu)橥獠總鲗?dǎo)，根本上解決了ZnS材料導(dǎo)熱性能差的問題，很好地解決了ZnS窗口光學(xué)薄膜膜層不均勻性的問題。
文檔編號(hào)C23C14/18GK101956157SQ200910055158
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月21日
發(fā)明者周東平, 趙培 申請(qǐng)人:上海歐菲爾光電技術(shù)有限公司