CN102928074B - 一种上转换发光成像增强薄膜的制备 - Google Patents
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Abstract
一种上转换发光成像增强薄膜的制备，它包括：红外线光学透镜组、上转换成像板；其特征是：上转换成像板是由上转换发光层、近红外线反射镀层、无色透明成像基板组成，在近红外光照射时，经红外线光学透镜组聚焦于透明上转换发光层上产生可见发光，并被近红外线反射镀层增强，形成发光图案。可将各种不可见近红外波段光束转换成可见光，并显示光斑图像，能够有效实现对红外光束的探测、跟踪、校对、识别。可用于各类半导体激光器的近红外光探测、红外发光二极管发射光跟踪、YAG等大型激光器光束校对、光纤通信信号检测等领域。
Description
技术领域
本发明属于红外光成像器件应用技术领域。
背景技术
红外光探测成像器件已经广泛用于科研、医疗、工业探测、安全防卫、夜视成像等领域中，简易低成本的红外线探测成像器件一直是人们研制的重要方向。由于半导体技术不断进步，近红外发光器件越来越多使用，如：红外线照明、红外激光测距、红外激光指示、电子设备的红外线数据传输等。由于人类视觉对近红外光的不可见性，对此人们在生产、科研、应用、维修中能及时、准确发现红外光，是应用的重要环节。
现有红外光探测与成像技术主要使用热成像仪器或红外线检测片，红外线热成像仪器其价格昂贵，操作复杂，对简单红外线观测有着较高成本，中国专利01140684.4 ，99107154.9，02813780.9，200580001407.5已有详细叙述。红外线检测片其灵敏度低，图像准确性差，只适合近距离观测近较强的红外激光，如用于光纤通信的检测等，中国专利01128298.3，96121255.1， 200710046003.9在材料、器件、应用中已经有充分的揭示。
本发明一种上转换发光成像增强薄膜的制备，通过光学结构与上转换发光涂层制备结合，形成高灵敏的近红外光探测成像。
本发明结构简单，成本低廉，红外线探测明显，可用于红外线远距离夜晚观察，红外线发射大方位角度确定。
发明内容
本发明一种上转换发光成像增强薄膜的制备，它包括：红外线光学透镜组4、上转换成像板，其特征是上转换成像板是由上转换发光层3、近红外线反射镀层2、无色透明成像基板1组成，在近红外光照射时，经红外线光学透镜组聚焦于透明上转换发光层上产生可见发光，并被近红外线反射镀层增强，形成发光图案。本发明中上转换成像板结构为上转换发光层应置于近红外线反射镀层前方，无色透明成像基板可以置于上转换发光层与近红外线反射镀层的前部、中部、后部。红外线光学透镜组4与上转换成像板间使用红外线光学透镜组活动支架5连接。
本发明中无色透明成像基板1是由无色透明玻璃或透明塑料薄膜构成，形状是凹面或凸面或平面。无色透明成像基板是凹面或凸面时其可以大角度接受红外光图像，相对减小红外线光学透镜组的直径；同时凹面、凸面在同样截面中有比平面表面更大的显示面积。当无色透明成像基板是平面时，其图像显示准确直观。
本发明中近红外线反射镀层2是使用ITO、Ta2O-3/SiO2、TiO2/SiO2材料中的一种或一种以上组成，其形成透明或半透明状态。不同材料制备的反射镀层可以对特定范围的近红外光有反射作用，多层多种材料组合的反射镀层可以对650nm以上的近红外线有全反射作用，提高接收红外光的灵敏度。由于上转换发光材料发光效率较低，红外线反射镀层对提高探测显示灵敏度十分重要。
本发明中上转换发光层3是由纳米上转换发光材料与涂料组成，使用纳米绿色上转换发光材料，经喷涂工艺制备成0.1-10微米厚度透明或半透明薄膜。纳米上转换发光材料主要是稀土氧化物、稀土氟化物、稀土硫化物、碱土金属硫化物、铝酸盐等，其掺杂镱、铒、镝、铕、铥、钐等。使用水热法、S-G法、烧结法等制备上转换发光材料。并与粘合涂料混合涂敷。
本发明中透明上转换发光层3是由上转换发光薄膜组成；上转换发光薄膜是由多种稀土掺杂材料经溅射方法成制备成0.01-1微米厚度透明或半透明薄膜。上转换发光薄膜制备主要是稀土氧化物、稀土氟化物、稀土硫化物、铝酸盐、硅酸盐等，其掺杂镱、铒、镝、铕、鈥、铥、钐等。使用真空蒸镀、溅射镀和离子镀等真空镀膜方式实现制备，其透明度与发光效率较好。
本发明中上转换成像板可以放置于光学望远镜中，探测远距离红外激光、红外辐射等红外线光源；也可以在本发明中上转换成像板后段配置CCD摄像头，将红外光斑图像数值化，使用计算机处理。
附图说明
图1 上转换发光成像增强薄膜结构图
图中结构为：
1. 无色透明成像基板
2. 近红外线反射镀层
3. 上转换发光层
4. 红外线光学透镜组
5. 红外线光学透镜组活动支架
具体实施方式
本发明一种上转换发光成像增强薄膜的制备，它包括：红外线光学透镜组4、上转换成像板。红外线光学透镜组是使用光学透镜，将远距离红外线光源聚焦到上转换成像板表面。上转换成像板是由上转换发光层3、近红外线反射镀层2、无色透明成像基板组成1，在近红外光照射时，经红外线光学透镜组聚焦于透明上转换发光层上产生可见发光，并被近红外线反射镀层增强，形成发光图案或光斑。当上转换发光层后方依次驶近红外线反射镀层、无色透明成像基板时有利于清晰度的提高，并且容易加工。当上转换发光层后方依次是无色透明成像基板、近红外线反射镀层组成时，也可以显示成像。
本发明中无色透明成像基板1是由无色透明玻璃或透明塑料薄膜构成，形状是凹面、凸面或平面。以无色透明玻璃为基板可以减小红外光损耗；以无色透明塑料薄膜为基板可以容易制作凹面、凸面。当基板是凹面、凸面时，图像会产生弯曲失真，但有利于CCD取值，并通过软件复原图象。当无色透明成像基板是平面时，其图像显示准确直观。
本发明中近红外线反射镀层2是使用ITO、Ta2O-3/SiO2、TiO2/SiO2材料中的一种或一种以上组成，其形成透明或半透明状态。不同材料制备的反射镀层可以对特定范围的近红外光有反射作用，多层多种材料组合的反射镀层可以对近红外线有全反射作用，提高接收红外光的灵敏度。本发明中可以加入其它材料薄膜如氧化氯、氮化率，提高发光效率。
本发明中上转换发光层3是由纳米上转换发光材料与涂料组成，使用纳米绿色上转换发光材料，经喷涂工艺制备成0.1-10微米厚度透明或半透明薄膜。纳米上转换发光材料主要是稀土氧化物、稀土氟化物、稀土硫化物、铝酸盐等，其掺杂镱、铒、镝、铕、铥、钐等。使用水热法、S-G法、烧结法等制备上转换发光材料。稀土氟化物与稀土硫化物在现有合成条件具备较高的发光效率，稀土硫化物中添加碱土金属硫化物同样具备良好的效果。纳米上转换发光材料与粘合涂料混合后均匀涂敷。
本发明中透明上转换发光层3是由上转换发光薄膜组成；上转换发光薄膜是由多种稀土掺杂材料经溅射方法成制备成0.01-1微米厚度透明或半透明薄膜。上转换发光薄膜制备主要是稀土氧化物、稀土氟化物、稀土硫化物、铝酸盐、硅酸盐等，其掺杂镱、铒、镝、铕、鈥、铥、钐等。使用真空蒸镀、溅射镀和离子镀等真空镀膜方式实现制备，其透明度与发光效率较好。
本发明中上转换成像板可以放置于光学望远镜中，探测远距离红外激光、红外辐射等红外线光源；也可以在本发明中上转换成像板后段配置CCD摄像头，将红外光斑图像数值化，使用计算机处理。
本发明优点在于
1) 本发明使用凹面、凸面基板，可以在远距离、大角度探测红外线光源，并显示光源的形状，强弱等信息。其与市售红外探测卡、夜视仪等产品比较有明显结构简单、成本低廉等优点。如现有HT582、HT111等产品只能在10厘米以内探测显示红外光斑，夜视仪等产品需要借助半导体CCD等电子成像技术，本发明可以探测显示300米内的红外光源位置。
2) 本发明使用上转换发光层，可将各种不可见近红外波段光束转换成可见光，并显示光斑图像，能够有效实现对红外光束的探测、跟踪、校对、识别。可用于各类半导体激光器的近红外光探测、红外发光二极管发射光跟踪、YAG等大型激光器光束校对、光纤通信信号检测等领域。
3) 本发明由于使用的是透明或半透明上转换发光层，其可以安装于望远镜头中，成像同时观测目标，并使环境图像与光源点重叠，当使用者被不可见红外光照射时，可以在夜晚直观视觉确定红外光源位置，不需要其它电子设备放大成像，本发明适合野外使用观测。
实施例
红外线光学透镜组置于红外线光学透镜组活动支架。
本发明中无色透明成像基板是由无色透明平面玻璃。
近红外线反射镀层是使用Ta2O-3/SiO2、薄膜。
本发明中透明上转换发光层是经溅射方法成制备成0.01微米厚度透明稀土氧化钇参杂镱、铒膜。
在上面针对本发明较好的实施方式作了举例说明后，对本领域的技术人员来说应明白的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，对本发明所作的任何改变和改进都在本发明的范围内。
Claims (1)
1.一种上转换发光成像增强薄膜的制备，它包括：红外线光学透镜组、上转换成像板；其特征是：上转换成像板是由上转换发光层、近红外线反射镀层、无色透明成像基板组成；近红外线反射镀层是使用ITO、Ta2O-3/SiO2、TiO2/SiO2材料中的一种或一种以上组成，其形成透明或半透明状态；在近红外光照射时，经红外线光学透镜组聚焦于透明上转换发光层上产生可见发光，并被近红外线反射镀层增强，形成发光图案。
2．如权利要求1所述一种上转换发光成像增强薄膜的制备，无色透明成像基板是由无色透明玻璃或透明塑料薄膜构成，形状是凹面或凸面或平面。
3．如权利要求1所述一种上转换发光成像增强薄膜的制备，上转换发光层是由纳米上转换发光材料与涂料组成，使用纳米绿色上转换发光材料，经喷涂工艺制备成0.1-10微米厚度透明或半透明薄膜。
4．如权利要求1所述一种上转换发光成像增强薄膜的制备，透明上转换发光层是由上转换发光薄膜组成；上转换发光薄膜是由多种稀土掺杂材料经溅射方法成制备成0.01-1微米厚度透明或半透明薄膜。
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