CN105319633B - 一种基于光学玻璃基底的新型吸收膜的研究 - Google Patents

一种基于光学玻璃基底的新型吸收膜的研究 Download PDF

Info

Publication number
CN105319633B
CN105319633B CN201410369606.2A CN201410369606A CN105319633B CN 105319633 B CN105319633 B CN 105319633B CN 201410369606 A CN201410369606 A CN 201410369606A CN 105319633 B CN105319633 B CN 105319633B
Authority
CN
China
Prior art keywords
absorptivity
film
layer
technology
optical glass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410369606.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105319633A (zh
Inventor
刘冬梅
李僖雨
张静
付秀华
潘永刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun University of Science and Technology
Original Assignee
Changchun University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun University of Science and Technology filed Critical Changchun University of Science and Technology
Priority to CN201410369606.2A priority Critical patent/CN105319633B/zh
Publication of CN105319633A publication Critical patent/CN105319633A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105319633B publication Critical patent/CN105319633B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)

Abstract

近年来吸收膜在多波段兼容隐身技术、热传感技术等方面发挥着重要的作用。本发明提供了一种新型吸收薄膜的研究技术。该技术以光学玻璃作为基底材料，仅以一种材料作为镀膜材料，采用电子束蒸发真空镀膜技术，通过改变充氧量、电子枪束流和蒸发速率等工艺参数可以实现在单点位置处的超高吸收率，吸收率可达99.8%以上。建立一个新的数学模型，模型体现了膜系物理厚度和吸收率最高点波长位置之间的关系。本技术适用于近红外波段吸收膜的研制。

Description

一种基于光学玻璃基底的新型吸收膜的研究
技术领域
本发明专利涉及到光学系统的吸收薄膜。
背景技术
随着科技的发展，吸收膜在多波段兼容隐身技术、热传感技术等方面发挥着重要的作用。国内外对吸收膜的研究以太阳能选择吸收薄膜为主，该吸收薄膜多以金属材料作为基底，吸收材料以涂层形式存在，且厚度比较厚，吸收率也不是很高，少数以薄膜形式制备的吸收薄膜加工工艺复杂，成本较高。本专利是以光学玻璃作为基底材料，仅以一种材料作为镀膜材料，采用电子束蒸发真空镀膜技术，通过改变充氧量、电子枪束流和蒸发速率等工艺参数实现在单点位置处的超高吸收率。在研制过程中通过在光学玻璃基底上分别镀制铬层和不同氧化程度及不同厚度的氧化铬层，来实现所需波长位置的高吸收率。该技术主要适用于近红外波段中吸收膜的使用。据所查寻资料显示，目前尚没有采用相同技术的吸收薄膜。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型吸收薄膜的设计思想和研制技术。主要针对在光学玻璃基底上，对单点吸收膜进行设计与制备，以实现所需波长位置的高吸收率，最大限度的提高能量利用率，同时简化工艺流程、节约材料和降低成本。
本发明的结构是由光学玻璃材料为基底（1），光学膜系（2）组成。基底材料为冕牌玻璃、火石玻璃或超低膨胀微晶玻璃，此材料的选取主要考虑到材料的实用性和通用性。由于基底材料本身的热膨胀系数较小，故产生的形变量也较小，有利于满足表面P-V值的严格要求。
光学膜系（2）的作用：实现所需波长位置处的超高吸收率。此膜系由三层膜构成，膜系结构如下：Sub|Cr ，CrxOy，CrmOn|Air。第一层为铬层，第二层和第三层分别为不同氧化程度的氧化铬层，此三层膜的物理厚度可通过反复试验来得到。膜系的第一层主要起到降低透过率和提高吸收率的作用，第二层氧化铬（CrxOy）起到降低反射率的作用，第三层氧化铬（CrmOn）起到改变反射率最低点位置的作用。
本发明的工作原理为：当光垂直入射到光学膜系（2）上，且不考虑基底材料的另一面时，经过膜系后使其单点位置处反射率极小、吸收率极大、透过率（T1）接近为零。当到达基底另一面时，由于T1接近为零，故此介质分界面对单点吸收率几乎不产生影响。通过实验可使所需波长位置处的吸收率达99.8%以上。
吸收薄膜的关键技术是：（a）光学膜系（2）的设计，（b）光学膜系（2）的制备，（c）数学模型的建立。由于吸收膜通常不能使用传统的膜系设计软件进行设计，故本膜系通过改变氧化铬中氧原子和铬原子的掺杂程度以改变氧化铬的光学特性。首先在光学玻璃基底上镀制一定厚度的铬层，再在铬层的基础上通过调整充氧量依次叠加不同氧化程度的氧化铬层。在制备过程中通过反复优化充氧量、电子枪束流和蒸发速率等工艺参数以改变膜系每一层的氧原子和铬原子的掺杂程度及每一层的物理厚度来实现所需波长位置处的高吸收率。使用matlab软件拟合建立一个新的数学模型，并基于大量实验数据对该数学模型进行多次修正，修正后的数学模型表示形式如式（1）所示：
（1）
其中a=1381，b=201.8，c=201.1，f（x）为吸收率最高点波长位置，x为膜系第三层物理厚度。模型体现了膜系最后一层物理厚度和吸收率最高点波长位置之间的关系，该数学模型较适用于近红外波段。
有益效果
本发明采用电子束蒸发真空镀膜技术，通过使用单一的镀膜材料和相对简单的工艺制备技术，实现了以光学玻璃为基底的近红外波段范围内的单点的超高吸收率，吸收率可达99.8%以上。该膜系光学性能稳定，膜层牢固性好，可靠性高。所建立的数学模型表征了膜系最后一层物理厚度和吸收率最高点波长位置之间的关系，实验证明该模型适用于近红外波段。本发明为其它类型吸收膜的研究提供了一定的可借鉴性，为吸收膜的理论研究奠定了一定的基础。该技术满足对表面P-V值的严格要求。
本设计的镀膜材料为Cr。
附图说明
图1为吸收膜结构示意图,其中1为第三层膜，2为第二层膜，3为第一层膜，4为基底；图2为光学膜系（2）的反射率光谱测试曲线，该图同时作为摘要附图；图3为光学膜系（2）的透过率光谱测试曲线；图4为验证数学模型的后反射率测试曲线；图5为样品镀膜之前表面的P-V值测试曲线图；图6为样品镀膜之后表面的P-V值测试曲线图。
具体实施方式
本发明的实施以图1为例：玻璃基底材料使用冕牌玻璃、火石玻璃或超低膨胀微晶玻璃，基本外形尺寸为：直径48mm，厚度为3mm。
对光学膜系（2）的具体要求如下：
a）在1064nm处吸收率达到99.8%以上；
b) 镀膜后表面P-V值小于0.5，均方根值小于0.05；
c) 工作温度：0-75摄氏度；
d) 波长温度飘移特性： <0.01nm/℃。

Claims (2)

1.一种吸收膜，其特征在于其结构由光学玻璃基底（1）及附着于基底上的光学膜系（2）组成，膜系由三层膜构成，膜系结构如下：Sub|Cr ，CrxOy，CrmOn|Air；第一层为铬层，第二层和第三层分别为不同氧化程度的氧化铬层；实现了以光学玻璃为基底的近红外波段范围内的单点的超高吸收率，吸收率在1064nm波段达到99.8%以上。
2.根据权利要求1所述的吸收膜,其特征在于，所述吸收膜中的所述光学膜系（2）的所述氧化铬层，是采用电子束蒸发真空镀膜技术，通过改变充氧量、电子枪束流和蒸发速率三个工艺参数，并反复优化物理厚度得到。
CN201410369606.2A 2014-07-31 2014-07-31 一种基于光学玻璃基底的新型吸收膜的研究 Expired - Fee Related CN105319633B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410369606.2A CN105319633B (zh) 2014-07-31 2014-07-31 一种基于光学玻璃基底的新型吸收膜的研究

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410369606.2A CN105319633B (zh) 2014-07-31 2014-07-31 一种基于光学玻璃基底的新型吸收膜的研究

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105319633A CN105319633A (zh) 2016-02-10
CN105319633B true CN105319633B (zh) 2018-03-23

Family

ID=55247429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410369606.2A Expired - Fee Related CN105319633B (zh) 2014-07-31 2014-07-31 一种基于光学玻璃基底的新型吸收膜的研究

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105319633B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101273238A (zh) * 2005-08-02 2008-09-24 桑斯翠普有限公司 镍-氧化铝涂覆的太阳能吸收器
CN103029371A (zh) * 2012-12-31 2013-04-10 郭射宇 一种太阳能选择性吸收膜及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6259342A (ja) * 1985-09-06 1987-03-16 Sumitomo Metal Ind Ltd 太陽集熱パネル板
US7749593B2 (en) * 2006-07-07 2010-07-06 Certainteed Corporation Solar heat responsive exterior surface covering

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101273238A (zh) * 2005-08-02 2008-09-24 桑斯翠普有限公司 镍-氧化铝涂覆的太阳能吸收器
CN103029371A (zh) * 2012-12-31 2013-04-10 郭射宇 一种太阳能选择性吸收膜及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Optical Properties and Thermal Stability of Pulsed Sputter Deposited CrxOy/Cr/Cr2O3 Solar Selective Coatings;Selvakumar et.al.;《23rd International Conference on Surface Modification Technologies》;20091105;第1-7页 *
Optimization of solar absorbing three-layer coatings;Zhao et.al.;《Solar Energy Materials & Solar Cells》;20050510;第90卷(第2006期);第243–261页 *
Spectrally selective composite coatings of Cr-Cr2O3 and Mo-Al2O3 for solar energy applications;Teixeira et.al.;《Thin Solid Films》;20010730;第392卷(第2期);第320-326页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105319633A (zh) 2016-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101876490B (zh) 一种太阳能中高温选择性吸热涂层
CN103332868B (zh) 一种梯度折射率玻璃片及其制备方法
KR101194257B1 (ko) 광대역 반사방지 다층코팅을 갖는 태양전지용 투명 기판 및 그 제조방법
CN111158069B (zh) 一种光谱选择性辐射红外隐身材料及其制备方法
WO2012018199A3 (ko) 점진적으로 굴절률이 변하는 실리콘 다층 무반사막 및 그 제조방법 및 이를 구비하는 태양전지 및 그 제조방법
CN109932773B (zh) 一种可见光截止膜、其制备方法和应用
CN103388917A (zh) 一种太阳能选择性吸收涂层及其制备方法
CN103317792B (zh) 非真空中高温太阳能选择性吸收周期涂层及其制备方法
CN108726891A (zh) 低辐射镀膜玻璃及其制备方法
CN106884145A (zh) 一种太阳光谱选择性吸收涂层及其制备方法
CN101451773B (zh) 太阳能选择性吸收膜及其制造方法
CN105319633B (zh) 一种基于光学玻璃基底的新型吸收膜的研究
CN205501124U (zh) 减反膜玻璃
KR101194258B1 (ko) 광대역 반사방지 다층코팅을 갖는 태양전지용 투명 기판 및 그 제조방법
CN105821387B (zh) 基于微米级阵列结构和氧化钇薄膜的蓝宝石光学性能提升方法
CN106125182A (zh) 一种火焰探测用红外滤光片及其制备方法
CN208917083U (zh) 一种低辐射镀膜玻璃
CN111139432B (zh) 一种仿蛾眼结构二氧化钒智能窗薄膜
CN209619434U (zh) 一种亮度可渐变的渐变颜色膜
CN109659375A (zh) 一种仿生结构空心纳米二氧化硅粒子减反膜的制备方法
CN202388851U (zh) 一种太阳能选择性吸收涂层
CN105609661B (zh) Oled显示器及显示模组
CN209624816U (zh) 一种基于金纳米颗粒的波长可调谐窄带滤光片
CN105700134B (zh) 一种x射线宽光谱多层膜闪耀光栅设计方法
CN108617123A (zh) 电子装置及其壳体和壳体的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180323

Termination date: 20190731

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee