CN112666644A - 一种防静电超低吸收太阳光谱反射镜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防静电超低吸收太阳光谱反射镜及其制备方法,其中,所述反射镜达到优良技术指标:在250~2500nm谱段具有≥94%的高平均反射率,能量吸收率小于0.06,所述防静电表面层任意两点间电阻为1kΩ~10kΩ,可大大降低现有太阳光谱反射镜的吸收率,满足新型航天器散热的使用要求。本发明的防静电超低吸收太阳光谱反射镜的制备方法,通过选择适当的制备材料和条件可制得本发明所述的反射镜。
Description
技术领域
本发明属于光学及热控薄膜技术领域,涉及一种防静电超低吸收太阳光谱反射镜及其制备方法。
背景技术
目前新型航天器大功率设备越来越多,现有热控涂层散热能力不足,需要进一步降低现有太阳光谱反射镜的太阳光谱吸收率,即在250nm~2500nm波段能量吸收率小于0.06的太阳光谱反射镜,目前未有这种类似反射镜的相关报道。因此,亟需一种满足以下要求的太阳光谱反射镜:(1)250nm~2500nm波段高反射率,吸收率小于0.06;(2)表面具备防静电性能;(3)可在空间环境下使用。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种防静电超低吸收太阳光谱反射镜其及制备方法,能够在250~2500nm谱段具有高反射率,吸收率小于0.06,可大大降低现有太阳光谱反射镜的吸收率,满足新型航天器散热的使用要求。
为实现上述目的,本发明技术方案如下:
本发明的一种防静电超低吸收太阳光谱反射镜,包括银反射膜及其保护层、掺铈玻璃基底和防静电紫外反射膜系;其中,所述银反射膜及其保护层和防静电紫外反射膜系分别设置在掺铈玻璃基底相背对的两面。
其中,所述紫外反射膜系由交替叠加的氧化硅膜层和氧化钽膜层构成,其膜系结构为:(0.4H0.8L0.4H)^7(0.5HL0.5H)^8,中心波长为390nm;
其中,L为氧化硅膜层,0.8和1为氧化硅膜层厚度对应基本厚度的系数,0.8L表示氧化硅膜层厚度为0.8个基本厚度,L表示氧化硅膜层厚度为1个基本厚度;H为氧化钽膜层,0.4和0.5为氧化钽膜层厚度对应基本厚度的系数,0.4H表示氧化钽膜层厚度为0.4个基本厚度,0.5H表示氧化钽膜层厚度为0.5个基本厚度,当系数为1时,省略数字“1”,将“1L”简写为“L”;所述基本厚度为光学厚度中心波长的四分之一,(0.4H0.8L0.4H)^7中的数字“7”为基本膜堆0.4H0.8L0.4H的周期数,(0.5HL0.5H)^8中的数字“8”为基本膜堆0.5HL0.5H的周期数。
其中,所述防静电紫外反射膜系的表面层任意两点间电阻为1kΩ~10kΩ。
其中,所述防静电紫外反射膜系的表面层为透明导电膜、氧化铟锡或掺铝氧化锌,厚度为10nm~50nm;
其中,所述掺铈玻璃基底长40mm,宽40mm,厚0.15mm或长40mm,宽20mm,厚0.15mm。
其中,所述掺铈玻璃基底的平行度<30″。
本发明还提供了一种防静电超低吸收太阳光谱反射镜的制备方法,制备本发明所述的防静电超低吸收太阳光谱反射镜,包括如下步骤:
步骤1,将干净的基底装入清洁的真空室中,抽真空至5×10-4Pa;
步骤2,将基底加热到250℃,并保持30min;
步骤3,用离子束对基底轰击清洗15min,离子源工作气体为氩气,气体流量为18sccm;
步骤4,采用离子束辅助的电子枪蒸发法,在基底的一面沉积紫外反射膜系及透明导电层;
步骤5,将镀制完防静电紫外反射膜系的基底取出,放入磁控溅射设备真空室中,在反面采用磁控溅射方法制备金属银膜及Ni-Cr保护膜;
步骤6,将基底取出,即得到所述的防静电超低吸收太阳光谱反射镜;
其中,所述基底为掺铈玻璃基底。
优选的,所述步骤4中,所述氧化硅膜层的沉积速率为1nm/s,氧化钽膜层的沉积速率为0.3nm/s,离子源工作气体为氧气,气体流量为30.6sccm。
其中,所述步骤1中,干净的基底的获得方式为:
用吸尘器清除真空室内的杂质,然后用脱脂纱布蘸无水乙醇擦拭干净真空室内壁;用无水丙酮对掺铈玻璃基底进行微波超声15min,再用无水乙醇对掺铈玻璃基底进行微波超声15min,然后用脱脂棉将基底擦拭干净,得到干净的基底。
有益效果
(1)本发明提供了一种防静电超低吸收太阳光谱反射镜,所述反射镜达到优良技术指标:在250~2500nm谱段具有≥94%的高平均反射率,能量吸收率小于0.06,所述防静电表面层任意两点间电阻为1kΩ~10kΩ,可大大降低现有太阳光谱反射镜的吸收率,满足新型航天器散热的使用要求。
(2)本发明提供了一种防静电超低吸收太阳光谱反射镜的制备方法,所述方法通过选择适当的制备材料和条件可制得本发明所述的反射镜。
附图说明
图1为本发明膜层结构示意图;
图2为本发明反射镜的反射光谱图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例,对本发明进行详细描述。
本发明的一种防静电超低吸收太阳光谱反射镜,膜层结构示意图如图1所示,包括掺铈玻璃基底、防静电紫外反射膜系和银反射膜及保护层;其中,防静电紫外反射膜系和银反射膜及保护层分别设置在掺铈玻璃基底相背对的两面。
所述的防静电超低吸收太阳光谱反射镜,紫外反射膜系由交替叠加的氧化硅膜层和氧化钽膜层构成,其膜系结构为:(0.4H0.8L0.4H)^7(0.5HL0.5H)^8,中心波长为390nm;
其中,L为氧化硅膜层,0.8和1为氧化硅膜层厚度对应基本厚度的系数,0.8L表示氧化硅膜层厚度为0.8个基本厚度,L表示氧化硅膜层厚度为1个基本厚度;H为氧化钽膜层,0.4和0.5为氧化钽膜层厚度对应基本厚度的系数,0.4H表示氧化钽膜层厚度为0.4个基本厚度,0.5H表示氧化钽膜层厚度为0.5个基本厚度,当系数为1时,省略数字“1”,将“1L”简写为“L”;所述基本厚度为光学厚度中心波长的四分之一,(0.4H0.8L0.4H)^7中的数字“7”为基本膜堆(0.4H0.8L0.4H)的周期数,(0.5HL0.5H)^8中的数字“8”为基本膜堆(0.5HL0.5H)的周期数。
所述防静电紫外反射膜系在反射波段300nm-450nm反射率大于92%。
所述防静电紫外反射膜系的表面层任意两点间电阻为1kΩ~10kΩ。所述防静电紫外反射膜系的表面层为透明导电膜、氧化铟锡或掺铝氧化锌,厚度为10nm~50nm。
其中,所述基底长40mm,宽40mm,厚0.15mm或长40mm,宽40mm,厚0.15mm,基底的平行度<30″。
本发明提供了一种防静电超低吸收太阳光谱反射镜的制备方法,所述方法通过选择适当的制备材料和条件可制得本发明所述的反射镜,具体步骤如下:
步骤1,用吸尘器清除真空室内的杂质,然后用脱脂纱布蘸无水乙醇擦拭干净真空室内壁;用无水丙酮对掺铈玻璃基底进行微波超声15min,再用无水乙醇对掺铈玻璃基底进行微波超声15min,然后用脱脂棉将基底擦拭干净,将干净的掺铈玻璃基底安装到夹具上并快速装入干净的真空室,抽真空至5×10-4Pa;
步骤2,将掺铈玻璃基底加热到250℃,并保持30min;
步骤3,用离子束轰击清洗15min,离子源工作气体为氩气,气体流量为18sccm,离子源型号为TELEMARK公司的霍尔源型的ST3000;
步骤4,采用离子束辅助的电子枪蒸发法,分别在掺铈玻璃基底的一面逐层交替沉积防静电紫外反射膜系中的氧化钽膜层和氧化硅膜层,直至完成所述膜系的沉积;其中氧化硅膜层的沉积速率为1nm/s,氧化钽膜层的沉积速率为0.3nm/s,离子源工作气体为氧气,气体流量为30.6sccm,离子源型号为霍尔源型的ST3000,膜层厚度采用Inficon XTC-3S石英晶体膜厚控制仪监控;
步骤5,将镀制完防静电紫外反射膜系的基底取出,放入磁控溅射设备真空室中,在反面采用磁控溅射方法制备金属银膜及Ni-Cr保护膜;
步骤6,将基底取出,即得到所述的防静电超低吸收太阳光谱反射镜。
其中,所述基底为掺铈玻璃基底。
对所述滤光片进行如下性能测试:
采用美国PE公司的Lamda 950紫外可见近红外分光光度计配合UVR绝对反射率测试附件,测得所述反射镜的反射光谱如图2所示,用UVWINLAB软件对图2中的谱线进行计算,并对250nm~2500nm太阳光谱反射波段能量计算可得,所述反射镜在250~2500nm谱段具有≥94%的平均反射率,能量吸收率小于0.06。
综上,以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种防静电超低吸收太阳光谱反射镜,其特征在于,包括银反射膜及其保护层、掺铈玻璃基底和防静电紫外反射膜系;其中,所述银反射膜及其保护层和防静电紫外反射膜系分别设置在掺铈玻璃基底相背对的两面。
2.根据权利要求1所述的防静电超低吸收太阳光谱反射镜,其特征在于,所述紫外反射膜系由交替叠加的氧化硅膜层和氧化钽膜层构成,其膜系结构为:(0.4H0.8L0.4H)^7(0.5HL0.5H)^8,中心波长为390nm;
其中,L为氧化硅膜层,0.8和1为氧化硅膜层厚度对应基本厚度的系数,0.8L表示氧化硅膜层厚度为0.8个基本厚度,L表示氧化硅膜层厚度为1个基本厚度;H为氧化钽膜层,0.4和0.5为氧化钽膜层厚度对应基本厚度的系数,0.4H表示氧化钽膜层厚度为0.4个基本厚度,0.5H表示氧化钽膜层厚度为0.5个基本厚度,当系数为1时,省略数字“1”,将“1L”简写为“L”;所述基本厚度为光学厚度中心波长的四分之一,(0.4H0.8L0.4H)^7中的数字“7”为基本膜堆0.4H0.8L0.4H的周期数,(0.5HL0.5H)^8中的数字“8”为基本膜堆0.5HL0.5H的周期数。
3.根据权利要求1或2所述的防静电超低吸收太阳光谱反射镜,其特征在于,所述防静电紫外反射膜系的表面层任意两点间电阻为1kΩ~10kΩ。
4.根据权利要求1或2所述的防静电超低吸收太阳光谱反射镜,其特征在于,所述防静电紫外反射膜系的表面层为透明导电膜、氧化铟锡或掺铝氧化锌,厚度为10nm~50nm。
5.根据权利要求1所述的防静电超低吸收太阳光谱反射镜,其特征在于,所述掺铈玻璃基底长40mm,宽40mm,厚0.15mm或长40mm,宽20mm,厚0.15mm。
6.根据权利要求1所述的防静电超低吸收太阳光谱反射镜,其特征在于,所述掺铈玻璃基底的平行度<30″。
7.一种防静电超低吸收太阳光谱反射镜的制备方法,其特征在于,制备如权利要求1-6任意一项所述的防静电超低吸收太阳光谱反射镜,包括如下步骤:
步骤1,将干净的基底装入清洁的真空室中,抽真空至5×10-4Pa;
步骤2,将基底加热到250℃,并保持30min;
步骤3,用离子束对基底轰击清洗15min,离子源工作气体为氩气,气体流量为18sccm;
步骤4,采用离子束辅助的电子枪蒸发法,在基底的一面沉积紫外反射膜系及透明导电层;
步骤5,将镀制完防静电紫外反射膜系的基底取出,放入磁控溅射设备真空室中,在反面采用磁控溅射方法制备金属银膜及Ni-Cr保护膜;
步骤6,将基底取出,即得到所述的防静电超低吸收太阳光谱反射镜;
其中,所述基底为掺铈玻璃基底。
8.如权利要求7所述的防静电超低吸收太阳光谱反射镜的制备方法,其特征在于,所述步骤4中,所述氧化硅膜层的沉积速率为1nm/s,氧化钽膜层的沉积速率为0.3nm/s,离子源工作气体为氧气,气体流量为30.6sccm。
9.如权利要求7所述的防静电超低吸收太阳光谱反射镜的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,干净的基底的获得方式为:
用吸尘器清除真空室内的杂质,然后用脱脂纱布蘸无水乙醇擦拭干净真空室内壁;用无水丙酮对掺铈玻璃基底进行微波超声15min,再用无水乙醇对掺铈玻璃基底进行微波超声15min,然后用脱脂棉将基底擦拭干净,得到干净的基底。
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姜玉刚 等: "基于离子束溅射Ta2O5薄膜的紫外吸收膜技术", 《光学精密工程》 * |
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