CN112666646A - 一种防静电紫外反射膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防静电紫外反射膜及其制备方法，所述反射膜达到优良技术指标：在280～430nm谱段具有91.6％的高反射率，同时表面任意两点间电阻≤10kΩ，可满足航天器紫外线防护及防静电的要求。其中，采用高折射率的氧化钽膜层和低折射率的氧化硅膜层交替叠加组成，膜层数较少，膜层厚度能够满足在较薄基底表面上的镀制要求，所述防静电紫外反射膜能够满足航天器紫外防护的使用要求。本发明防静电紫外反射膜的制备方法，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膜。
Description
技术领域
本发明属于光学薄膜技术领域，涉及一种防静电紫外反射膜及其制备方法。
背景技术
目前在航天器中，由于紫外线防护需求，需要具备在280～430nm谱段具有高反射率，同时表面任意两点间电阻≤10kΩ的防静电紫外反射膜，目前未有这种类似反射膜的相关报道。因此，亟需一种满足以下要求的关键反射膜层：(1)280～430nm谱段具有高反射率；(2)表面具备防静电性能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种防静电紫外反射膜及其制备方法，反射膜在280～430nm谱段具有高反射率，同时表面任意两点间电阻≤10kΩ，可满足航天器紫外线防护及防静电的要求。
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紫外反射膜，包括掺铈玻璃基底、紫外反射膜系及防静电膜层，其中，防静电膜层位于紫外反射膜系上，处于掺铈玻璃基底的一侧。
所述紫外反射膜系由交替叠加的氧化硅膜层(SiO2)和氧化钽膜层(Ta2O5)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。
优选的，所述紫外反射膜系的结构如表1所示；
表1紫外反射膜系
其中，层数为1的膜层为紫外反射膜系的最外层，层数为31的膜层沉积在掺铈玻璃基底上，为紫外反射膜系的最内层。
优选的，所述掺铈玻璃基底长40mm，宽40mm，厚0.15mm。
优选的，所述掺铈玻璃基底的平行度<30″。
优选的，所述防静电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，所述防静电表面层任意两点间电阻≤10kΩ。
本发明还提供了一种防静电紫外反射膜的制备方法，所述方法步骤如下：
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，在基底的一面逐层交替沉积紫外反射膜系中的氧化钽膜层和氧化硅膜层，最后沉积表面透明导电层，直至完成所述膜系的沉积；
步骤5，将基底自然冷却至室温，即得到所述的防静电紫外反射膜；
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，氧化铟锡沉积速率为0.1nm/s，离子源工作气体为氧气，气体流量为30.6sccm。
有益效果
本发明提供了一种防静电紫外反射膜，所述反射膜达到优良技术指标：在280～430nm谱段具有91.6％的高反射率，同时表面任意两点间电阻≤10kΩ，可满足航天器紫外线防护及防静电的要求。
本发明提供了一种防静电紫外反射膜，所述反射膜采用高折射率的氧化钽膜层和低折射率的氧化硅膜层交替叠加组成，膜层数较少，膜层厚度能够满足在较薄基底(长40mm×宽40mm×厚0.15mm)表面上的镀制要求，所述防静电紫外反射膜能够满足航天器紫外防护的使用要求。
本发明提供了一种防静电紫外反射膜的制备方法，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膜。
附图说明
图1为本发明中防静电紫外反射膜的理论透射光谱图；
图2为本发明中防静电紫外反射膜的实测反射光谱图。
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紫外反射膜设计及制备方法，包括掺铈玻璃基底、紫外反射膜系及防静电膜层，其中，防静电膜层位于紫外反射膜系上，处于掺铈玻璃基底的一侧。
所述紫外反射膜系由交替叠加的氧化硅膜层(SiO2)和氧化钽膜层(Ta2O5)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。
采用Macleod软件对所述紫外反射膜系的结构进行优化，得到紫外反射膜系的结构，如表1所示；
表1紫外反射膜系
其中，层数为1的膜层为紫外反射膜系的最外层，层数为31的膜层沉积在掺铈玻璃基底上，为紫外反射膜系的最内层。
采用MacLeod软件对表1中数据分析可得防静电紫外反射膜系的理论透射光谱图，如图1所示，在280～430nm谱段具有高反射率。
其中，所述掺铈玻璃基底长40mm，宽40mm，厚0.15mm。
所述掺铈玻璃基底的平行度<30″。
所述防静电表面层为透明导电膜，氧化铟锡或掺铝氧化锌，厚度为10nm～50nm；
所述防静电表面层任意两点间电阻≤10kΩ。
本发明还提供了一种防静电紫外反射膜的制备方法，采用国产的超高精度光学薄膜沉积系统对本发明所述的防静电超低吸收太阳光谱反射镜进行制备，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K9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，在掺铈玻璃基底的一面逐层交替沉积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，在紫外反射膜系表面沉积氧化铟锡薄膜；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，氧化铟锡薄膜的沉积速率为0.1nm/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，掺铈玻璃基底自然冷却至室温，得到本发明所述的防静电紫外反射膜。
对本发明防静电紫外反射膜进行如下性能测试：
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，测得所述防静电紫外反射膜的反射光谱如图2所示，用UVWINLAB软件对图2中的谱线进行计算可得，所述防静电紫外反射膜在280～430nm谱段内的平均反射率为91.6％。
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)
1.一种防静电紫外反射膜，其特征在于，所述反射膜层包括掺铈玻璃基底、紫外反射膜系及防静电膜层，其中，防静电膜层位于紫外反射膜系上，处于掺铈玻璃基底的一侧。
2.根据权利要求1所述的防静电紫外反射膜，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所述的防静电紫外反射膜，其特征在于，所述紫外反射膜系的结构如表1所示；
表1 紫外反射膜系
其中，层数为1的膜层为紫外反射膜系的最外层，层数为31的膜层沉积在掺铈玻璃基底上，为紫外反射膜系的最内层。
4.根据权利要求1所述的防静电紫外反射膜，其特征在于，所述掺铈玻璃基底长40mm，宽40mm，厚0.15mm。
5.根据权利要求1所述的防静电紫外反射膜，其特征在于，所述掺铈玻璃基底的平行度<30″。
6.根据权利要求1所述的防静电紫外反射膜，其特征在于，所述防静电表面层为透明导电膜，氧化铟锡或掺铝氧化锌，厚度为10nm～50nm。
7.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，所述防静电表面层任意两点间电阻≤10kΩ。
8.一种防静电紫外反射膜的制备方法，其特征在于，对如权利要求1-7任意一项所述的防静电超低吸收太阳光谱反射镜进行制备，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，在基底的一面逐层交替沉积紫外反射膜系中的氧化钽膜层和氧化硅膜层，最后沉积表面透明导电层，直至完成所述膜系的沉积；
步骤5，将基底自然冷却至室温，即得到所述的防静电紫外反射膜；
其中，所述基底为掺铈玻璃基底。
9.根据权利要求8所述的防静电紫外反射膜的制备方法，其特征在于，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，氧化铟锡沉积速率为0.1nm/s,掺铝氧化锌沉积速率为0.1nm/s,离子源工作气体为氧气，气体流量为30.6sccm。
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