CN112859208A - 一种红外窗口增透保护膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种红外窗口增透保护膜，属于红外光电技术领域。包括基底层、过渡层和类金刚石层；所述基底层由硫族材料、锗或硅材料通过物理气相沉积的方式进行沉积，沉积过程中利用氩气进行离子辅助，以增加膜层的致密性，同时减小膜层的应力；所述过渡层的材料为锗、硅、硒化锌和氟化镱，有很好的附着力，有利于类金刚石层在硫族材料上的沉积；且分为四层结构、六层结构和八层结构；所述类金刚石层通过化学气相沉积的方法制备，采用丁烷为气源，氩气为载气进行沉积，沉积过程中控制两者的比例和射频功率的大小。所述过渡层作为类金刚石层和基底层之间的中间层，一方面增加了窗口的光学透过性，另一方面减小了膜层间的应力。

Description

一种红外窗口增透保护膜
技术领域
本发明涉及红外光电技术领域，特别涉及一种红外窗口增透保护膜。
背景技术
在实际应用的光学系统中，尤其是红外光电系统，往往由多个光学元件组成。因此降低光学元件表面的损失，提高光学元件的透过率，有着极其重要的意义。同时，用于光电系统的窗口，如民用安防车载、军用武器装备等往往是直接和大气接触的。而像锗、硅、硫系化合物玻璃这些红外窗口，其本身的耐候性能较差，恶劣的大气环境会对这些窗口表面造成损伤，从而造成光学系统的失效，必须对这类窗口加以保护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种红外窗口增透保护膜，以解决现有红外窗口本身的耐候性能较差，恶劣的大气环境会对这些窗口表面造成损伤，引起光学系统的失效的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种红外窗口增透保护膜，包括基底层、过渡层和类金刚石层；
所述基底层由硫族材料、锗或硅材料通过物理气相沉积的方式进行沉积，沉积过程中利用氩气进行离子辅助，以增加膜层的致密性，同时减小膜层的应力；
所述过渡层的材料为锗、硅、硒化锌和氟化镱，分为四层结构、六层结构和八层结构；
所述类金刚石层通过化学气相沉积的方法制备，采用丁烷为气源，氩气为载气进行沉积，沉积过程中控制两者的比例和射频功率的大小。
可选的，所述四层结构为锗层、硒化锌层、氟化镱层和硅层，其中锗层厚度为200±180nm，硒化锌层厚度为400±200nm，氟化镱层厚度为800±200nm，硅层厚度为200±180nm。
可选的，所述四层结构中类金刚石层厚度为500±200nm。
可选的，所述六层结构为锗层、硒化锌层、氟化镱层、硒化锌层、氟化镱层/锗层和硅层/锗层，其中锗层厚度为200±150nm，硒化锌层厚度为300±200nm，氟化镱层厚度为800±200nm，硒化锌层厚度为300±200nm，氟化镱层厚度为800±200nm，硅层/锗层厚度为400±200nm。
可选的，所述六层结构中类金刚石层厚度为400±200nm。
可选的，所述八层结构为锗层、硒化锌层、锗层、硒化锌层、氟化镱层、硒化锌层、氟化镱层/锗层和硅层/硅层，其中锗层厚度为200±150nm，硒化锌层厚度为300±200nm，锗层厚度为400±200nm，硒化锌层厚度为300±200nm，氟化镱层厚度为600±200nm，硒化锌层厚度为300±200nm，氟化镱层厚度为800±200nm，硅层/锗层厚度为400±200nm。
可选的，所述八层结构中类金刚石层厚度为400±200nm。
在本发明中提供了一种红外窗口增透保护膜，包括基底层、过渡层和类金刚石层；所述基底层由硫族材料、锗或硅材料通过物理气相沉积的方式进行沉积，沉积过程中利用氩气进行离子辅助，以增加膜层的致密性，同时减小膜层的应力；所述过渡层的材料为锗、硅、硒化锌和氟化镱，有很好的附着力，有利于类金刚石层在硫族材料上的沉积；且分为四层结构、六层结构和八层结构；所述类金刚石层通过化学气相沉积的方法制备，采用丁烷为气源，氩气为载气进行沉积，沉积过程中控制两者的比例和射频功率的大小。所述过渡层作为类金刚石层和基底层之间的中间层，一方面增加了窗口的光学透过性，另一方面减小了膜层间的应力。
附图说明
图1是本发明提供的一种红外窗口增透保护膜的结构示意图；
图2是本发明提供的一种红外窗口增透保护膜四层结构的结构示意图；
图3是本发明提供的一种红外窗口增透保护膜六层结构的结构示意图；
图4是本发明提供的一种红外窗口增透保护膜八层结构的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种红外窗口增透保护膜作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
本发明提供了一种红外窗口增透保护膜，如图1所示，包括基底层、过渡层和类金刚石层；所述基底层由硫族材料、锗或硅材料通过物理气相沉积的方式进行沉积，沉积过程中利用氩气进行离子辅助，以增加膜层的致密性，同时减小膜层的应力；所述过渡层的材料为锗、硅、硒化锌和氟化镱，分为四层结构、六层结构和八层结构；所述类金刚石层通过化学气相沉积的方法制备，采用丁烷为气源，氩气为载气进行沉积，沉积过程中控制两者的比例和射频功率的大小。该保护膜膜层结构十分简单，沉积效率较高；保护膜外层依次为氟化镱、锗、硅、类金刚石，硬度依次增加，一方面有利于保证基底的面型，另一方面有利于可以缓解膜层间的应力。
具体的，如图2所示，所述四层结构为锗层、硒化锌层、氟化镱层和硅层，其中锗层厚度为200±180nm，硒化锌层厚度为400±200nm，氟化镱层厚度为800±200nm，硅层厚度为200±180nm；所述四层结构中类金刚石层厚度为500±200nm。
具体的，所述红外窗口增透保护膜制备完成后，首先进行附着力测试，利用3M胶带粘附在膜层表面，施加垂直于膜层表面的力迅速拉起3次，无脱膜现象；其次，进行耐摩擦性测试，用两层清洁干燥脱脂纱布包裹符合MIL-E-12397的摩擦头，保持500g的力垂直施加于膜层表面沿同一轨迹摩擦50次，摩擦表面无划伤无脱膜；最后，进行透过率测试，以硫系玻璃为基底，一面镀AR膜，一面镀此种保护膜，在8-12微米波段的光学平均透过率大于等于92%。以锗为基底，一面镀AR膜，一面镀此种保护膜，在8-12微米波段的光学平均透过率大于等于93%。以硫系玻璃或锗为基底的此种结构，在温度85℃，相对湿度85%的条件下，储存72小时后，无脱膜，水解，透过率下降等不良现象；以硫系玻璃或锗为基底沉积此种保护膜，利用水浴锅水煮1小时，无脱膜，水解，透过率下降等不良现象。
实施例二
本发明提供了一种红外窗口增透保护膜，如图1所示，包括基底层、过渡层和类金刚石层；所述基底层由硫族材料、锗或硅材料通过物理气相沉积的方式进行沉积，沉积过程中利用氩气进行离子辅助，以增加膜层的致密性，同时减小膜层的应力；所述过渡层的材料为锗、硅、硒化锌和氟化镱，分为四层结构、六层结构和八层结构；所述类金刚石层通过化学气相沉积的方法制备，采用丁烷为气源，氩气为载气进行沉积，沉积过程中控制两者的比例和射频功率的大小。该保护膜膜层结构十分简单，沉积效率较高；保护膜外层依次为氟化镱、锗、硅、类金刚石，硬度依次增加，一方面有利于保证基底的面型，另一方面有利于可以缓解膜层间的应力。
具体的，如图3所示，所述六层结构为锗层、硒化锌层、氟化镱层、硒化锌层、氟化镱层/锗层和硅层/锗层，其中锗层厚度为200±150nm，硒化锌层厚度为300±200nm，氟化镱层厚度为800±200nm，硒化锌层厚度为300±200nm，氟化镱层厚度为800±200nm，硅层/锗层厚度为400±200nm；所述六层结构中类金刚石层厚度为400±200nm。
具体的，所述红外窗口增透保护膜制备完成后，首先进行附着力测试，利用3M胶带粘附在膜层表面，施加垂直于膜层表面的力迅速拉起3次，无脱膜现象；其次，进行耐摩擦性测试，用两层清洁干燥脱脂纱布包裹符合MIL-E-12397的摩擦头，保持500g的力垂直施加于膜层表面沿同一轨迹摩擦50次，摩擦表面无划伤无脱膜；最后，进行透过率测试，以硫系玻璃为基底，一面镀AR膜，一面镀此种保护膜，在8-12微米波段的光学平均透过率大于等于92%。以锗为基底，一面镀AR膜，一面镀此种保护膜，在8-12微米波段的光学平均透过率大于等于93%。以硫系玻璃或锗为基底的此种结构，在温度85℃，相对湿度85%的条件下，储存72小时后，无脱膜，水解，透过率下降等不良现象；以硫系玻璃或锗为基底沉积此种保护膜，利用水浴锅水煮1小时，无脱膜，水解，透过率下降等不良现象。
实施例三
本发明提供了一种红外窗口增透保护膜，如图1所示，包括基底层、过渡层和类金刚石层；所述基底层由硫族材料、锗或硅材料通过物理气相沉积的方式进行沉积，沉积过程中利用氩气进行离子辅助，以增加膜层的致密性，同时减小膜层的应力；所述过渡层的材料为锗、硅、硒化锌和氟化镱，分为四层结构、六层结构和八层结构；所述类金刚石层通过化学气相沉积的方法制备，采用丁烷为气源，氩气为载气进行沉积，沉积过程中控制两者的比例和射频功率的大小。该保护膜膜层结构十分简单，沉积效率较高；保护膜外层依次为氟化镱、锗、硅、类金刚石，硬度依次增加，一方面有利于保证基底的面型，另一方面有利于可以缓解膜层间的应力。
具体的，如图4所示，所述八层结构为锗层、硒化锌层、锗层、硒化锌层、氟化镱层、硒化锌层、氟化镱层/锗层和硅层/硅层，其中锗层厚度为200±150nm，硒化锌层厚度为300±200nm，锗层厚度为400±200nm，硒化锌层厚度为300±200nm，氟化镱层厚度为600±200nm，硒化锌层厚度为300±200nm，氟化镱层厚度为800±200nm，硅层/锗层厚度为400±200nm；所述八层结构中类金刚石层厚度为400±200nm。
具体的，所述红外窗口增透保护膜制备完成后，首先进行附着力测试，利用3M胶带粘附在膜层表面，施加垂直于膜层表面的力迅速拉起3次，无脱膜现象；其次，进行耐摩擦性测试，用两层清洁干燥脱脂纱布包裹符合MIL-E-12397的摩擦头，保持500g的力垂直施加于膜层表面沿同一轨迹摩擦50次，摩擦表面无划伤无脱膜；最后，进行透过率测试，以硫系玻璃为基底，一面镀AR膜，一面镀此种保护膜，在8-12微米波段的光学平均透过率大于等于92%。以锗为基底，一面镀AR膜，一面镀此种保护膜，在8-12微米波段的光学平均透过率大于等于93%。以硫系玻璃或锗为基底的此种结构，在温度85℃，相对湿度85%的条件下，储存72小时后，无脱膜，水解，透过率下降等不良现象；以硫系玻璃或锗为基底沉积此种保护膜，利用水浴锅水煮1小时，无脱膜，水解，透过率下降等不良现象。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (7)

1.一种红外窗口增透保护膜，其特征在于，包括基底层、过渡层和类金刚石层；
所述基底层由硫族材料、锗或硅材料通过物理气相沉积的方式进行沉积，沉积过程中利用氩气进行离子辅助，以增加膜层的致密性，同时减小膜层的应力；
所述过渡层的材料为锗、硅、硒化锌和氟化镱，分为四层结构、六层结构和八层结构；
所述类金刚石层通过化学气相沉积的方法制备，采用丁烷为气源，氩气为载气进行沉积，沉积过程中控制两者的比例和射频功率的大小。
2.如权利要求1所述的一种红外窗口增透保护膜，其特征在于，所述四层结构为锗层、硒化锌层、氟化镱层和硅层，其中锗层厚度为200±180nm，硒化锌层厚度为400±200nm，氟化镱层厚度为800±200nm，硅层厚度为200±180nm。
3.如权利要求2所述的一种红外窗口增透保护膜，其特征在于，所述四层结构中类金刚石层厚度为500±200nm。
4.如权利要求1所述的一种红外窗口增透保护膜，其特征在于，所述六层结构为锗层、硒化锌层、氟化镱层、硒化锌层、氟化镱层/锗层和硅层/锗层，其中锗层厚度为200±150nm，硒化锌层厚度为300±200nm，氟化镱层厚度为800±200nm，硒化锌层厚度为300±200nm，氟化镱层厚度为800±200nm，硅层/锗层厚度为400±200nm。
5.如权利要求4所述的一种红外窗口增透保护膜，其特征在于，所述六层结构中类金刚石层厚度为400±200nm。
6.如权利要求1所述的一种红外窗口增透保护膜，其特征在于，所述八层结构为锗层、硒化锌层、锗层、硒化锌层、氟化镱层、硒化锌层、氟化镱层/锗层和硅层/硅层，其中锗层厚度为200±150nm，硒化锌层厚度为300±200nm，锗层厚度为400±200nm，硒化锌层厚度为300±200nm，氟化镱层厚度为600±200nm，硒化锌层厚度为300±200nm，氟化镱层厚度为800±200nm，硅层/锗层厚度为400±200nm。
7.如权利要求6所述的一种红外窗口增透保护膜，其特征在于，所述八层结构中类金刚石层厚度为400±200nm。
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