專利名稱：紅外多層增透膜的光學鏡頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及光學技術領域，尤其涉及一種紅外多層增透膜的光學 鏡頭。
背景技術：
目前，紅外探測和成像技術廣泛應用于物體的紅外輻射，為了提高檢 測靈敏度，作為主要工作部件的鏡頭和窗口材料，對其透射性能和穩(wěn)定性 能的要求也越來越高，因而紅外光學鏡頭薄膜的性能得到了廣泛的重視。
常用的紅外光學元件材料有硅(Si)、鍺(Ge)、硫化鋅(ZnS)、硒化鋅(ZnSe)、 砷化鎵(GaAs)等等，其中Ge由于成本最低而得到較多應用。但與此同 時Ge具有折射率高、表面反射損失大以及表面易劃傷等特點，因此必須 鍍制高性能紅外增透膜，膜層強度差一直是一個難題，其原因是膜層材料 結構疏松、易吸潮。特別是8 12um波段兼容范圍內能用來增透的材料 少，如硒化鋅(ZnSe)、氟化鍶(SrF2)、氟化鋇(BaF2)、氟化鈣(CaF2) 等，這些膜料本身結構松軟，鍍出的膜層強度差，SrF2、 BaF2、 CaF2等還 易吸潮。有采用氟化釷(ThF4)作為低折射率膜料的，但ThF4具有放射 性和一定的毒性，許多國家已禁止使用。

實用新型內容
為了解決上述傳統(tǒng)光學鏡頭由于紅外薄膜質量不佳而存在的問題和 缺陷，本實用新型提供了一種紅外多層增透膜的光學鏡頭，在光學鏡頭基 材上布置有多層增透膜，其特征在于，上述多層增透膜為中折射率的ZnS、 高折射率的Ge、低折射率的YF3三種薄膜材料沉積后形成的5層增透膜， 并且鄰近膜層間的折射率不同。上述多層增透膜在光學鏡頭基材上依次沉積的是ZnS、 Ge、 ZnS、 YF3、 ZnS， 5層增透膜。
上述第一層ZnS增透膜的物理厚度為3588埃，上述第二層Ge增透 膜的物理厚度為1259埃，上述第三層ZnS增透膜的物理厚度為5300埃， 上述第四層YF3增透膜的物理厚度為12039埃，上述第五層ZnS增透膜的 物理厚度為1207埃。
相較于傳統(tǒng)的紅外薄膜光學鏡頭，本實用新型提供了一種紅外多層增 透膜的光學鏡頭，鍍制有ZnS、 Ge、 YF3三種薄膜材料沉積后形成的多層 增透膜，該多層增透膜與鏡頭基材的結合牢固，并且膜層聚集密度大，有 效避免了脫膜現(xiàn)象發(fā)生，在8 12y m波段使紅外鏡頭的平均透過率大于 99%。


圖l為本實用新型一具體實施例的紅外多層增透膜的光學鏡頭的薄膜 布置結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型的具體實施作進一步的詳細說明。 對于所屬技術領域的技術人員而言，從對本實用新型的詳細說明中， 本實用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將顯而易見。
參照圖1，為本實用新型一具體實施例的紅外多層增透膜的光學鏡頭 的薄膜布置結構示意圖。由于一般紅外光學鏡頭兩個表面的薄膜是相同 的，本說明書在此僅闡述光學鏡頭一個表面的薄膜。
在圖1中，600為紅外光學鏡頭鏡片，其材料為Ge; IOO為一層中折 射率的ZnS增透膜；200為一層高折射率的Ge增透膜；300為一層中折 射率的ZnS增透膜；400為一層低折射率的YF3增透膜；500為一層中折 射率的ZnS增透膜。上述5層增透膜如圖所示，依次沉積；并且折射率分 別可以做到ZnS: 2.3， Ge: 4， YF3: 1.4。當然，實際制備時，依據不同 的鍍膜工藝條件，材料的折射率會有相應的變化，但紅外材料的折射率變化總體來說不是很大。
在上述紅外多層增透膜的光學鏡頭的實際制備過程中，需滿足以下
條件烘烤溫度為160攝氏度，烘烤時間60分鐘，真空度為1.0E—3pa，公 轉電壓80V。離子源束流為30mA， ZnS的蒸發(fā)速率8埃/秒，Ge的蒸發(fā) 速率5埃/秒，YF3的蒸發(fā)速率7埃/秒。
由于上述紅外鏡頭鏡片兩個表面的鍍膜工藝相同，所以這里只描 繪一個表面的鍍膜工藝和過程。上述紅外增透膜是在西沃克C-VAC-800 型鍍膜機上制備的，采用了離子束輔助沉積技術，用具有一定能量的荷 能離子轟擊沉積中的薄膜，以改善薄膜的性能。由于外來離子對凝聚 中的粒子的動量傳遞，使得凝聚離子移動性增加，從而導致膜層聚集 密度增高，改善了膜層的柱狀結構，使膜層更加致密，提高了膜層光 機性能的穩(wěn)定性。同時，本實用新型采用MDC-360自動監(jiān)控膜厚。具 體鍍膜流程如下在抽到所需要的真空度后，即開始蒸鍍第一層ZnS， 采用阻蒸蒸發(fā)，其物理厚度為3588埃，第二層薄膜是材料Ge，采用 電子束蒸發(fā)，其物理厚度為1259埃，第三層材料是ZnS，采用阻蒸 蒸發(fā)，其物理厚度為5300埃，第四層材料是YF3，采用阻蒸蒸發(fā)， 其物理厚度為12039埃，第五層材料是ZnS，采用阻蒸蒸發(fā)，其物理 厚度為1207埃。薄膜制備完畢。
通過以上方法制作的紅外多層增透膜的光學鏡頭，采用雙光束紅外 分光光度計進行光譜曲線測量，測試曲線顯示光譜性能在8-12um平 均透過率大于99%。
本實用新型針對原有紅外薄膜材料選擇的難點，摒棄了 SrF2、 CaF2,在膜料的選擇中，我們采用了膜層強度好，但有一定吸收的 YF3作為紅外增透膜的低折射率材料，在紅外區(qū)工藝比較成熟的材料 Ge和ZnS分別作為高、中折射率材料；在工藝上則在傳統(tǒng)熱蒸發(fā)技 術中采用了離子束輔助沉積技術，提高了膜層光機性能的穩(wěn)定性；此 外，本實用新型采用非規(guī)整膜系，以減少紅外膜層的物理厚度，避免 脫膜現(xiàn)象發(fā)生。通過機械特性和耐環(huán)境測試實驗證明所鍍制的紅外增透膜層，平均透過率大于99%，達到光譜性能要求，并具有膜層牢 固度好，吸收小等優(yōu)點。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并非因此限定本實用新 型的專利保護范圍。故凡運用本實用新型的說明書及圖示內容所謂的 等效結構變化，或直接或間接運用于其他相關技術領域均同理皆包含 于本實用新型所涵蓋之范圍內。
權利要求1.一種紅外多層增透膜的光學鏡頭，在光學鏡頭基材上布置有多層增透膜，其特征在于，上述多層增透膜為中折射率的ZnS、高折射率的Ge、低折射率的YF3三種薄膜材料沉積后形成的5層增透膜，并且鄰近膜層間的折射率不同。
2. 根據權利要求1所述的紅外多層增透膜的光學鏡頭，其特征在于， 上述多層增透膜在光學鏡頭基材上依次沉積的是ZnS、 Ge、 ZnS、 YF3、 ZnS， 5層增透膜。
3. 根據權利要求2所述的紅外多層增透膜的光學鏡頭，其特征在于， 上述第一層ZnS增透膜的物理厚度為3588埃，上述第二層Ge增透膜的 物理厚度為1259埃，上述第三層ZnS增透膜的物理厚度為5300埃，上述 第四層YF3增透膜的物理厚度為12039埃，上述第五層ZnS增透膜的物理 厚度為1207埃。
專利摘要本實用新型公開了一種紅外多層增透膜的光學鏡頭，在光學鏡頭基材上布置有多層增透膜，其特征在于，上述多層增透膜為中折射率的ZnS、高折射率的Ge、低折射率的YF₃三種薄膜材料沉積后形成的5層增透膜，并且鄰近膜層間的折射率不同。相較于傳統(tǒng)的紅外薄膜光學鏡頭，本實用新型提供了一種紅外多層增透膜的光學鏡頭，鍍制有ZnS、Ge、YF₃三種薄膜材料沉積后形成的多層增透膜，該多層增透膜與鏡頭基材的結合牢固，并且膜層聚集密度大，有效避免了脫膜現(xiàn)象發(fā)生，在8～12μm波段使紅外鏡頭的平均透過率大于99％。
文檔編號B32B9/04GK201383012SQ20092010662
公開日2010年1月13日 申請日期2009年3月30日 優(yōu)先權日2009年3月30日
發(fā)明者劉自強, 超 孔, 鷹 熊, 許鵬程 申請人:北京藍思泰克科技有限公司