专利名称：大口径ZnS红外窗口的镀膜方法
技术领域：
本发明涉及一种光学材料的镀膜方法，尤其涉及一种大口径ZnS红外窗口的镀膜 方法。
背景技术：
ZnS是可见红外波段常用的光学材料，其透明区域从可见的0. 6um延伸到远红外 的12um。特别是在红外波段，ZnS材料的吸收很小，另外ZnS材料具有优良的机械化学性 能，抗潮解能力强。正是由于这些优良的性质，ZnS材料常作为红外波段窗口材料使用，广 泛应用于国防、军事、夜视、红外测量与控制等领域。在透明区域内，ZnS材料的折射率从短波的2. 3变化到长波的2. 2，每个表面有 15 %的剩余反射，只有75%的光能量能够进入后面的光学系统，而且反射的光线进入系统 会造成杂散光影响系统的信号的对比度和图像的清晰程度。为提高光学系统的性能，通常 要在ZnS窗口表面蒸镀减反射薄膜，以减小ZnS材料表面的剩余反射。另外，根据用途不同， 会在ZnS窗口表面镀制特殊功能的光学薄膜。例如分光薄膜，可以实现不同红外波段光能 量的分离。目前，随着ZnS材料制备与加工技术的进步，大口径的ZnS红外窗口的制备与加工 成本已经大幅降低，大口径ZnS红外窗口的应用已经越来越广泛。但是，在大口径ZnS红外 窗口光学薄膜的制备过程中，还存在严重的膜层不均勻问题。薄膜表面存在明显的色差，不 同区域的膜层颜色有明显差别，一般呈现不规则的环状分布。这种问题主要是膜层厚度不 同而造成的膜层干涉色不同。这种问题的原因有两个UZnS材料的导热性差。大口径ZnS窗口的等效直径在IOOmm以上，厚度IOmm以 上，温度在ZnS窗口内传递慢，不同区域的温度有差别。2、制备膜层的材料通常选用ZnS、氟化物和Ge。其中，ZnS镀膜材料的凝结系数对 温度敏感，是造成膜层厚度不均勻的主要原因。ZnS在受热时分解为Zn和S，到达基片上再 重新合成ZnS。这种蒸发模式使得ZnS的凝结系数对温度非常敏感，因此温度差别会造成膜 层厚度明显的差别。ZnS镀膜材料的蒸发模式是ZnS镀膜材料的性质决定的，很难改变。所以，对于膜 层不均勻性，主要改善ZnS窗口的温度分布的均勻性。通常采取两种方法即增加恒温时间 与提高镀膜设备温场均勻性。但这两种方法无疑都增加镀膜成本，而且效果也不理想。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种大口径ZnS红外窗口的镀膜方法。为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案一种大口径ZnS红外窗口的镀 膜方法，包括以下措施和步骤
a、清洁ZnS窗口，去除表面的油渍与灰尘；b、在ZnS窗口的一个面镀制一层传热工艺膜；C、清洁ZnS窗口的另一个面，去除表面的油渍与灰尘；d、在ZnS窗口的已清洁的面镀制按要求设计的一层或多层光学薄膜；e、利用去膜液去除ZnS窗口的传热工艺膜；f、在ZnS窗口已镀的光学薄膜上镀制一层传热工艺膜；g、清洁ZnS窗口未镀膜面，去除表面的油渍与灰尘；h、在ZnS窗口的未镀膜面镀制按要求设计的一层或多层光学薄膜；i、利用去膜液去除ZnS窗口的传热工艺膜；j、清洁 ZnS 窗口。所述的传热工艺膜为金属薄膜，选用铝、金、银、铬、镍、钼、铊或铜等金属材料中的 一种在真空中蒸镀形成，厚度为50nm-2um。所述的光学薄膜采用ZnS与YbF3、Ge中的一种或两种物质交替使用蒸镀形成，蒸 镀工艺条件为温度80°C 200°C；恒温时间0. 5小时 3小时；ZnS蒸发速率:0· 6 1. 2nm/s，Ge蒸发速率:0· 7 1. 5nm/s，YbF3蒸发速率0. 7 1. 5nm/s ；离子源清洁参数阳极电压60 180V，阳极电流0. 5 5A，时间5 15分钟。所述的光学薄膜包括增透膜、分光膜、截止膜和带通滤光片。本发明大口径ZnS红外窗口的镀膜方法具有以下优点1、能很好地解决膜层不均勻性的问题利用传热工艺膜的优良的导热性，把热量在ZnS窗口内部的传导变为外部传导， 根本上解决了 ZnS材料导热性能差的问题，很好地解决了 ZnS窗口膜层不均勻性的问题。2、工艺简单只需镀制一层工艺膜就能解决问题，对设备的要求低，工艺简单。3、成本低相对于改造设备与增加恒温时间，本方法具有成本低的优点。
具体实施例方式本发明大口径ZnS红外窗口的镀膜方法是，清洁ZnS窗口，在窗口的一个面镀制一 层传热工艺膜例如金属铝膜，厚度控制在50nm-2um。然后清洁ZnS窗口的另一个面，去除表 面的油渍与灰尘。接着在ZnS窗口的未镀膜面镀制按要求设计的一层或多层光学薄膜，例 如增透膜或分光膜，再利用去膜液去除ZnS窗口的传热工艺膜。然后在ZnS窗口已镀制的 光学薄膜上镀制一层传热工艺膜，清洁ZnS窗口的未镀膜面，去除表面的油渍与灰尘后，再 在ZnS窗口的未镀膜面镀制按要求设计的一层或多层光学薄膜，然后利用去膜液去除ZnS 窗口的传热工艺膜，清洁ZnS窗口，即完成ZnS窗口的双面镀膜。上述镀制光学薄膜的工艺条件根据客户要求(例如在一定波长范围内要求透射 率达到一定值)不同而各有不同，一般为
温度80°C 200°C；恒温时间0. 5小时 3小时；ZnS蒸发速率:0· 6 1. 2nm/s，Ge蒸发速率:0· 7 1. 5nm/s，YbF3蒸发速率0. 7 1. 5nm/s ；离子源清洁参数阳极电压60 180V，阳极电流0. 5 5A，时间5 15分钟。以下通过具体实施例对本发明的方法作进一步的说明。实施例1ZnS红外窗口增透膜的制作采用前述的工艺步骤，以ZnS和YbF3为镀膜材料交替使用，在230mm 口径的ZnS窗 口的两面分别镀制8 IOum的增透膜。镀制工艺条件为温度150°C;恒温时间3小时；ZnS 蒸发速率0. 8 0. 9nm/s, YbF3 蒸发速率0. 9 1. Onm/s ；离子源清洁参数阳极电压120V，阳极电流1. 5A，时间10分钟。实施例2ZnS红外窗口分光膜的制作采用前述的工艺步骤，以ZnS和YbF3为镀膜材料交替使用，在等效直径150mm的 ZnS窗口的两面分别镀制2 2. 3um的分光膜。镀制工艺条件为温度150度；恒温时间2小时；ZnS 蒸发速率0. 8 0. 9nm/s, YbF3 蒸发速率0. 9 1. Onm/s ；离子源清洁参数阳极电压150V，阳极电流1. 5A，时间10分钟。实施例3ZnS红外窗口截止膜的制作采用前述的工艺步骤，以ZnS、Ge为镀膜材料交替使用，在等效直径160mm的ZnS 窗口的两面分别镀制5 7um的截止膜。镀制工艺条件为温度170度；恒温时间3小时；ZnS 蒸发速率0. 8 0. 9nm/s，Ge 蒸发速率1 1. 2nm/s，离子源清洁参数阳极电压150V，阳极电流1. 5A，时间10分钟。
权利要求
一种大口径ZnS红外窗口的镀膜方法，其特征在于，包括以下措施和步骤a、清洁ZnS窗口，去除表面的油渍与灰尘；b、在ZnS窗口的一个面镀制一层传热工艺膜；c、清洁ZnS窗口的另一个面，去除表面的油渍与灰尘；d、在ZnS窗口的已清洁的面镀制按要求设计的一层或多层光学薄膜；e、利用去膜液去除ZnS窗口的传热工艺膜；f、在ZnS窗口已镀的光学薄膜上镀制一层传热工艺膜；g、清洁ZnS窗口未镀膜面，去除表面的油渍与灰尘；h、在ZnS窗口的未镀膜面镀制按要求设计的一层或多层光学薄膜；i、利用去膜液去除ZnS窗口的传热工艺膜；j、清洁ZnS窗口。
2.如权利要求1所述的大口径ZnS红外窗口的镀膜方法，其特征在于所述的传热工艺膜为金属薄膜，选用铝、金、银、铬、镍、钼、铊或铜等材料中的一种真空 蒸镀形成，厚度为50nm-2um。
3.如权利要求1所述的大口径ZnS红外窗口的镀膜方法，其特征在于所述的光学薄膜采用ZnS与YbF3、Ge中的一种或两种物质交替使用蒸镀形成，蒸镀工 艺条件为温度80°C 200°C ； 恒温时间0. 5小时 3小时；ZnS蒸发速率0. 6 1. 2nm/s, Ge蒸发速率0. 7 1. 5nm/s, YbF3蒸发速率0. 7 1. 5nm/s ；离子源清洁参数阳极电压60 180V，阳极电流0. 5 5A，时间5 15分钟。
4.如权利要求1所述的大口径ZnS红外窗口的镀膜方法，其特征在于所述的光学薄 膜包括增透膜、分光膜、截止膜和带通滤光片。
全文摘要
本发明提供了一种大口径ZnS红外窗口的镀膜方法，该方法在镀制光学薄膜前，先在其对面镀制一层传热工艺膜，利用传热工艺膜的优良的导热性，把热量在ZnS窗口内部的传导变为外部传导，根本上解决了ZnS材料导热性能差的问题，很好地解决了ZnS窗口光学薄膜膜层不均匀性的问题。
文档编号C23C14/18GK101956157SQ200910055158
公开日2011年1月26日 申请日期2009年7月21日 优先权日2009年7月21日
发明者周东平, 赵培 申请人:上海欧菲尔光电技术有限公司