专利名称：10560纳米带通红外滤光片及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种红外滤光片生产技术，特别是一种10560纳米带通红外滤光片及其制作方法。
背景技术：
当前六氟化硫(SF6)气体在工业中应用普遍，如冷冻工业作为致冷剂，致冷范围可在-45°C 0°C之间；电气工业利用其很高介电强度和良好的灭电弧性能，用作高压开关、大容量变压器、高压电缆和气体的绝缘材料；采矿工业用作反吸附剂，用于矿井煤尘中置换氧。六氟化硫(SF6)气体具有优良的绝缘性能和灭弧性能，相应的六氟化硫(SF6)应用产品的可靠性高，检修工作量少，周期长等与传统手段相比具有不可比拟的优点，使得六氟化硫(SF6)应用日益广泛。而此类气体为温室气体，其排放将对全球变暖产生显著负面影响，其温室效应相比二氧化碳排放高出2. 39万倍。伴随着六氟化硫(SF6)大量的使用， 其泄漏问题也开始显现，如果SF6中混杂低氟化硫、氟化氢，特别是十氟化硫时，则毒性增强。在现有的工业生产中，为了保证生产进度，保护工人安全，通常会对SF6是否外泄进行检测。六氟化硫(SF6)气体红外探测仪是利用六氟化硫(SF6)气体对以10560纳米为中心波长的红外光谱吸收率非常高的特点进行检测的设备，10560纳米窄带红外滤光片作为六氟化硫(SF6)气体红外探测仪的核心部件，在很长时间里一直只能由国外采购，且窄带的峰值透过率只能做到60%左右；其信噪比低，精度差，不能满足市场发展的需要。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种峰值透过率高，能极大的提高信噪比，有效检测SF6的10560纳米带通红外滤光片及其制作方法。为了实现上述目的，本发明所设计的一种10560纳米带通红外滤光片，其特征是(I)采用尺寸为Φ 25. 4X O. 5mm的单晶锗Ge作基板；其表面光圈N彡5，局部光圈 ΛΝ彡O. 5，平行度Θ彡I’ ；表面光洁度优于60/40 ;(2)镀膜材料选择硫化锌ZnS和单晶锗Ge，在基板两个表面上分别沉积多层干涉薄膜，所述多层干涉薄膜符合下述第3结构特征(3)主膜系面多层干涉薄膜采用Sub|HLHLH2LHLHLHLHLH2LHLHL|Air ;截止面多层干涉薄膜采用以下结构Sub I O. 76 (O. 5HL0. 5H)5 O. 5 (O. 5HL0. 5H)5 O. 35 (O. 5HL0. 5H)5 O. 25 (O. 5HL0. 5H)6
O.16(0. 5HL0. 5H)6|Air膜系中符号含义分别为Sub为基板、Air为空气、H为λ c/4单晶锗膜层、L为 λ c/4硫化锌膜层、λ c = 10560纳米、结构式中数字为膜层的厚度系数、结构式中的指数是膜堆镀膜的周期数；本发明提供的一种10560纳米带通红外滤光片的制作方法，以锗Ge为基板，硫化锌ZnS和锗Ge为镀膜材料，采用真空热蒸发薄膜沉积的方法制备镀膜层，镀膜工艺条件是在真空度< KT3Pa的真空环境下进行300°C以下的加热烘烤，采用物理气相沉积方式加以离子源辅助镀膜，其中单晶锗材料采用电子枪蒸发，硫化锌材料采用阻蒸热蒸发，蒸发速率均控制在lnm/S以内。本发明提供的一种10560纳米带通红外滤光片的制作方法，是对主膜系面采用高级次透射带的透过直接光控进行镀膜控制，采用反射式间接光控对另一面的干涉截止膜系进行镀膜控制。本发明提供的一种10560纳米带通红外滤光片的制作方法得到的10560纳米带通红外滤光片，主膜系采用多腔窄带膜系结构，配合高截止深度的干涉截止膜系，波形系数为
I.5 I. 9，滤光片带宽为O. 18nm,峰值透过率为90%，中心波长定位10560纳米。除中心波长10560纳米带宽180纳米的通带外，从400 14000纳米范围内的其余光谱全部截止， 能极大的提高信噪比，可以很好的抑制其他气体的干扰，产品光学性能和物理强度能很好的满足实际使用要求，广泛应用于高压电器制造行业的六氟化硫(SF6)气体红外探测仪器， 提高仪器探测精度和效能，可以做到更快速、更精确的确认泄漏点。按本发明提供的一种10560纳米带通红外滤光片的制作方法得到的10560纳米带通红外滤光片，具有如下有益效果a、滤光片到达优秀的技术指标，具有中心波长为10560纳米的窄带透过光谱， 透射带的上升沿和下降沿陡峭，波形矩形度好，峰值透过率>90%、截止区域内截止深度 < O. 1%，因此10560纳米的有效工作波段可以尽可能大的透过，而其余无效波段的背景干扰信号则极大的减小，因而可取得优异的信噪比，提高仪器的测试灵敏度和精度。b、本专利滤光片工艺简单，已能形成批量生产，性能稳定，满足高精度六氟化硫 (SF6)气体红外探测仪器的性能要求。C、本专利滤光片由于见有效波段10560纳米范围的透过率提高到90%以上，相对国外同类产品提高了 30%以上，由此测试仪器的精度和灵敏度有大幅提升。
图I是本发明结构示意图；图2是滤光片最终性能实测曲线图。其中基板I、主膜系面薄膜2、干涉截止膜系面薄膜3。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。实施例I :如图I所示，本实施例提供的一种10560纳米带通红外滤光片是(I)采用尺寸为Φ25. 4X0. 5mm的单晶锗Ge作基板I ;其表面光圈N彡5，局部光圈ΛΝ < O. 5，平行度Θ < I’ ；表面光洁度优于60/40 ；(2)镀膜材料选择硫化锌ZnS和单晶锗Ge，在基板两个表面上分别沉积主膜系面薄膜2和干涉截止膜系面薄膜3 ；(3)主膜系面薄膜2采用Sub IHLHLH2LHLHLHLHLH2LHLHL | Air ;干涉截止膜系面薄膜3采用以下结构
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Sub I O. 76 (O. 5HL0. 5H)5 O. 5 (O. 5HL0. 5H)5 O. 35 (O. 5HL0. 5H)5 O. 25 (O. 5HL0. 5H)6
O.16(0. 5HL0. 5H)6|Air膜系中符号含义分别为Sub为基板、Air为空气、H为λ c/4单晶锗膜层、L为 λ c/4硫化锌膜层、Xc= 10560纳米、结构中O. 76、0. 5数字为膜层的厚度系数、结构中的指数是膜堆镀膜的周期数；本实施例提供的一种10560纳米带通红外滤光片的制作方法，以锗Ge为基板，硫化锌ZnS和锗Ge为镀膜材料，采用真空热蒸发薄膜沉积的方法制备镀膜层，镀膜工艺条件是在真空度彡KT3Pa的真空环境下进行300°C以下的加热烘烤，采用物理气相沉积方式加以离子源辅助镀膜，其中单晶锗材料采用电子枪蒸发，硫化锌材料采用阻蒸热蒸发，蒸发速率均控制在lnm/S以内。。由于具体如何蒸发采用电子枪蒸发和采用阻蒸热蒸发镀膜是本领域技术人员所掌握的常规技术，在此不作详细描述。本实施例提供的一种本专利滤光片采用一面镀多腔窄带膜系，提高有效工作波段的透过率和波形矩形度，一次改善有效信号强度；另一面镀高截止深度的干涉截止膜系，到达O. 4 14 μ m的范围内除通带外的所有无效次峰。本实施例提供的10560纳米带通红外滤光片，其中心波长定位精度在O. 5%以内， 对主膜系面采用高级次透射带的透过直接光控进行镀膜控制，使膜层与膜层间有自动补偿效应由此制备出优异的通带波形。采用反射式间接光控对另一面的干涉截止膜系进行镀膜控制，该方式对大量非规则膜层的结构可以到达较高的控制精度，由此满足高截止深度的要求。采用日本分光FT/IR-460pius型傅立叶变换光谱仪测试，本滤光片最终性能结构如图2的滤光片最终性能实测曲线图I.中心波长Xc= 10560纳米2.带宽 Λ λ = 190 纳米3.波形系数 Λ λ 10%/Λ λ 50%= I. 64.峰值透过率Tp = 92%除通带外400 14000 纳米 Tavg ^ O. I %
权利要求
1.一种10560纳米带通红外滤光片，其特征是(1)采用尺寸为025.4X0.5mm的单晶锗Ge作基板；其表面光圈N彡5，局部光圈 AN^O. 5，平行度0 < I’ ；表面光洁度优于60/40 ；(2)镀膜材料选择硫化锌ZnS和单晶锗Ge，在基板两个表面上分别沉积多层干涉薄膜， 所述多层干涉薄膜符合下述第3结构特征(3)主膜系面薄膜结构采用Sub|HLHLH2LHLHLHLHLH2LHLHL|Air;干涉截止膜系面薄膜采用以下结构Sub I 0. 76(0. 5HL0. 5H)5 0. 5 (0. 5HL0. 5H)5 0. 35 (0. 5HL 0. 5H)5 0. 25(0. 5HL 0. 5H)6 0. 16(0. 5HL 0. 5H)6|Air膜系中符号含义分别为=Sub为基板、Air为空气、H为Ac/4单晶锗膜层、L为入c/4 硫化锌膜层、Xe = 10560纳米、结构式中数字为膜层的厚度系数、结构式中的指数是膜堆镀膜的周期数。
2.一种如权利要求I所述的10560纳米带通红外滤光片的制作方法，其特征是以锗Ge 为基板，硫化锌ZnS和锗Ge为镀膜材料，采用真空热蒸发薄膜沉积的方法制备镀膜层，镀膜工艺条件是在真空度< KT3Pa的真空环境下进行300°C以下的加热烘烤，采用物理气相沉积方式加以离子源辅助镀膜，其中单晶锗材料采用电子枪蒸发，硫化锌材料采用阻蒸热蒸发，蒸发速率均控制在I纳米/S以内。
3.根据权利要求2所述的10560纳米带通红外滤光片的制作方法，其特征是对主膜系面采用高级次透射带的透过直接光控进行镀膜控制，采用反射式间接光控对另一面的干涉截止膜系进行镀膜控制。
全文摘要
本发明公开了一种10560纳米带通红外滤光片及其制作方法，其特征是采用尺寸为Φ25.4×0.5mm的单晶锗Ge作基板；其表面光圈N≤5，局部光圈ΔN≤0.5，平行度θ≤1’，表面光洁度优于60/40；镀膜材料选择硫化锌ZnS和单晶锗Ge，在基板两个表面上分别沉积主膜系面薄膜Sub|HLHLH2LHLHLHLHLH2LHLHL|Air和干涉截止膜系面薄膜Sub|0.76(0.5HL0.5H)5 0.5(0.5HL0.5H)5 0.35(0.5HL0.5H)5 0.25(0.5HL0.5H)6 0.16(0.5HL0.5H)6|Air，其镀膜工艺条件是在高真空(真空度≤10-3Pa)环境下进行300℃以下的加热烘烤，采用物理气相沉积方式加以离子源辅助镀膜。本发明提供的一种10560纳米带通红外滤光片的制作方法得到的10560纳米带通红外滤光片，峰值透过率可达90％以上，极大的提高信噪比，很好的抑制其他气体的干扰，提高仪器探测精度和效能。
文档编号B32B15/00GK102590918SQ201210063888
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者吕晶 申请人:杭州麦乐克电子科技有限公司