红外增透膜设计制备.docxVIP

利用膜系软件借助双版（界面法原理进行膜系设计，同时结合 电子束真空镀膜和离子辅助沉积法进行工艺改进，从而满足大 气辐射系统对光学元件应用的基本要求并到达有效监控的目 标，在此基础上实现工艺参数的调整完成400-1100mm宽带 增透膜的制备。在400-1100mm波段范围内，光线垂直摄 入镀膜层时，反射率缺乏0.02,而膜层牢固性的相关测试结 果也显示其性能可靠，满足大气辐射系统的基本需求。 第二章红外增透保护膜 2红外增透保护膜 随着技术开展，红外技术的应用逐渐普及，人们对红外材料的重 视度不断提升，尤其是军工领域对红外及时的应用到达了前所未有的 高度，因此红外窗口材料必须具备更好的理化和光性能才能满足需 求。机械性能差是常见红外窗口材料的主要缺点，普通材料无法适应 高速飞行应用背景下的高速粒子冲击，并出现红外膜层潮解、脱离等 现象，因此，寻找结构性能稳定且增透性符合要求的红外透膜的重要 性可想而知，而红外增透保护膜的出现解决了这一问题。 常见保护膜 耐腐蚀性和耐磨性差是众多红外光学材料的重大缺乏，为更好的发挥出其性能需要在实际应用的过程中进行外表保护，比方应用特殊 红外保护膜加以膜层外表覆盖，这是最简单也是最常用的技术手段。 碳化错(CexCl—x)薄膜、磷化物薄膜、金刚石薄膜和类金刚石(DLC) 薄膜是现阶段最常见的红外保护膜类型［25］。 金刚石保护膜：相关研究结果显示，金刚石是自然界中硬度 最大的物质之一，同时具备耐腐蚀性、耐热冲性、透光性等特点，同 时兼具高耐久性［26］。紫外、红外和可见光波段内，金刚石的光学通 透性较好，与此同时，金刚石还拥有良好的光学性能，包括热膨胀系 数小、耐摩擦性优越、热传导率高、热冲击性好和抗酸碱腐蚀等，在 窗口材料中得到了广泛应用，并在头罩超材料中也成为首选［27-29］。 天然金刚石材料价格昂贵，在很大程度限制了其推广与应用，而化学 气相沉积金刚石(Chemical Vapor Deposition, CVD)那么是可替代天 然金刚石的一种人造金刚石，可作为红外原件的基地保存了天然金刚 石的优越性能，常作为保护膜与增透膜应用于红外光学元件［30-31］。 类金刚石薄膜(diamond-like carbon, DLC)：金刚石材料的性 能卓越，工商业等诸多领域对其应用的需求不断增加，但是金刚石的 工业化设备制备难度较高，不得不探索可替代金刚石的其他高性能功 能原料。Aisenberg等学者于1971年在研究中采用离子束沉积法进行 了碳膜的制备［32］,研究结果显示该碳膜具备与金刚石相当的化学稳 定性，多波段光折射率、抗腐蚀性、抗摩擦性和硬度等指标也符合要 求。随后，该种类型膜材料被称为类金刚石薄膜并得到广泛应用［33］。 类金刚石薄膜的理化性能突出，尤其是其耐潮湿和耐酸碱性能卓越， 在红外光学元件保护领域得到了越来越广泛的应用。类金刚石薄膜与 金刚石材料相比，制备更简便且折射率可调，可借助增加Si和Ge元 素等实现对红外材料的增透，一跃成为红外元件保护膜和增透膜的首 选。张万虎等［34］学者对8?1211m范围的直径为0200 mm的Ge类 金刚石薄膜基片进行分析后获悉，其平均透光率为62%。而廖显伯等 ［35］对230nm石英晶体DLC膜的研究中发现，480nm以上的红外和 可见光该材料的透光率超过83%O 碳化错薄膜：根据具体成分的不同，其折射率分布在1.7-4. 0区 间内，相比于类金刚石薄膜具备吸收系数小和内应力低的特点，这些 性能的存在保证了其设计多样性。宋建全等［36］在在特定波段内以碳 化错为基础进行了高增透性红外保护膜的研究，并使用碳化错非均化 膜到达了宽波段的红外增透保护的目的。 磷化物薄膜：磷化物具备抗腐蚀性的特性，磷化钱(GaP)和磷 化硼(BP)是最常见的磷化物涂层。GaP与BP相比硬度较小，但通 透性能较为突出，而BP的吸收系数较高，综合保护性能相对突出。 实际应用的过程中，红外元件多应用GaP与BP复合膜作为红外保护 膜，突出其通透性及保护性［37］。 其它保护膜 从实际需求的角度出发，红外增透材料除上述类型外还包括许 多。刘伟等［38］在研究中以ZnS作为基底在保护膜的制备中进行了氮 氧化饴涂层，结果显示该红外元件保护膜在对应波段的通透性并未出 现明显变化。闫锋等［39］在研究中那么以金刚石保护膜为基础进行 A1N/Ge涂制，并探究其在高温背景下对红外元件的保护作用，研究 结果显示该保护膜对金刚石的保护作用并不明显，而氮化铝(A1N) 在高温下那么能够增加红外元件保护膜的增透性。在金刚石膜的高温条 件下抗氧化性能和红外透过率性能的影响方面，郭会斌等［40］学者以 光学金刚石材料为基础制备了红外保护膜并在其基础上进行了氧化 忆(Y2O3)的涂层，在950℃