本发明专利技术涉及红外滤光片，具体涉及一种CO2气体检测用双通道红外滤光片及其制备方法。基底材料选用单晶Si，折射率n＝3.42881；高折射率材料选用Ge，折射率n＝4.16422；低折射率材料选用SiO，折射率n＝1.81312；在基板两个表面上分别沉积不同中心波长的膜系。本发明专利技术提供的4260nm和2780nm双通道红外滤光片，两个峰值透过率均达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率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及红外滤光片，具体涉及一种CO2气体检测用双通道红外滤光片及其制备方法。
技术介绍
在冶金、航空航天、农业、医疗、环保等方面都需要对CO2的浓度进行定量检测与控制，且许多情况下应用环境十分恶劣，如易燃易爆、高温、高压、有磁场等场合。因此，开发出稳定性好、选择性好、灵敏度高、小型化便携式的CO2气体传感器，具有很高的实用价值。红外分析仪是利用气体红外特征吸收峰测定气体含量的仪器，选择特定波长的红外气体分析滤光片是红外气体分析仪的关键部件。光源发出的光经过滤光片后，得到一定带宽的准单色光(带宽越窄单色度越好)，该光通过气体样品池被气体吸收后，由检测器检测出射光强。由于CO2气体在特定波长处具有较强特征吸收光谱，通过探测气体对特定波长红外光谱的衰减可推算其CO2含量。根据资料检索，如文献“林喆.TPS2534新型红外气体浓度传感器的研究与应用.电大理工，2011，246(1):10-12.”TPS2534新型红外气体浓度传感器越来越多应用于红外气体浓度检测仪器的生产与设计中。针对CO2气体浓度检测，主要选用TPS2534G2型号滤光片安装在TPS2534传感器的传感窗口，中心波长为4.26μm，中心波长偏差±1％，半高宽为180±20nm，半高宽/中心波长为4.2％，峰值透射率大于73％。中国专利ZL95244862.9“4.26微米窄带滤光片”以白宝石为基板，ZnSe和ZnTi为高低折射率材料，设计出中心波长λ0＝4.26±0.01μm，半高宽λ0.50＝0.14±0.02μm，波形系数η＝Δλ0.10/Δλ0.00≤1.4，峰值透射率Tmax≥70％的4260nm窄带滤光片。但上述两种滤光片均单一带通滤光片，且通带较宽，截止波段不够宽，峰值透射率较低，所以测量准确性、稳定性以及抗干扰的能力还有待提升，灵敏度差，不能满足市场发展的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种双通道且峰值透过率高，能极大的提高信噪比，有效检测CO2气体的双通道带通红外滤光片及其制作方法。为了实现上述目的，本专利技术所设计的一种CO2气体检测用双通道红外滤光片及其制备方法，其特征是：(1)采用单晶Si作基板，硅双面抛光，厚度300±10μm，晶向<100>。(2)镀膜材料选择一氧化硅SiO和单晶锗Ge，在基板两个表面上分别沉积多层干涉薄膜。(3)其中一面膜系结构采用：Air/0.54L0.39H1.1L0.64H1.45L5.61H1.5L0.27H1.1L1.17H0.97L3.99H0.97L1.22H0.517L1.89H1.128L5.91HL1.4H1.48L1.9H1.43L1.38H0.04L1.27H1.51L1.524H1.175L0.2H1.32L1.352H1.53L1.34H1.28L/Sub，中心波长λ1＝4260nm。(4)另一面膜系结构采用：Air/1.6L1.44H0.34L4.32H0.88L0.92H0.95L0.99H1.03L0.22H0.11L1.728H0.96L0.97H0.87L1.06H2.53L6.16H1.38L0.65H0.41L/Sub，中心波长λ2＝2780nm。膜系中符号含义分别为：Sub为基板，Air为空气，H和L分别代表膜层Ge(高折射率材料层)和膜层SiO(低折射率材料层)的一个1/4波长光学厚度，中心波长分别为λ1＝4260nm，λ2＝2780nm，1H＝(4nH d)/λ；1L＝(4nL d)/λ，结构式中数字为膜层的厚度系数。上述的一种CO2气体检测用双通道红外滤光片及其制备方法，以晶硅Si为基板，一氧化硅SiO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，Ge选用电子束蒸镀，沉积速率为8SiO选用多孔钼舟电阻加热蒸镀，沉积速率为40开始蒸镀真空度为1.0×10-3Pa，沉积温度为200℃。上述的一种CO2气体检测用双通道红外滤光片及其制备方法，采用光学监控法控制膜层厚度，并辅以石英晶控控制沉积速率。上述的一种CO2气体检测用双通道红外滤光片及其制备得到的4260nm和2780nm双带通红外滤光片；一面采用中心波长为4260nm的Air/0.54L0.39H1.1L0.64H1.45L5.61H1.5L0.27H1.1L1.17H0.97L3.99H0.97L1.22H0.517L1.89H1.128L5.91HL1.4H1.48L1.9H1.43L1.38H0.04L1.27H1.51L1.524H1.175L0.2H1.32L1.352H1.53L1.34H1.28L/Sub膜系结构，实现2750nm～2800nm和4150nm～4350nm波段高透射，且除中心波长2780nm带宽75nm的通带外，从2000～3500nm范围内的其余光谱全部截止；另一面采用中心波长为2780nm的Air/1.6L1.44H0.34L4.32H0.88L0.92H0.95L0.99H1.03L0.22H0.11L1.728H0.96L0.97H0.87L1.06H2.53L6.16H1.38L0.65H0.41L/Sub膜系结构，实现4200nm～4300nm和2700nm～2840nm波段高透射，且除中心波长4260nm带宽140nm的通带外，从3500～8500nm范围内的其余光谱全部截止；两面配合，最终实现，4240nm～4280nm和2750nm～2800nm波段平均透过率不低于92％，半高宽分别为145nm和75nm，除中心波长4260nm和2780nm带宽140nm和75nm的通带外，从2000～8500nm范围内的其余光谱全部截止，2000nm～2700nm平均透射率为0.089％，2840nm～4100nm平均透射率为0.112％，4400nm～8500nm平均透射率为0.019％，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CO2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。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、双通道滤光片与传统CO2检测用滤光片相比，具有两个透射窄带，且均为CO2的特征吸收波段，能够有效的提高仪器的测试灵敏度和精度。2、双通道滤光片与传统技术方法相比，具有中心波长为4260nm和2780nm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<0.1％，因此4260nm和2780nm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。3、本专利技术制备的滤光片工艺简单，已能形成批量生产，性能稳定，满足高精度CO2气体红外探测仪器的性能要求。附图说明图1是本专利技术所述CO2气体检测用双通道红外滤光片的结构示意图；其中：基底1为单晶Si，膜层材料2为Ge，膜层材料3为SiO。图2是双通道滤光片最终性能实测曲线图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。实施例1：如图1所示，本实施例提供的一种CO2气体检测用双通本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种CO2气体检测用双通道红外滤光片，其特征在于：(1)采用单晶Si作基板，硅双面抛光，厚度300±10μm，晶向<100>；(2)镀膜材料选择一氧化硅SiO和单晶锗Ge，在基板两个表面上分别沉积多层干涉薄膜；(3)其中一面膜系结构采用：Air/0.54L0.39H1.1L0.64H1.45L5.61H1.5L0.27H1.1L1.17H0.97L3.99H0.97L1.22H0.517L1.89H1.128L5.91HL1.4H1.48L1.9H1.43L1.38H0.04L1.27H1.51L1.524H1.175L0.2H1.32L1.352H1.53L1.34H1.28L/Sub，中心波长λ1＝4260nm；(4)另一面膜系结构采用：Air/1.6L1.44H0.34L4.32H0.88L0.92H0.95L0.99H1.03L0.22H0.11L1.728H0.96L0.97H0.87L1.06H2.53L6.16H1.38L0.65H0.41L/Sub，中心波长λ2＝2780nm；膜系中符号含义分别为：Sub为基板，Air为空气，H和L分别代表膜层Ge(高折射率材料层)和膜层SiO(低折射率材料层)的一个1/4波长光学厚度，中心波长分别为λ1＝4260nm，λ2＝2780nm，1H＝(4nH d)/λ；1L＝(4nLd)/λ，结构式中数字为膜层的厚度系数。...
【技术特征摘要】
1.一种CO2气体检测用双通道红外滤光片，其特征在于：(1)采用单晶Si作基板，硅双面抛光，厚度300±10μm，晶向<100>；(2)镀膜材料选择一氧化硅SiO和单晶锗Ge，在基板两个表面上分别沉积多层干涉薄膜；(3)其中一面膜系结构采用：Air/0.54L0.39H1.1L0.64H1.45L5.61H1.5L0.27H1.1L1.17H0.97L3.99H0.97L1.22H0.517L1.89H1.128L5.91HL1.4H1.48L1.9H1.43L1.38H0.04L1.27H1.51L1.524H1.175L0.2H1.32L1.352H1.53L1.34H1.28L/Sub，中心波长λ1＝4260nm；(4)另一面膜系结构采用：Air/1.6L1.44H0.34L4.32H0.88L0.92H0.95L0.99H1.03L0.22H0.11L1.728H0.96L0.97H0.87L1.06H2.53L6.16H1.38L0.65H0.41L/Sub，中心波长λ2＝2780nm；膜系中符号含义分别为：Sub为基板，Air为空气，H和L分别代表膜层Ge(高折射率材料层)和膜层SiO(低折射率材料层)的一个1/4波长光学厚度，中心波长分别为λ1＝4260nm，λ2＝2780nm，1H＝(4nH d)/λ；1L＝(4nLd)/λ，结构式中数字为膜层的厚度系数。2.如权利要求1所述的一种CO2气体检测用双通道红外滤光片，其特征在于：采用真空热蒸发薄膜沉积的方法制备镀膜层，Ge选用电子束蒸镀，沉积速率为SiO选用多孔钼舟电阻加热蒸镀，沉积速率为开始蒸镀真空度为1.0×10-3Pa，沉积温度为200℃。3.如权利要求2所述的一种CO2气体检测用双通道红外滤光片，其特征在于：采用光学监控法控制膜...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔冠军，侯海港，邵海成，刘桂武，王明松，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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