长波通红外滤光片、其制备方法和红外测温仪技术

本申请涉及一种长波通红外滤光片、其制备方法、相关镀膜材料和红外测温仪，该长波通红外滤光片包括：基板、主膜系结构和副膜系结构，主膜系结构和副膜系结构分别设置在基板的两侧；主膜系结构包括Sub/(0.8H1.2L)^n/Air；副膜系结构包括Sub/(0.8H1.2L)^m/Air；其中，Sub表示基板，H表示λ/4光学厚度的高折射率材料层，L表示λ/4光学厚度的低折射率材料层，Air表示空气，“^n”和“^m”表示膜堆重复的次数，且n和m各自独立地为任一正整数，λ为长波通红外滤光片的中心波长。该红外滤光片采用长波通非规整膜堆结构，能有效控制膜层厚度，并能有效滤除波长在5μm以下红外能量，在物体探测温度所需的波段8

【技术实现步骤摘要】
长波通红外滤光片、其制备方法和红外测温仪


[0001]本申请涉及一种长波通红外滤光片、其制备方法、镀膜材料和红外测温仪器，属于红外测温传感器领域。

技术介绍

[0002]体温是人体基本生理指标之一，是临床疾病和生命体征判断的重要依据，目前，多用红外测温仪来对体温进行测量。红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。被测物体和反馈源的辐射线经调制器调制后输入到红外检测器。两信号的差值经反放大器放大并控制反馈源的温度，使反馈源的光谱辐射亮度和物体的光谱辐射亮度一样。
[0003]然而，市场现有的非接触式红外体温计在其响应速度、灵敏度、准确度的有明显的两级分化比较明显，本专利技术可以在保证质量的情况下，工艺相对简单，生产成本相对较低。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种长波通红外滤光片、其制备方法、镀膜材料和红外测温仪，该红外滤光片采用长波通非规整膜堆结构，能有效控制膜层厚度，并能有效滤除波长在5μm以下红外能量，在物体探测温度所需的波段8
‑
14μm范围内高透过，且增透后平均透过率大于89％。
[0005]为达到上述目的，第一方面，本申请提供一种长波通红外滤光片，其包括：
[0006]基板、主膜系结构和副膜系结构，所述主膜系结构和副膜系结构分别设置在所述基板的两侧；
[0007]所述主膜系结构包括Sub/(0.8H1.2L)^n/Air；
[0008]所述副膜系结构包括Sub/(0.8H1.2L)^m/Air；
[0009]其中，Sub表示所述基板，H表示λ/4光学厚度的高折射率材料层，L表示λ/4光学厚度的低折射率材料层，Air表示空气，“^n”和“^m”表示膜堆重复的次数，且n和m各自独立地为任一正整数，λ为所述长波通红外滤光片的中心波长。
[0010]通过该实施方式的技术方案，采用长波通非规整膜堆结构，能有效控制膜层厚度，保证单层膜不会太厚，保障了整体的附着力。并且，该膜系结构能有效滤除波长在5μm以下红外能量，在物体探测温度所需的波段8
‑
14μm范围内高透过，且增透后平均透过率大于89％。
[0011]在一些可能的实现方式中，所述高折射率材料层的材料包括Ge；和/或，所述低折射率材料层的材料包括ZnS；和/或，所述基板为单晶硅基板，优选的，为双抛面单晶硅。
[0012]通过该实施方式的技术方案，采用双抛面单晶硅，具有尺寸大、成本低的优点。
[0013]在一些可能的实现方式中，所述λ为4.3μm；和/或，所述n为13；和/或，所述m为18。
[0014]在一些可能的实现方式中，所述长波通红外滤光片的透光区为5.5
‑
14μm，截止区为1.5
‑
5μm。
[0015]第二方面，本申请提供了一种红外测温仪，其包括所述的长波通红外滤光片。
[0016]第三方面，本申请提供了一种长波通红外滤光片的制备方法，其包括以下步骤：
[0017]提供基板、高折射率材料和低折射率材料；
[0018]清洗所述基板后，在真空条件下利用所述高折射率材料和低折射率材料于所述基板的一侧镀制主膜系结构，所述主膜系结构包括Sub/(0.8H1.2L)^n/Air；
[0019]清洗所述基板后，在真空条件下利用所述高折射率材料和低折射率材料于所述基板的一侧镀制副膜系结构，所述副膜系结构包括Sub/(0.8H1.2L)^m/Air；
[0020]其中，Sub表示所述基板，H表示λ/4光学厚度的高折射率材料层，L表示λ/4光学厚度的低折射率材料层，Air表示空气，“^n”和“^m”表示膜堆重复的次数，且n和m各自独立地为任一正整数，λ为所述长波通红外滤光片的中心波长。
[0021]在一些可能的实现方式中，所述在真空条件下利用所述高折射率材料和低折射率材料于所述基板的一侧镀制主膜系结构包括：
[0022]在真空条件下，于所述基板的一侧重复交替沉积所述高折射率材料和低折射率材料n次，形成n个交替层叠的高折射率材料层和低折射率材料层，直到完成所述主膜系结构的镀膜。
[0023]在一些可能的实现方式中，所述在真空条件下利用所述高折射率材料和低折射率材料于所述基板的一侧镀制副膜系结构包括：
[0024]在真空条件下，于所述基板的一侧重复交替沉积所述高折射率材料和低折射率材料m次，形成m层交替层叠的高折射率材料层和低折射率材料层，直到完成所述副膜系结构的镀膜。
[0025]在一些可能的实现方式中，所述高折射率材料为Ge，在所述沉积过程中，Ge沉积速率为0.3
‑
0.6nm/s；和/或，所述低折射率材料为ZnS，在所述沉积过程中，ZnS的沉积速率为1
‑
2nm/s。
[0026]在一些可能的实现方式中，所述ZnS在镀膜之前需要在Ar气和S蒸汽保护气氛下进行高温灼烧。
[0027]在一些可能的实现方式中，在所述沉积过程中，还包括：
[0028]采用霍尔离子源清洗沉积面，离子源清洗参数为阳极电压为0
‑
500V，阳极灯丝为0
‑
5A；
[0029]和/或，在所述沉积过程中，还包括：
[0030]使用晶控控制膜层厚度及沉积速率。
[0031]通过该实施方式的技术方案，采用离子源清洗能有效的去除基板表面的浮尘并增强基板和首层材料的结合率。
[0032]另外在Ar气保护的条件下对普通的高纯ZnS镀膜材料进行高温处理，同时在高温环境中引入少量的S蒸汽调节气氛，可以有效的去除ZnS镀膜材料表面吸附的其他物质。经此方法处理的ZnS能除去水分和吸附的氧气或CO2，使其在成膜过程中喷溅更小，薄膜品质更高，有效的提高的红外滤光片的成品率。
[0033]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
[0034]图1为本申请实施例提供的长波通红外滤光片的结构示意图；
[0035]图2为本申请实施例提供的长波通红外滤光片的TFC膜系设计曲线图；
[0036]图3为本申请实施例提供的长波通红外滤光片中的基板的光谱图；
[0037]图4为本申请实施例提供的长波通红外滤光片中的主膜系结构的光谱图；
[0038]图5为本申请实施例提供的长波通红外滤光片中的光谱图。
具体实施方式
[0039]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0040]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长波通红外滤光片，其特征在于，包括：基板、主膜系结构和副膜系结构，所述主膜系结构和副膜系结构分别设置在所述基板的两侧；所述主膜系结构包括Sub/(0.8H1.2L)^n/Air；所述副膜系结构包括Sub/(0.8H1.2L)^m/Air；其中，Sub表示所述基板，H表示λ/4光学厚度的高折射率材料层，L表示λ/4光学厚度的低折射率材料层，Air表示空气，“^n”和“^m”表示膜堆重复的次数，且n和m各自独立地为任一正整数，λ为所述长波通红外滤光片的中心波长。2.根据权利要求1所述的长波通红外滤光片，其特征在于，所述高折射率材料层的材料包括Ge；和/或，所述低折射率材料层的材料包括ZnS；和/或，所述基板为单晶硅基板。3.根据权利要求1所述的长波通红外滤光片，其特征在于，所述λ为4.3μm；和/或，所述n为13；和/或，所述m为18。4.根据权利要求1所述的长波通红外滤光片，其特征在于，所述长波通红外滤光片的透光区为5.5
‑
14μm，截止区为1.5
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5μm。5.一种红外测温仪，其特征在于，包括权利要求1至4中任一项所述的长波通红外滤光片。6.一种长波通红外滤光片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供基板、高折射率材料和低折射率材料；清洗所述基板后，在真空条件下利用所述高折射率材料和低折射率材料于所述基板的一侧镀制主膜系结构，所述主膜系结构包括Sub/(0.8H1.2L)^n/Air；清洗所述基板后，在真空条件下利用所述高折射率材料和低折射率材料于所述基板的一侧镀制副膜系结构，所述副膜系结构包括Sub/(0.8H1.2L)^m/Air；其中，Sub表示所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐川，郭志强，
申请(专利权)人：巨玻固能苏州薄膜材料有限公司，
类型：发明
国别省市：