电磁辐射吸收器制造技术

一种用于吸收波长范围在λ↓［ｍｉｎ］至λ↓［ｍａｘ］内的辐射的电磁辐射吸收器。该吸收器具有与电介质层接触的导电层。导电层带有多个子波长大小的孔径，并且吸收器的厚度小于λ↓［ｍｉｎ］／４ｎ，其中ｎ为电介质的折射率。电介质层可被夹在两个导电层之间，其中一个导电层具有上述结构。本发明专利技术还针对包含这种吸收器的不同物品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电磁辐射吸收或衰减装置领域，并具体涉及微波辐射吸收器领域。电磁辐射吸收材料(RAM)应用范围广泛。例如，TV信号的多路径反射可导致图像重影。可衰减反射的辐射的材料(例如铁氧体瓦)能改进信号质量。在飞机场，监视雷达信号被机场的建筑物反射，从而导致杂散的二次雷达发射。为了减少这些二次发射，一些机场的建筑物(例如英国希斯罗机场的世界货运中心)覆盖有雷达吸收材料。RAM还用于汽车工业。当前和未来的汽车设计现在通常包括基于用来帮助停车操作和监控行驶途中汽车间距(即碰撞警告系统)的雷达系统的汽车。一般只有从车前部/后部的直线反射是所希望的，并且因此可吸收的涂层被用来减少杂散反射。两个常见的辐射吸收系统是索尔兹伯里屏(参见美国2599944)和基于磁性漆层的布置。索尔兹伯里屏基本上是有损耗材料(例如碳化纤维)，它通常被电介质间隔材料保持在距离金属衬板表面四分之一波长处。这种布置遭遇了体积大和难以应用于复杂几何结构的物体的困难。针对典型的机场应用，在给出荧屏厚度达7.5cm(精确厚度取决于组成材料的折射率)时，所讨论的辐射具有大约为30cm的自由空间波长。磁性漆层布置通常包含覆盖有磁性漆层的金属衬板表面。这种布置没有索尔兹伯里屏厚但是比它重。因此本专利技术的目的在于提供电磁辐射吸收材料，所述的电磁辐射吸收材料基本上克服或缓和了与现有技术系统有关的问题，即那些重量、大小和挠性的问题。按照本专利技术的一个方面，提供了用于吸收波长范围在λmin至λmax内的辐射的电磁辐射吸收器，所述的电磁辐射吸收器包含夹在第一和第二导电层之间的电介质层，其中第一导电层带有多个子波长尺寸的孔径，并且其中吸收器的厚度小于λmin/4n，其中n为电介质的折射率。应当注意的是，上述提及的波长是指真空波长。本专利技术提供了充当辐射吸收装置的多层结构。第一和第二导电层之间夹有电介质芯。其中一个导电层包含多个子波长孔径(即，至少一个尺寸小于λmin)，这些孔径使电介质芯暴露于空气中。孔径可以是小的、离散的十字或L-形状，但更为适宜的是狭缝，其中狭缝的宽度小于λmin。应当注意的是，导电层不必直接与电介质芯接触。例如，可以有一层薄的粘合层或其它材料层将它们分开。在所关注的电磁波长处具有金属响应的任何材料可被用作导电材料。这种材料的厚度必须是对目标波长来说至少部分不透明的(这由技术人员已知的趋肤深度计算结果来确定)。例如，对于微波应用，导电层厚度通常为5微米和大于5微米的量级。当某一波长的辐射入射到第一导电层上时，该辐射被多层结构所吸收。多层结构的总厚度小于四分之一波长，并且因此比现有技术系统更薄、更轻，而且体积远比索尔兹伯里屏小。它还可以这样的方式被设计成具有挠性，使得它能够应用于曲面。本专利技术的上述方面提供了两层导电层以此形成吸收器。然而，如果材料被应用于金属表面(例如汽车)，则只需要第一导电层和芯层，因为材料一应用于结构，金属结构本身就将充当第二导电层。因此，按照本专利技术的另一方面，提供了用于吸收波长范围在λmin至λmax内的辐射的电磁辐射吸收器，所述的电磁辐射吸收器包含与电介质层接触的导电层，其中导电层带有多个子波长尺寸的孔径，并且其中吸收器的厚度小于λmin/4n，其中n为电介质的折射率。如上所述，孔径可采用离散的十字形式、L形状或更为适宜的狭缝。其便利在于，当吸收器的厚度远远小于入射辐射的四分之一波长时，吸收器还将吸收辐射。例如，在材料厚度等于入射辐射波长的1/10th、1/100th甚至几个1/1000ths的情形中，辐射将被吸收。第一导电层上的狭缝布置影响了结构所吸收的辐射的一个波长或多个波长。狭缝布置最好是周期性的。最好是，狭缝布置包含平行狭缝。专利技术人已经确定对于平行的狭缝布置，波长λ的辐射将按照下列关系被吸收λN≈2nG/N其中λ是最大吸收发生时范围为λmin至λmax的波长，n是芯的折射率，G是狭缝间隔以及N是整数(≥1)。注意假定狭缝比波长窄。还假定，辐射被线性偏振，使得电场矢量的方向垂直于狭缝轴(即狭缝长度)根据本研究领域常见的定义，如果入射平面平行于狭缝，则辐射必然是TE-(s-)-偏振(电矢量垂直于入射平面)；如果入射平面平行于入射平面，则辐射必然是TM-(p-)-偏振(电矢量位于入射平面内)。从上述关系中可以看出被吸收的辐射波长与狭缝间隔G以及芯的折射率线性相关。改变这些参数之中任何一个将使特定波长被该结构所吸收。还可以看出，辐射还会在对应于不同N值的多个波长处被吸收。当芯的宽度等于狭缝宽度时，该等式为最精确的近似值。如果狭缝宽度减少，则将存在有共振将逐渐向更长波长的变化(精确变化与狭缝宽度和芯的厚度的比率有关)。还应当注意，如果辐射是垂直入射到该结构上的，则只有N的奇数值产生共振。功率被芯以及在一定程度上被金属包层所耗散，并且因此这些材料的介电常数和渗透率是设计过程中的重要参数。为了去除对与入射辐射有关的样本方位取向的任何相关性，第一金属层最好包含两个正交组的平行狭缝(“双光栅”布置)，这还具有减少偏振效应的优点。使用单组平行狭缝(“单光栅”布置)，对于任何取向，只有一个线性偏振被吸收(即电场部件垂直于狭缝方向的偏振状态)。然而，双光栅布置吸收两种偏振。更可取的是，对于平行狭缝布置，应当存在有三组以60度方位角间隔的平行狭缝布置(即形成三角形图案)。对于“宽”狭缝(即可与入射辐射波长相比较的狭缝宽度)，吸收波长按照辐射入射到第一金属层表面的角度而变化。当狭缝宽度减小时，则角度相关性变得不明显。因此，最好是，狭缝比将被吸收的辐射波长更细。对于对应于以及紧密接近于电磁光谱的微波区域(例如λ通常处于毫米到米的范围内)的波长λ，狭缝宽度通常小于400微米并且最好是小于50微米。其便利在于，为了控制将被吸收的辐射的波长，被选择用于芯的材料能够改变它的折射率。例如，聚合物分散型液晶材料可被用作芯。如果吸收器结构被布置以使电压可被施加于芯材料的两端，则其折射率可被改变并且被吸收的波长将以特定的方式变化。上述布置基本上是窄带吸收器(例如，对于基于围绕共同聚合物芯的、带有近似10mm的狭缝间距以及3mm的狭缝宽度的单光栅结构，辐射在波长范围为28-35mm内被吸收，其最大吸收波长为32mm)。然而，如果狭缝间距在整个第一金属层表面上被改变，那么吸收将在更宽的波长范围内发生。采用弯曲、扭结或倾斜的狭缝将会因此引起更宽的工作波带。按照本专利技术的RAM可被加入结构范围，例如，加到建筑物上以减少雷达反射以及加到汽车上。按照本专利技术的RAM可被构造成具有挠性。如果它被涂上粘合材料，则它可以胶带或贴膜的形式被应用于任何所关注的表面。可构造非常薄的吸收器(相对于将被吸收的辐射波长)的能力意味着它能有效地模制到任何表面。按照本专利技术的RAM的另一用途包括能被调谐以此吸收微波并因此充当加热元件的微波颗粒的包装。按照本专利技术的RAM还可用于标记系统。例如，吸收器能够以类似条形码图案被施加于表面。用已知将被RAM吸收的辐射照射表面，接下来将会显现出“条形码”图案。另外，对于一系列RAM的“样本(swatch)”，被调谐至不同波长的每一个都可被布置在将被标记的物品上以形成标记码。其中本专利技术包含三层结构(即，金属-电介质-金属层)，通过在第二导电层以及第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁辐射吸收器，用于吸收波长范围在λ↓［ｍｉｎ］至λ↓［ｍａｘ］内的辐射，所述电磁辐射吸收器包含夹在第一和第二导电层之间的电介质层，其中所述第一导电层带有多个子波长尺寸的孔径，并且其中所述吸收器的厚度小于λ↓［ｍｉｎ］／４ｎ，其中ｎ为所述电介质的折射率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AS特林，CR劳伦斯，JR萨姆布莱斯，AP希宾斯，
申请(专利权)人：秦内蒂克有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]