一种中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法技术

一种中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法，涉及红外光电探测器制造领域，具体包括以下操作步骤：对加工成型的探测器冷屏表面清洁，对冷屏表面不需黑化部分采用铝箔进行包覆覆盖；蒸镀InSb薄膜作为打底层覆盖至探测器冷屏内表面后，提高蒸镀时真空室内Ar气体的分压强，对探测器冷屏内表面再进行一次InSb薄膜覆盖，完成InSb薄膜制备，在InSb薄膜外部采用离子蒸镀法制备ZnS薄膜，离子蒸镀完毕后，对真空腔充Ar气体，并对冷屏进行高温烘烤后退火；本发明专利技术所制备的InSb多晶薄膜，膜/基结合力即附着力强，膜层不易脱落，能实现较好的表面覆盖，在InSb多晶薄膜表面采用离子蒸镀方法覆盖了一层ZnS增透膜，保证了InSb薄膜对入射中波红外光具有高的吸收率。波红外光具有高的吸收率。

【技术实现步骤摘要】
一种中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法


[0001]本专利技术涉及红外光电探测器制造领域，尤其是涉及一种中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法。

技术介绍

[0002]公知的，红外焦平面探测器为提高对目标的探测识别能力，通常在探测器中设置内置光学零件冷屏，其作用为：一是实现探测器视场与系统的光学视场匹配；二是通过与制冷机冷头连接，自身处于低温状态，实现限制背景红外辐射影响；三是抑制杂散辐射，提高探测器对目标的探测能力；冷屏的基本特点在于：一是热负载小，通常采用薄壁结构以节省制冷机的功耗、减少探测器启动时间；二是内表面具备低反射率，这是保证焦平面探测器重要指标“串音”满足使用要求的一个重要方面。
[0003]而保证冷屏内表面对探测器工作波段的红外入射辐射具有低反射率的方法是对冷屏进行表面处理，常用的处理方法有涂敷黑漆、阳极氧化黑化、化学镀黑化等；不同加工工艺所得表面黑化层的厚度不同、粗糙度不同、与基地的附着牢固度不同，特别地，对杂散辐射的抑制也不同；在先申请的专利中，中国专利公开号CN111637977A，专利技术名称为一种红外探测器冷屏自动发黑装置、发黑方法，其公开了：通过固定支架来固定转动器，并通过转动器的转动带动悬挂架上的产品进行发黑处理，以改善发黑工艺不稳定性的技术特征，其发黑方法为阴极电泳发黑法，是用电极将涂料漆电沉积在冷屏内表面的方法，其特点是冷屏黑化层光滑平整，黑化层与冷屏基底结合牢固度强，但相对其它冷屏黑化方法，对探测器杂散辐射的抑制效果偏低；中国专利公开号CN105486411B，专利技术名称为一种红外探测器用一体冷屏成型方法，其公开了：将冷屏消光翅片直接与冷屏主体电铸在一起，避免了二次粘接，使冷屏总体质量下降，工作更为高效的技术方案，其冷屏黑化方法也是电泳方式；现有技术中也有冷屏内腔采用铜氧化进行黑化的方法，发黑层主要成分为CuO；该工艺的优点是实施方法相对容易， 3~5微米波段镜面反射率为1~2%；存在的主要问题是： 1、发黑层批次不稳定，黑化颜色一致性易发生波动；2、黑色氧化层与基底附着性差；3、氧化层致密性低，易触碰变色，且高温除气后黑化层易变红，除气温度需保持在150℃以下。因此，寻找更佳的表面处理方法，实现冷屏内表面对探测器工作波段的入射光的低反射，具有重要应用价值。

技术实现思路

[0004]为了克服
技术介绍
中的不足，本专利技术公开了一种中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法，实现减少冷屏内表面对中波红外波段的反射率，提高红外焦平面探测器抑制光学串扰性能的目的。
[0005]为了实现所述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法，具体包括以下操作步骤：S1、对加工成型的探测器冷屏表面进行清洗，去除表面玷污，并对冷屏表面不需黑化部分采用铝箔进行包覆覆盖；
S2、将冷屏放入离子镀膜系统的真空腔内并固定，高纯InSb和高纯Sb材料分别放于离子镀膜系统的蒸发舟中，InSb：Sb的用量比为（10
‑
12）：1；S3、接上一步骤，离子镀膜系统中的背景压强抽至低于1
×
10
‑4Pa，用加热器加热冷屏，使其表面脱出吸附气体；S4、将高纯氩气通入真空腔，采用Ar离子轰击清洗；S5、调整真空度，打开蒸发电源，对蒸发舟升温至将高纯InSb融化, 再升温使高纯Sb材料融化至高纯InSb中，调整加热器将冷屏零件温度加温；调节离子镀脉冲离子源的直流脉冲偏压和脉冲占空比，并调节蒸发舟温度，蒸镀InSb薄膜作为打底层覆盖至探测器冷屏内表面；S6、提高蒸镀时真空室内Ar气体的分压强，对探测器冷屏内表面再进行一次InSb薄膜覆盖，作为InSb红外吸收层，完成InSb薄膜制备，停止InSb+Sb蒸发；S7、在InSb薄膜外部采用离子蒸镀法制备ZnS薄膜，保证所制备ZnS薄膜厚度满足中波红外单层增透膜厚度的要求；S8、离子蒸镀完毕后，对真空腔充Ar气体，并对冷屏进行高温烘烤后退火。
[0006]所述的中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法，在步骤S2中， InSb的纯度为99.9999%， Sb的纯度为99.999%。
[0007]所述的中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法，步骤S3中加热器加热温度为190
‑
210度，加热时间为30
‑
40分钟。
[0008]所述的中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法，步骤S4中将高纯氩气通入真空腔后，真空度保持在1.0
‑
3.0pa，打开灯丝电源，加直流脉冲偏压至
‑
500V，脉冲占空比设置为100%，进行Ar
+
离子轰击清洗的时间为15
‑
30min。
[0009]所述的中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法，步骤S5中调整真空度至3
×
10
‑2Pa，蒸发舟升温至530
‑
540℃将InSb融化，再升温至630
‑
640℃，将Sb融化至InSb中，调整加热器将冷屏零件温度加温至130
‑
150℃；离子镀脉冲离子源的脉冲占空比设置为50%，直流脉冲偏压调至
‑
200V，调节蒸发舟的温度使其保持蒸发速率在2
‑
20 nm/s。
[0010]所述的中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法，步骤S5中打底层的厚度100
‑
300nm，步骤S6中红外吸收层的厚度5.0
‑
8.0μm。
[0011]所述的中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法，步骤S6中提高蒸镀时Ar气体的分压强至0.5
‑
1.5 pa，维持步骤S5中直流脉冲偏压和脉冲占空比。
[0012]所述的中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法，步骤S7中，离子镀法蒸发制备ZnS薄膜的方法为：将ZnS材料放入蒸发舟升温至1100
‑
1300℃，维持步骤S5中直流脉冲偏压和脉冲占空比，制备出ZnS薄膜的厚度为0.44μm，ZnS的纯度为99.99%。
[0013]所述的中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法，步骤S8中，对真空腔充Ar气体至1.1
×
105Pa，并对冷屏进行300℃的高温烘烤，烘烤退火60
‑
70min。
[0014]由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术所述的中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法，是可以实现绕镀的离子镀膜方法，解决了冷屏内表面结构复杂，通常一般真空热蒸发或真空溅射法不能把冷屏内表面全部覆盖的难题，所制备的InSb多晶薄膜，膜/基结合力即附着力强，膜层不易脱落，能实现较好的表面覆盖。
[0015]2、本专利技术所述的中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法，通过先早在低真空度3
×
10
‑2Pa下对探测器冷屏进行InSb薄膜覆盖，实现了增加淀积薄膜与冷屏基底附着本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法，其特征是：具体包括以下操作步骤：S1、对加工成型的探测器冷屏表面进行清洗，去除表面玷污，并对冷屏表面不需黑化部分采用铝箔进行包覆覆盖；S2、将冷屏放入离子镀膜系统的真空腔内并固定，高纯InSb和高纯Sb材料分别放于离子镀膜系统的蒸发舟中，InSb：Sb的用量比为（10
‑
12）：1；S3、接上一步骤，离子镀膜系统中的背景压强抽至低于1
×
10
‑4Pa，用加热器加热冷屏，使其表面脱出吸附气体；S4、将高纯氩气通入真空腔，采用Ar离子轰击清洗；S5、调整真空度，打开蒸发电源，对蒸发舟升温至将高纯InSb融化, 再升温使高纯Sb材料融化至高纯InSb中，调整加热器将冷屏零件温度加温；调节离子镀脉冲离子源的直流脉冲偏压和脉冲占空比，并调节蒸发舟温度，蒸镀InSb薄膜作为打底层覆盖至探测器冷屏内表面；S6、提高蒸镀时真空室内Ar气体的分压强，对探测器冷屏内表面再进行一次InSb薄膜覆盖，作为InSb红外吸收层，完成InSb薄膜制备，停止InSb+Sb蒸发；S7、在InSb薄膜外部采用离子蒸镀法制备ZnS薄膜，保证所制备ZnS薄膜厚度满足中波红外单层增透膜厚度的要求；S8、离子蒸镀完毕后，对真空腔充Ar气体，并对冷屏进行高温烘烤后退火。2.根据权利要求1所述的中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法，其特征是：在步骤S2中， InSb的纯度为99.9999%， Sb的纯度为99.999%。3.根据权利要求1所述的中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法，其特征是：步骤S3中加热器加热温度为190
‑
210度，加热时间为30
‑
40分钟。4.根据权利要求1所述的中波红外焦平面探测器冷屏内表面的处理方法，其特征是：步骤S4中将高纯氩气通入真空腔后，真空度保持在1.0
‑
3.0pa，打开灯丝电源，加直流脉冲偏压至
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【专利技术属性】
技术研发人员：司俊杰，贾卫民，王三煜，王巍，王理文，苏现军，
申请(专利权)人：中航凯迈上海红外科技有限公司，
类型：发明
国别省市：