5.25微米波长的窄带红外滤光片制造技术

本专利公开了一种5.25微米窄带红外滤光片，它以三氧化二铝晶体为基底，硒化锌及碲化铅为膜层材料，采用真空薄膜沉积方法制备。主膜系采用多半波、高级次间隔层膜系结构，配合高截止深度截次峰膜系，具有良好的抑制其他气体干扰效果。该滤光片是红外一氧化氮红外分析仪器的关键部件，适用于批量生产。产品光学性能及膜层的物理强度满足实际使用要求，适合于环保及石化等领域微量一氧化氮气体分析仪器使用。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利涉及一种窄带滤光片光学元件，具体涉及一种中心波长为5.25微米的窄带红外滤光片，它专用于红外气体分析仪器。
技术介绍
一氧化氮红外光学分析仪器应用广泛，检测气体含量具有实时、连续和可靠的特点。但目标气体中通常一氧化氮含量低，红外特征吸收峰较弱，测量困难。因此，目前国内外较多采用化学法和薄膜热敏探测法，存在探测器寿命短或成本高等问题。作为一氧化氮红外分析仪器的核心部件，新型5.25微米波长窄带红外滤光片可增加滤光片对一氧化氮的分辨能力，提高一氧化氮红外光学分析仪器探测精度。本专利通过设计、试验，针对一氧化氮红外吸收光谱，研制出一种中心波长为5.250微米红外窄带滤光片，它以三氧化二铝晶体为基底，硒化锌及碲化铅为膜层材料，采用真空薄膜沉积方法制备。膜系结构为多半波、高级次间隔层及高截止深度截次峰膜系，具有良好的抑制其他气体干扰性能(截止区域TMAX＜0.05％)。产品光学性能及膜层的物理强度满足实际使用要求，适合于环保及化工等领域微量一氧化氮气体分析仪器使用。理论设计滤光片波形系数为1.50，滤光片带宽0.14微米，透过率80％，中心波长定位5.250微米。本专利5.25微米波长窄带红外滤光片除主峰通带外，全光谱区域全截止，能有效提高分析仪器对一氧化氮气体的分辨率。
技术实现思路
本专利的目的是提供一种中心波长为5.25微米波长窄带红外滤光片。本专利通过以下技术方案实现：1、用直径为12毫米、厚度为0.5毫米三氧化二铝晶体作基板2，其表面光圈N＜3，局部光圈ΔN＜0.4，上下两表面间不平行度θ＜1’，表面光洁度B＝III；2、镀膜材料选择硒化锌和碲化铅，在基板的正面及反面上分别蒸镀多层干涉薄膜。3、正面膜系1采用：Ns|H2L(2LHLHLH2L)22LH(LHL)5|No；反面膜系3：Ns|L[0.412(0.5LH0.5L)]6[0.583(0.5LH0.5L)]6HL|No；膜系中的符号含义分别为：Ns表示基板2，No表示空气，L表示厚度为λ0/4硒化锌膜层，H表示厚度为λ0/4碲化铅膜层，中心波长λ0＝5.250微米，H、L前的0.5以及膜堆前的0.412、0.583数字为膜层的厚度系数，膜堆上的指数为膜堆镀膜的周期数。本专利有如下有益的效果：1.滤光片达到优良的技术指标，具有中心波长为5.250微米的窄带透过光谱，透射带的上升沿和下降沿陡峭，波形矩形度好，截止区域内截止深度小于0.05％。采用这一特-->定的滤光片可以起到限制光谱范围，抑制背景干扰，减少其它气体干扰，提高目标气体的分辨率。2.本专利滤光片工艺简单，已形成批量生产，滤光片性能稳定，满足高精度一氧化氮红外气体分析仪器的性能要求。3.针对一氧化氮特征吸收光谱微弱，通过测量采样气体对5.250微米处一定宽度红外光谱的衰减数值。配合分析仪器，最低可测量6.7mg/m3一氧化碳气体的含量，适用于环保及化工等领域红外气体分析仪器使用。附图说明图1为5.25微米波长窄带红外滤光片正面及反面膜层排列示意图，其中1为正面膜系，2为基板，3为反面膜系。图2为本专利产品光谱透过率与波长关系的实例曲线。具体实施方式由于本专利滤光片采用结构为多半波、间隔层高级次膜系，提高了通带矩形度，压窄通带宽度以增加对一氧化氮气体分辨率。选用高折射率窄禁带碲化铅材料，利用其本征吸收特性截除小于4.0微米的次峰，并增加截止深度。选用厚度为0.5毫米，表面抛光的三氧化二铝晶体作基板，截除滤光片7.7微米后次峰。正面膜层及反面层分别通过真空镀膜实现，将硒化锌和碲化铅膜料交替蒸镀在基片的二个面上(附图1)。为了有效获取一氧化氮气体浓度参数，滤光片中心波长的定位精度要求小于0.2％，采用反射率监控精度高于0.1％的红外自动监控系统进行膜厚监控。采用反射式奇级次间接直控光电法，层与层具有良好的补偿效应，实现制备5.250微米波长窄带红外滤光片。采用PrkinElmer Spectrum GX型傅立叶变换光谱仪测试，本滤光片最终性能结果如下(曲线见图2)：1.中心波长λ0＝5.250微米。2.半宽度Aλ0.5＝0.14微米。3.波形系数Δλ0.1/Δλ0.5＝1.5。4.峰值透过率T＝82％。5.短波、长波非工作波段区域次峰全部截止，TC＜0.05％。-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种中心波长为５．２５微米的窄带红外滤光片，它由正面膜系（１）、基板（２）和反面膜系（３）组成，其特征在于：所述的基板（２）采用厚度为０．５毫米三氧化二铝晶体，其表面平面度为光圈Ｎ＜３，局部光圈ΔＮ＜０．４，表面光洁度Ｂ＝ＩＩＩ，上下两表面间不平行度θ＜１’；所述的正面膜系（１）为：Ｎｓ｜Ｈ２Ｌ（２ＬＨＬＨＬＨ２Ｌ）２２ＬＨ（ＬＨＬ）５｜Ｎｏ；所述的反面膜系（３）为：Ｎｓ｜Ｌ［０．４１２（０．５ＬＨ０．５Ｌ）］６［０．５８３（０．５ＬＨ０．５Ｌ）］６ＨＬ｜Ｎｏ；膜系中：Ｎｓ表示基板（２），Ｎｏ表示空气，Ｌ表示厚度为λ０／４硒化锌膜层，Ｈ表示厚度为λ０／４碲化铅膜层，中心波长λ０＝５．２５０微米，Ｈ、Ｌ前的０．５以及膜堆前的０．４１２和０．５８３数字为膜层的厚度系数，膜堆上的指数为膜堆镀膜的周期数。

【技术特征摘要】
1.一种中心波长为5.25微米的窄带红外滤光片，它由正面膜系(1)、基板(2)和反面膜系(3)组成，其特征在于：所述的基板(2)采用厚度为0.5毫米三氧化二铝晶体，其表面平面度为光圈N＜3，局部光圈ΔN＜0.4，表面光洁度B＝III，上下两表面间不平行度θ＜1’；所述的正面膜系(1)为：Ns|H2L(2LHLHLH2L)22LH(LHL)5|No；所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张麟，黄春，倪榕，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：实用新型
国别省市：31