本发明专利技术公开的一种大角度多波段红外高反射膜的膜系和制备方法，利用本方法可以实现近红外和远红外光学波段宽范围大角度入射的高反射膜的膜系设计和制备工艺，提高膜层的牢固性能力，及野外恶劣环境的使用寿命。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：(1)以ZnS或石英玻璃材料为基底，用膜系设计公式计算每层膜的光学厚度值；(2)清洁被镀基底；（3）加温烘烤基底；(4)用离子源在镀膜前和镀膜过程中轰击基底；(5)将ZnSe、Al2O3和YbF3三种膜料放入旋转电子枪蒸发源坩锅中，根据上述(1)的公式顺序和厚度值用光学真空镀膜机完成镀膜；(6)退火处理。本发明专利技术解决了在红外材料ZnS基底或石英基底上使用非金属和非半导体膜层材料镀膜不牢和较难达到高反射率的工艺难题。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开的一种大角度多波段红外高反射膜的膜系和制备方法，利用本方法可以实现近红外和远红外光学波段宽范围大角度入射的高反射膜的膜系设计和制备工艺，提高膜层的牢固性能力，及野外恶劣环境的使用寿命。本专利技术通过下述技术方案予以实现：(1)以ZnS或石英玻璃材料为基底，用膜系设计公式计算每层膜的光学厚度值；(2)清洁被镀基底；（3）加温烘烤基底；(4)用离子源在镀膜前和镀膜过程中轰击基底；(5)将ZnSe、Al2O3和YbF3三种膜料放入旋转电子枪蒸发源坩锅中，根据上述(1)的公式顺序和厚度值用光学真空镀膜机完成镀膜；(6)退火处理。本专利技术解决了在红外材料ZnS基底或石英基底上使用非金属和非半导体膜层材料镀膜不牢和较难达到高反射率的工艺难题。【专利说明】
本专利技术是关于镀制光学薄膜的方法，更具体地说，本专利技术是关于ZnS或石英基底同时对近红外(激光波长1.064um)和远红外(8~12um)超宽波段大角度入射(0~43°)的高反射膜的膜系设计和工艺制备镀制方法。
技术介绍
高反射膜作为光学薄膜的一种，广泛应用于各种光学和红外元器件、太阳能电池以及大功率激光系统中。目前已有很多不同类型的高反射膜能满足光学和红外
的部分实际应用。而更广泛的实际应用对高反射膜综合性能的要求不断提高。目前公知的应用非常广泛的高反射镀膜，一般都是使用金属(如金、银、铝等)或金属与介质材料或半导体材料(如硅、锗等)来进行高反射膜的镀制。由于红外隐身条件所限，因此不能同时应用于激光和红外制导技术等特殊要求的光学设计，不能满足激光和红外制导中隐身和高反射的要求。由于上述光学波段的高反射膜不仅要求膜层要非常牢固地镀制覆盖在红外材料ZnS或石英基底上，还要求在近红外和远红外非常宽阔的范围内反射率要尽可能的高(反射率R达到90%以上)，而且使用波段的入射角指标要求达到0°~43°。然而现有技术中凡涉及红外的宽波段高反射膜可选用的红外膜料品种极少，膜系设计和工艺难度很大。现有高反射膜(反射率R≥95%)通常镀制于单点波长(如532nm或1064nm)，或几百纳米? Ium)波段范围。现有技术高反射膜由于范围不宽，则膜系设计相对层数较少，膜层不太厚(一般< lum)。镀膜工艺制备时间较短(一般I小时左右)，因而镀制的高反射膜牢固性比较容易解决。目前常规的可见光和近红外高反膜都是镀制在硬质材料基底上，膜层的设计层数较少，可用的介质膜料品种很多，可达几十种。而本专利技术要求的高反射膜可选用的膜料仅有几种，膜系设计的厚度非常厚，其高反射膜牢固的要求之高、工艺难度之大，决非目前常规高反射膜系可比拟，否则其高反射膜产品就无法在野外和空中的恶劣环境中长久使用。
技术实现思路
为了克服目前常规高反射膜镀制技术仅限于在单点波长或狭窄波长范围使用金属或金属+介质材料镀制红外宽波长范围的高反射膜的缺陷，本专利技术提供一种能够满足隐身功能的在ZnS或石英基底上镀制膜层坚硬牢固，隐身性能优良，并能在野外恶劣环境使用长久的大角度范围近红外和远红外超宽光学波段高反射膜的膜系设计和工艺制备方法。本专利技术的上述目的可以通过以下措施来达到:一种，其特征在于包括如下步骤:用膜系设计公式:计算每层膜的光学厚度值并按顺序列表格，并用下述膜系设计公式计算每层膜的光学厚度值，并按顺序列表，G/l.0M8.6103L11.6067H7.0954L12.203H10.2179L14.5858H7.382L14.4999H6.8875L14.7288H7.0563L14.8196H9.8268L12.606H13·.4108L17.5808H12.5002L15.0709H13.5084L15.0556H12.5451L16.2573H15.0726L12.5404H6.4158L1.0Ml.2L (1.3H1L) ~8 1.0Μ/Α，其中，G 为 ZnS 或石英基底，M为Al2O3膜料，H为ZnSe膜料，L为YbF3膜料，A为折射率Na=I的空气介质，膜系参考波长λ。=800_，入射角为0°~43° @1.064um & 0°~43° @8~12um ;以红外材料ZnS或石英基底作为大角度入射近红外和远红外光学波段的高反射膜膜系基底；用光学真空镀膜机按公式列表顺序和厚度值装填膜料，将与ZnS或石英基底粘接的1.0M层膜料Al2O3镀制在第一层，取上述至少三种颗粒状晶体膜料，按M、H、L膜料排布顺序依次放入可旋转的电子枪蒸发源坩锅中作为初始膜系，从单层膜开始对光学膜层进行应力匹配和粘接打底，各光学膜层膜料在电子枪高压、高温的电子束作用下，形成蒸气分子，依次附着生长在基底表面；超声波清洗镀膜基底，然后放入真空室抽真空，在真空环境下，加温烘烤镀膜基底，采用30°C起始温度，缓慢升温至230°C后保温100~120分钟，然后进入考夫曼离子源辅助蒸镀工艺，在镀膜前和镀膜过程用离子源轰击基底；让其产生的离子束轰击基底到镀膜完成。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果 (I)用本专利技术方法制备的高反射膜有很宽的多波段范围。本专利技术的高反射膜(反射率R≥95%)波段范围超过了四千纳米(>4um)且兼顾了近红外(1.064um)和远红外(8~12um)波段，解决了现有技术高反射膜波段范围窄而不能推广到远红外波长范围的不足。(2)本专利技术方法的高反射膜有很大的使用角度范围。现有R≥95%高反射膜通常为0°入射，或使用角度较小(一般0°~15°)，本专利技术方法的高反射膜使用角度为0°~43°，实际可推广到45°~50° ;且0°~43°兼容，即0°~43°都具有R ^ 95%的高反射率。(3)本专利技术解决了远红外波段超级厚度的高反射膜牢固性的工艺难题。本专利技术的高反射膜覆盖远红外波段8~12 um并兼顾近红外波段1.064um,其膜系设计厚度非常厚，达到4um以上，其镀膜工艺制备时间高达10小时以上。这样超级厚度的高反射膜要解决镀制工艺过程中的高反射率，以及产品在恶劣环境中使用的牢固性都是目前光学薄膜技术的著名难题。本专利技术采用的A、超声波清洗基底工艺；B、考夫曼离子源辅助蒸镀工艺；C、光学膜层张应力和压应力匹配工艺；D、特殊膜层粘接打底工艺；E、高温预热工艺和退火工艺等专门工艺技术，解决了上述远红外兼顾近红外超级膜厚度的高反射膜膜层牢固性的工艺难题。【具体实施方式】下面通过实施例进一步说明本专利技术。在以下实施例中， 实施例1 根据本专利技术，用光学薄膜设计软件(TFCal C )设计符合本专利技术技术指标要求的最优化膜系。以经过光学加工的ZnS或石英为基底在其表面镀膜，用膜系设计公式:G/1.0M 8.6103L 11.6067H 7.0954L 12.203H 10.2179L 14.5858H 7.382L 14.4999H6.8875L 14.7288H 7.0563L 14.8196H 9.8268L 12.606H 13.4108L 17.5808H 12.5002L15.0709H 13.5084L 15.0556H 12.5451L 16.2573H 15.0726L 12.5404H 6.4158L 1.0M1.2L(1.3HlLr8 1.0Μ/Α，计算每层膜的光学厚度值本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大角度多波段红外高反射膜系的制备方法，其特征在于：用膜系设计公式：计算每层膜的光学厚度值并按顺序列表格，并用下述膜系设计公式计算每层膜的光学厚度值，并按顺序列表，G/1.0M8.6103L11.6067H7.0954L12.203H10.2179L14.5858H7.382L14.4999H6.8875L14.7288H7.0563L14.8196H9.8268L12.606H13.4108L17.5808H12.5002L15.0709H13.5084L15.0556H12.5451L16.2573H15.0726L12.5404H6.4158L1.0M1.2L(1.3H1L)^8?1.0M/A，其中，G为ZnS或石英基底，M为Al2O3膜料，H为ZnSe膜料，L为YbF3膜料，A为折射率NA=1的空气介质，膜系参考波长λc=800nm，入射角为0°～43°@1.064um?&?0°～43°@8～12um；以红外材料ZnS或石英基底作为大角度入射近红外和远红外光学波段的高反射膜膜系基底；用光学真空镀膜机按公式列表顺序和厚度值装填膜料，将与ZnS或石英基底粘接的1.0M层膜料Al2O3镀制在第一层，取上述至少三种颗粒状晶体膜料，按M、H、L膜料排布顺序依次放入可旋转的电子枪蒸发源坩锅中作为初始膜系，从单层膜开始对光学膜层进行应力匹配和粘接打底，各光学膜层膜料在电子枪高压、高温的电子束作用下，形成蒸气分子，依次附着生长在基底表面；超声波清洗镀膜基底，然后放入真空室抽真空，在真空环境下，加温烘烤镀膜基底，采用30℃起始温度，缓慢升温至230℃后保温100～120分钟，然后进入考夫曼离子源辅助蒸镀工艺，在镀膜前和镀膜过程用离子源轰击基底；让其产生的离子束轰击基底到镀膜完成。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王平秋，祝冰，张玉东，代礼密，于清，杨柳，林莉，梁志，许鸿，
申请(专利权)人：西南技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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