[发明专利]红外光学窗口用DLC/BP增透保护膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于薄膜技术领域，涉及一种红外光学窗口用DLC/BP增透保护膜的构成及其制备方法。

背景技术

红外光学窗口是红外系统中不可缺少的部件，其功能是保证系统在使用环境中能够正常稳定的工作。在某些应用领域，如高马赫数飞机用红外窗口，由于飞行速度高，因此环境中的雨滴、砂粒等颗粒会对窗口表面产生比较大的冲击，但受材料固有性质的限制，某些窗口材料本身无法满足上述使用要求，其表面需要涂覆保护膜以提高其抗雨蚀、砂蚀的能力。

BP具有硬度高，耐磨损、化学性能稳定、抗雨蚀砂蚀能力强、红外光学性能优良等特点，非常适合用作红外光学窗口的保护膜层，但由于BP膜的折射率比较高，在窗口上沉积单层BP膜后会有比较大的光反射损失，而如果在BP膜上再沉积一层DLC膜，则会大大降低光的反射损失，达到对窗口既具有保护作用，又起到增透作用。

美国专利文件(U.S.Patent 5,007,689 C.J.Kelly，K.L.Lewis)C.J.Kelly等曾报导过将BP膜用作红外光学窗口的保护膜，专利公开了几种以DLC膜为最外层、以BP膜为次外层的多层保护膜系的结构，以及BP膜的制备工艺参数。

上述专利提供的保护膜系结构与本发明不同，且公开的制备方法存在以下问题：(1)BP膜内应力及与基体的附着力和射频功率关系密切，射频功率小时内应力小但附着力差，射频功率大时附着力高但内应力大，因此单一射频功率沉积的BP膜二者难以兼顾；(2)制备的BP膜表面存在严重的失磷现象(K.L.Lewis，C.J.Kelly，and B.C.Monachan，Recent progress in the development of boronphosphide as a robust coating material for infra-red transparencies，SPIEvol.1112，407 1989.)，而BP的性能受成分的影响很大，因此制备的BP膜成分不均匀，性能不稳定，制备工艺可控性差；(3)并未公开在BP膜上沉积DLC膜的制备工艺，事实上采用传统的DLC沉积方法在BP膜上沉积的DLC膜，和BP膜之间的附着力非常差，无法满足使用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种红外光学窗口用DLC/BP增透保护膜及其制备方法，在光学窗口表面沉积该膜系后，对窗口有增透作用，并可显著提高其表面硬度、改善其耐磨性和防腐蚀性，提高其抗雨蚀、砂蚀及盐雾腐蚀的能力，保证其在恶劣工作环境下正常工作。本发明提供的制备工艺，解决了BP膜与基体、DLC膜与BP膜附着力差的问题，制备的BP膜成分均匀、内应力小。

本发明的目的是这样实现的：

红外光学窗口用DLC/BP增透保护膜，包括基片，其特征是在基片表面顺次沉积有BP膜和DLC膜。

红外光学窗口用DLC/BP增透保护膜，所述的保护膜以4μm为中心波长，应用于3～5μm波段，其结构为：在窗口基片表面顺次沉积BP膜和DLC膜，BP膜的折射率约为3，光学厚度可在1～120μm之间变化，DLC膜的折射率约为2，光学厚度约为1μm。

红外光学窗口用DLC/BP增透保护膜，所述的保护膜以9.5μm为中心波长，应用于8～12μm波段，其结构为：在窗口基片表面顺次沉积BP膜和DLC膜，BP膜的折射率约为3，光学厚度可在2.4～120μm之间变化，DLC膜的折射率约为2，光学厚度约为2.4μm。

本发明所说的光学厚度是指薄膜的几何厚度与折射率的乘积。

本发明所说的增透保护膜既可以是单面双层膜也可以是双面双层膜。

本发明所说的红外光学窗口，其基片材料可以为ZnS、ZnSe、Ge、Si、SiO₂及As₂S₃、KCl、CaF₂等，其形状可以为平板形、球冠形及其它复杂形状。

在红外光学窗口表面制备本发明的DLC/BP红外光学增透保护膜后，可以对窗口本身起到很好的保护效果，同时又对窗口有增透作用。

红外光学窗口用DLC/BP增透保护膜的制备方法，其特征是包括以下步骤：

1)对基片抛光面进行清洗预处理：将基片放置在酒精中进行超声波清洗8-12分钟，然后用去离子水反复冲洗后吹干；

2)在基片表面沉积BP膜；

3)在BP膜上沉积DLC膜。

所述步骤(1)对基片抛光面进行清洗预处理时，