[发明专利]一种光学器件镜头表面用防尘膜

说明书

本发明公开了一种光学器件镜头表面用防尘膜，该防尘膜包括通过化学刻蚀法、颗粒侵蚀法或者激光刻蚀法设于光学器件镜头表面的微织构层，所述微织构层是由多个以规则排列或交叉错排方式间隔排布在光学器件镜头表面的微织构单元组成的；所述微织构层上通过真空镀膜法、化学气相沉积法或溶胶‑凝胶法涂覆有增透耐磨层或复合涂层。该防尘膜在实现防灰尘沉积功能的同时还能保证透光率、抵抗一定程度下的微颗粒碰撞损伤，耐久性较高，使用寿命较长。

技术领域

本发明涉及光学器件表面防尘技术领域，具体的说是一种光学器件镜头表面用防尘膜。

背景技术

月球作为近地空间外唯一大型天体，具有丰富的各类矿产资源和能源资源，开发经济价值极大，世界各国相继开展月球探测活动，其中释放月球表面探测器开展考察、收集和分析月表样品是目前月球探测的主要手段，光学器件作为月球探测器的重要组成部分，在月表考察和收集活动中起着重要作用，但月球表面环境复杂，探月活动面临各种严酷考验，尤其是月尘效应，月尘粒径大多小于100μm，而月表悬浮颗粒的直径更是小于20μm，月球车在月面行走时速度通常较低，这些微小的月尘颗粒极易与光学器件表面发生低速碰撞从而导致月尘在光学器件表面沉积，造成严重影响，如月尘沉积在光伏电池表面，会直接影响系统的聚光率，降低太阳能光伏发电效率，月尘沉积在光学镜片表面不仅阻挡视线，还会降低透光率和清晰度，影响拍摄的成像质量，甚至造成器件损坏失效，无法正常使用等问题，因此光学器件表面防尘对探月活动顺利进行具有重要意义。

针对月尘沉积问题，目前已提出各种相应的防尘技术抑制或清除月尘附着，如机械振动除尘法、喷气除尘法、电帘除尘法以及物理遮挡等，但机械振动除尘法和喷气除尘法都需要附加装置，增加了探测器重量，同时需要能量消耗，且清洁效果不佳，除尘后灰尘也极易再次沉积；电帘除尘法除尘效果较好，但需要保持部件表面的持续充电，消耗大量电能，能量损耗严重；物理遮挡技术大多通过设置透明防尘罩来防尘灰尘在光学器件表面沉积，但由于防尘罩本身也可能沉积灰尘，故防尘效果也不佳；受荷叶、沙漠甲虫背部、蝴蝶翅膀和水稻叶等动植物表面的自清洁作用启发，表面微结构技术由于简单、轻质、无能源消耗、适应性强等优势具有广泛的应用前景，通过构造合适的微观形貌以改变固体表面的物理结构，达到自清洁的目的，常用的构造表面微观形貌的方法有模板法、刻蚀法、表面等离子体处理法、相分离法、静电纺丝法等，相关实验证明，微纳米尺度的阵列结构具有良好的防尘效果，但同时也会影响透光率，并且制备工艺技术的限制使得微观结构表面较粗糙，面临着透光率降低以及表面微结构在月尘颗粒持续冲击下快速磨损，失去自清洁能力等问题，耐久性不高和环境适应性差是表面微结构技术应用于光学器件表面防尘的主要问题所在。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种主要针对微米级或亚微米级颗粒易沉积问题的光学器件镜头表面用防尘膜，该防尘膜在实现防灰尘沉积功能的同时还能保证透光率、抵抗一定程度下的微颗粒碰撞损伤，耐久性较高，使用寿命较长。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种光学器件镜头表面用防尘膜，所述防尘膜包括通过化学刻蚀法、颗粒侵蚀法或者激光刻蚀法设于光学器件镜头表面的微织构层，所述微织构层是由多个以规则排列或交叉错排方式间隔排布在光学器件镜头表面的微织构单元组成的；所述微织构层上通过真空镀膜法、化学气相沉积法或溶胶-凝胶法涂覆有增透耐磨层或复合涂层。

进一步地，所述微织构单元为圆柱形、方柱形或正六边柱形；微织构单元的最大截面尺寸d为5~8μm，高度H满足H=(0.6~1.5)×d，相邻两个微织构单元的间距L满足L=(0.6~1.5) ×d。

进一步地，所述增透耐磨层的厚度为50nm~200nm。

进一步地，所述复合涂层包括n层增透涂层和一层涂覆于最外侧增透涂层上的耐磨防静电涂层，其中n=1或2。

进一步地，当n=1时，增透涂层的折射率为1.2~2.4，增透涂层的厚度h1为50nm~200nm，耐磨防静电涂层的厚度h2满足h2=h1/2。