一种锗基底8-12um红外波段窗口片及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种锗基底8-12um红外波段窗口片，其特征在于：所述窗口片以单晶锗为基底，基底的正反两面均镀有相同的红外增透膜系结构；正反面的红外增透膜膜系结构均为：基底/0.281h/0.475m/0.4641h/0.644m/0.578l/0.126n/空气；式中，h表示一个λ0/4光学厚度的ge膜层；m表示一个λ0/4光学厚度的znse膜层；l表示一个λ0/4光学厚度的ybf3膜层；n表示一个λ0/4光学厚度的zns膜层，λ0为中心波长，h、m、l和n前的数字均为膜层的厚度比例系数；其中，锗基底的厚度为2-3mm。2.一种锗基底8-12um红外波段窗口片的制备方法，其特征在于：该方法包括：步骤一：基片准备：将锗基片擦拭干净后装入镀膜机中；步骤二：镀前准备：将镀膜材料分别加入钼舟和坩埚中，将镀膜机室体内加热、恒温、抽真空，将坩埚内的膜料手动预熔到熔融状态，其中，恒温温度为130-150℃，恒温时间为20-30min；步骤三：镀膜：采用电阻加热蒸发与阻电子束蒸发结合的方法进行真空蒸镀，镀膜温度为130-150℃，镀膜过程中膜层沉积速率及膜层厚度采用石英晶体控制仪控。3.根据权利要求2所述的一种锗基底8-12um红外波段窗口片的制备方法，其特征在于：步骤三中，开始镀膜前使用霍尔离子源对锗基片进行清洁，清洁时间为400-600s，其中离子源阳极电压为100v，阳极电流为0.7a，发射级电流为1.2a。4.根据权利要求2所述的一种锗基底8-12um红外波段窗口片的制备方法，其特征在于：步骤三中，蒸镀过程中使用霍尔离子源助镀，其中离子源阳极电压为80v，阳极电流为0.5a，发射级电流为1a。5.根据权利要求2或4所述的一种锗基底8-12um红外波段窗口片的制备方法，其特征在于：步骤三中，蒸镀结束后使用霍尔离子源对膜层表面进行轰击，其中离子源阳极电压为80v，阳极电流为0.5a，发射级电流为1a。6.根据权利要求2所述的一种锗基底8-12um红外波段窗口片的制备方法，其特征在于：步骤二中，zns和znse膜料置于钼舟中进行电阻加热蒸发，ge膜料和ybf3膜料置于坩埚中进行电子束蒸发。7.根据权利要求6所述的一种锗基底8-12um红外波段窗口片，其特征在于：步骤三中，zns膜层采用电阻加热蒸发的方式进行蒸镀，其中阻蒸电流为550-600a，zns膜层沉积速率为0.8-1nm/s。8.根据权利要求6所述的一种锗基底8-12um红外波段窗口片的制备方法，其特征在于：步骤三中，ge膜层采用电子束蒸发的方式进行蒸镀，其中电子束流为180-200ma，ge膜层沉积速率为0.3-0.4nm/s，ge膜料蒸镀时电子束光斑直径为2-3mm。9.根据权利要求6所述的一种锗基底8-12um红外波段窗口片的制备方法，其特征在于：步骤三中，ybf3膜层采用电子束蒸发的方式进行蒸镀，其中电子束流为40-50ma，ybf3膜层沉积速率为0.8-1nm/s，ybf3膜料蒸镀时电子束光斑直径为18-20mm。10.根据权利要求6所述的一种锗基底8-12um红外波段窗口片的制备方法，其特征在于：步骤三中，znse膜层采用电阻加热蒸发的方式进行蒸镀，其中阻蒸电流为400-500a，
znse膜层沉积速率为0.5-0.7nm/s。11.根据权利要求2所述的一种锗基底8-12um红外波段窗口片的制备方法，其特征在于：步骤二中，在每层膜料蒸镀前，均需要在镀膜机中进行镀前预熔，各层膜料均分为三个梯度进行，其中zns膜料熔料时的电阻电流和时间依次为350a-120s、500a-130s、600a-150s，ge膜料熔料时的电子束电流和时间依次为100ma-30s、170ma-30s、200ma-30s，ybf3膜料熔料时的电子束电流和时间依次为20ma-30s、40ma-30s、50ma-30s，znse膜料熔料时的电阻电流和时间依次为350a-120s、400a-130s、450a-150s。

技术总结
本发明涉及一种锗基底8-12um红外波段窗口片及其制备方法，属于红外光学领域。所述窗口片以单晶锗为基底，基底的正反两面均镀有相同的红外增透膜系结构；正反面的红外增透膜膜系结构均为：基底/0.281Ge/0.475ZnSe/0.4641Ge/0.644ZnSe/0.578YbF3/0.126ZnS/空气。根据光的干涉相消和干涉相长的原理，使用多层膜结构可以使光的干涉相长达到最大，进而最大化的提高镀膜镜片的透过率。在透过率方面，由于Ge、YbF3、ZnS等镀膜材料在该透光波段内均存在吸收，同时各膜层之间的张压应力也对波段内的光存在吸收，本发明将有吸收的膜层厚度降至最低同时在第二层和第四层镀膜采用透光性能更加完善的ZnSe材料，以此提高透过率，并在镀膜过程中采用离子源助镀及离子源镀前、镀后轰击的方式来降低膜层应力以减少吸收提高透过率的同时增强膜层强度。高透过率的同时增强膜层强度。


技术研发人员：崔丁方 钱海东 陈琳 杨康 李俊仪 王博文 姜俊 王爽 刘勇
受保护的技术使用者：云南驰宏国际锗业有限公司
技术研发日：2021.12.10
技术公布日：2022/3/18