基于钛合金基底的吸收/渐变窄带负滤光膜的镀制方法与流程

1.本发明属于光学零件薄膜制造技术领域，具体涉及一种基于钛合金基底的吸收/渐变窄带负滤光膜的镀制方法。


背景技术：

2.平视显示器能将飞行参数、瞄准攻击、自检测等信息，以图像、字符的形式，通过光学部件投射到座舱正前方组合玻璃的光/电显示装置上。使飞行员可以在几乎不改变眼睛焦距的情况下随时观察飞行参数等，防止产生视觉中断，导致反映迟缓、操作失误等现象。
3.其中钛合金反射镜在平视显示器中起到折转光路，反射像源发出的绿色光，参与系统成像的作用。同时高空中太阳辐射极其强烈，若不对太阳杂光进行吸收抑制，太阳光进入平视显示器中可产生严重的眩光效应，影响飞行员的飞行安全。
4.现有反射镜采用钛合金作为基底，在表面烧结光学k9玻璃，对玻璃进行抛光形成镜面，这种制作方法的缺陷是价格昂贵、良品率较低，且玻璃反射面容易磕碰，光学零件表面一旦崩边就面临报废。
5.通过在钛合金基底表面镀制吸收/渐变窄带负滤光膜，旨在解决钛合金基底与窄带负滤光膜层附着差、钛合金基底无法吸收太阳杂光的难题，即可实现对像源绿光的反射，又可实现对太阳杂光的有效吸收。同时，掌握此加工技术可以有效提高加工效率，减少大量加工成本，具有可观的经济效益。
6.现有反射膜层技术在零件表面镀制金属反射膜，这种反射膜的缺点是反射波段不能选择，对可见光、近红外等宽波段均进行反射，无法适应显示系统中只反射544nm绿光波段的要求，无法对太阳杂光进行有效吸收。


技术实现要素：

7.要解决的技术问题：
8.为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于钛合金基底的吸收/渐变窄带负滤光膜的镀制方法，采用电子束蒸发在钛合金基底表面蒸镀一层吸收层，再利用电子束蒸发在吸收层上沉积一层窄带负滤光膜层；将吸收膜层与窄带负滤光膜层复合制备，解决了窄带负滤光膜层与钛合金基底不匹配/附着力差的难题，解决了显示光源波段高反射和杂光波段吸收难以兼顾的难题，实现了基于钛合金基底表面的吸收/渐变窄带负滤光膜的沉积；提高了钛合金基底反射镜的快速研制，拓宽了钛合金基底反射镜的使用范围。
9.本发明的技术方案是：一种基于钛合金基底的吸收/渐变窄带负滤光膜的镀制方法，其特征在于具体步骤如下：
10.步骤一：在钛合金基底上镀制吸收层；
11.a.采用酒精和乙醚的混合液浸湿无尘软布擦洗钛合金基底，以去除表面杂物、油污和辅料；
12.b.将钛合金基底放置真空室，抽真空至3
×
10-3
pa；
13.c.用aps离子源轰击钛合金基底5～8分钟；
14.d.首先在轰击后的钛合金基底蒸镀吸收层铬cr，层数为1-4层；然后再蒸镀吸收层氧化钽ta2o5，层数为1-4层；得到吸收层的总层数为2-6层；
15.e.真空室冷却至室温后，取出镀有吸收层的钛合金基底；
16.步骤二：在镀有吸收层的钛合金基底表面镀制窄带负滤光膜层；
17.a.首先在镀有吸收层的钛合金基底表面蒸镀介质层二氧化硅sio2，层数为10-30层；然后再蒸镀介质层氧化钽ta2o5，层数为10-30层；得到窄带负滤光膜层的总层数为20-50层；
18.b.真空室冷却至室温后，取出镀有吸收/渐变窄带负滤光膜的钛合金基底，镀膜后形成钛合金反射镜，该钛合金反射镜具有sub|(hm)m(hl)n膜系，其中sub代表基底，m代表金属铬，h代表氧化钽，l代表二氧化硅，m、n分别代表组系数。
19.本发明的进一步技术方案是：所述步骤一中，铬层蒸镀时真空室压强2
×
10-3
pa，蒸发速率为0.1nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，每层厚度为5nm～60nm。
20.本发明的进一步技术方案是：所述步骤一中，氧化钽层蒸镀时真空室压强1
×
10-2
pa，蒸发速率为0.3nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，每层厚度为5nm～100nm。
21.本发明的进一步技术方案是：所述步骤二中，蒸镀时真空室压强1
×
10-2
pa，蒸发速率为0.7nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为50nm～200nm。
22.本发明的进一步技术方案是：所述步骤二中，蒸镀时真空室压强1
×
10-2
pa，蒸发速率为0.3nm/s，膜层厚度采用光控法监控，厚度为50nm～200nm。
23.有益效果
24.本发明的有益效果在于：本发明通过采用吸收层、窄带负滤光膜层的复合设计，同时对各镀层的层数进行了限定，既提高钛合金基底在绿光波段的反射率，又能吸收绿光之外的其它可见光杂光。采用电子束蒸发在钛合金基底表面蒸镀吸收膜层，再利用电子束蒸发在吸收层上沉积窄带负滤光膜层。解决了窄带负滤光膜层与钛合金基底不匹配/附着力差的难题，解决了显示光源波段高反射和杂光波段吸收难以兼顾的难题。采用本发明镀制的基于钛合金基底的吸收/渐变窄带负滤光膜在544nm绿光波段的平均反射率r＝95％；在可见光400nm-700nm的其他波段，平均反射率r≤10％，吸收率≥90％。本发明的基于钛合金基底的吸收/渐变窄带负滤光膜的环境与可靠性均满足光学薄膜国家军用标准。
具体实施方式
25.下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
26.本发明在钛合金反射镜表面镀制的的吸收/渐变窄带负滤光膜的镀制方法，包括以下步骤：
27.(1)在钛合金基底上镀制吸收层。
28.a.采用酒精和乙醚的混合液浸湿无尘软布擦洗钛合金基底，以去除表面杂物、油污和辅料；
29.b.将钛合金基底放置真空室，抽真空至3.0
×
10-3
pa；
30.c.用离子源轰击钛合金基底7分钟；
31.d.蒸镀吸收层铬(cr)，铬层蒸镀时真空室压强1.0
×
10-3
pa，蒸发速率为0.1nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，每层厚度为5nm～60nm，共1-3层；
32.e.蒸镀吸收层氧化钽(ta2o5)，氧化钽层蒸镀时真空室压强1
×
10-2
pa，蒸发速率为0.3nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，每层厚度为5nm～100nm，共1-3层；
33.f.真空室冷却至室温后取出镀有吸收层的钛合金基底，总层数为4层。
34.(2)在镀有吸收层的钛合金反射镜表面镀制窄带负滤光膜层。
35.a.蒸镀介质层二氧化硅(sio2)，蒸镀时真空室压强1
×
10-2
pa，蒸发速率为0.7nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为50nm～200nm，共15-25层。
36.b.蒸镀介质层氧化钽(ta2o5)，蒸镀时真空室压强1
×
10-2
pa，蒸发速率为0.3nm/s，膜层厚度采用光控法监控，厚度为50nm～200nm，共15-25层。
37.c.真空室冷却至室温后取出镀有吸收/渐变窄带负滤光膜的钛合金基底，窄带负滤光膜总层数为30-40层，镀膜后形成钛合金反射镜，该钛合金反射镜具有sub|(hm)m(hl)n膜系，其中sub代表基底，m代表金属铬，h代表氧化钽，l代表二氧化硅，m、n分别代表组系数。
38.实施例1
39.镀制的基于钛合金反射镜基底的吸收/渐变窄带负滤光膜在544nm绿光波段的平均反射率r＝95％；在可见光400nm-700nm的其他波段，平均反射率r＝8％，吸收率＝92％；本发明的基于钛合金基底的吸收/渐变窄带负滤光膜的环境与可靠性均满足光学薄膜国家军用标准。
40.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。