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带通滤光片的镀制及抗辐照性能研究

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 膜系设计基本理论

1.3 带通滤光片

1.4 光学薄膜淀积技术

1.5 光学薄膜性能

1.6 光学薄膜带电粒子辐照效应

1.7 本文主要研究内容

第2章 试验方案及表征手段

2.1 电子束真空镀膜设备

2.2 薄膜制备

2.3 辐照设备

2.4 光学薄膜性能表征

第3章 膜系设计与优化

3.1 膜系设计软件

3.2 膜系设计

3.3 膜系结构优化

3.4 本章小结

第4章 镀膜工艺研究

4.1 沉积温度对单层膜MgF2的影响

4.2 沉积温度对单层膜ZnS的影响

4.3 本章小结

第5章 带通滤光片抗辐照性能表征

5.1 带通滤光片的镀制

5.2. 抗辐照性能评价

5.3 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢

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摘要

本文利用膜系设计软件Analyst设计出400-800nm波段高透过两侧宽截止的带通滤光片,带通滤光片采用双截止组合结构即分别在基底两侧镀制长波通滤光膜和短波通滤光膜,采用的高低折射率膜材分别为ZnS和MgF2。
  分析不同沉积温度(50℃、100℃、200℃、250℃、300℃)对单层薄膜MgF2和ZnS结构和表面形貌的影响规律,发现两种膜材都有择优取向,择优取向分别为晶面(110)和(111)。250℃镀制的MgF2薄膜晶粒尺寸、表面粗糙度、表面孔隙面积和、微观应力都不是很高,而且粒子尺寸和孔径都是最小的,综合考虑认为膜材MgF2的最佳沉积温度为250℃;对于ZnS薄膜尽管250℃时晶粒尺寸、粒子尺寸、孔隙总面积都是各个沉积温度中最大的,但是此温度下择优取向晶面(111)峰强度最高,薄膜择优生长饱和达到稳定状态,故选取250℃为镀制ZnS薄膜的最佳沉积温度。300℃镀制的ZnS薄膜各个参数都骤降,可能与ZnS蒸镀机理有关,通常ZnS先分解成Zn和S,沉积到基底上再化合成ZnS。根据光学薄膜元件环境适应性试验方法GB/T-26331-2010对250℃镀制MgF2和ZnS薄膜机械性能进行评价,发现MgF2薄膜与基底结合强度高而且耐摩擦性能比较好,可以镀制到多膜系最外层起到保护层作用;而ZnS膜层与基底间结合强度也高但是耐摩擦性能较差,应尽量避免将ZnS薄膜镀制到整个膜系的最外层。
  在电子束真空镀膜设备ORTUS-700上采用膜材MgF2和ZnS最佳沉积温度250℃镀制出透过率谱形与理论计算基本相同,但通带宽度和透过率仍有一定差距的带通滤光片。考虑到带通滤光片空间中的广泛应用,进行了1MeV电子辐照试验,辐照后带通滤光片被染色以及光学透过率发生降低,经过分析透过率降低主要是基底玻璃导致的。基底两侧分别镀制长波通滤光膜和短波通滤光膜的带通滤光片相比基底玻璃抗辐照性能提高好多。

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