【摘要】：日盲紫外探測(cè)系統(tǒng)與常規(guī)探測(cè)系統(tǒng)相比,憑借其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、虛警率低、靈敏度高、隱蔽性強(qiáng)等獨(dú)特優(yōu)勢(shì),已引起光學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。該探測(cè)技術(shù)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量和分辨率要求非常嚴(yán)格,光譜限制條件十分苛刻,因此光學(xué)薄膜技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)。紫外波段可使用的材料有限,絕大部分材料本身對(duì)光譜有吸收,且沉積工藝復(fù)雜,由于膜層厚度較薄,膜厚控制誤差較大,對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備控制精度要求很高,所以給紫外光學(xué)薄膜的設(shè)計(jì)和制備帶來(lái)了一定的困難,這也是限制日盲紫外探測(cè)技術(shù)發(fā)展的主要原因。本課題在“十二五”計(jì)劃“紫外信號(hào)XXXX技術(shù)”的支持下,對(duì)相關(guān)探測(cè)系統(tǒng)中光學(xué)薄膜進(jìn)行深入研究,具體研究?jī)?nèi)容如下。(1)對(duì)薄膜材料和基底材料的特性進(jìn)行研究,針對(duì)紫外波段可用的材料少、易吸收、內(nèi)應(yīng)力大、折射率匹配等問(wèn)題,通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)紫外薄膜材料進(jìn)行篩選,根據(jù)實(shí)測(cè)的光譜曲線,采用包絡(luò)法分別計(jì)算模擬,獲得紫外波段薄膜材料的光學(xué)常數(shù)。(2)針對(duì)日盲紫外系統(tǒng)探測(cè)的技術(shù)要求,設(shè)計(jì)四種膜系結(jié)構(gòu),包括紫外增透膜、干涉截止濾光膜、F-P帶通濾光膜以及誘導(dǎo)透射濾光膜�；诠鈱W(xué)薄膜的設(shè)計(jì)理論,結(jié)合實(shí)驗(yàn)設(shè)備的具體情況,借助Macleod、TFC等膜系設(shè)計(jì)軟件,通過(guò)對(duì)膜層厚度、迭代層數(shù)、敏感度、匹配導(dǎo)納等一系列參數(shù)的分析,并對(duì)膜厚誤差進(jìn)行模擬和反演,優(yōu)選膜系結(jié)構(gòu)。(3)對(duì)薄膜沉積工藝技術(shù)進(jìn)行研究,由于真空室內(nèi)工藝參數(shù)的微小變化均會(huì)導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生,尤其在紫外波段。通過(guò)對(duì)膜層敏感度,沉積材料的蒸發(fā)狀態(tài)、蒸發(fā)工藝參數(shù)等研究,解決紫外薄膜厚度薄,沉積誤差大的問(wèn)題。針對(duì)紫外薄膜材料對(duì)光譜易吸收的問(wèn)題,對(duì)不同工藝參數(shù)(真空度、溫度、蒸發(fā)速率、離子源輔助技術(shù))沉積的實(shí)驗(yàn)樣片進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù),以減小由于工藝因素引起的光譜吸收問(wèn)題;采用切削因子的計(jì)算方法,并與實(shí)驗(yàn)獲得的膜厚均勻性分布情況進(jìn)行對(duì)比分析,制作均勻性補(bǔ)償擋板;通過(guò)對(duì)離子源系統(tǒng)參數(shù)的深入研究,分析電子束蒸發(fā)時(shí)薄膜的微觀結(jié)構(gòu),找出導(dǎo)致光譜漂移和膜層質(zhì)量變差的原因,并在不同的參數(shù)下制備樣片,分析其膜層的光譜和表面質(zhì)量,從而優(yōu)選離子源輔助沉積的工藝參數(shù);由于紫外波段的金屬膜厚度較薄,采用電子束蒸發(fā)給膜厚控制帶來(lái)了很大的困難,通過(guò)調(diào)整電子槍的蒸發(fā)功率和蒸發(fā)時(shí)間以及膜厚控制儀的輔助監(jiān)測(cè),對(duì)所需厚度的金屬膜層進(jìn)行精確控制,實(shí)現(xiàn)膜厚控制的穩(wěn)定性和重復(fù)性。(4)通過(guò)對(duì)誤差的分析并采用膜系設(shè)計(jì)軟件模擬和反演,找出引起誤差的原因,從而進(jìn)一步優(yōu)化和調(diào)整工藝參數(shù)。干涉截止濾光膜每層厚度偏差的累積會(huì)導(dǎo)致透射區(qū)波紋的產(chǎn)生。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備僅配備有雙探頭,需要對(duì)厚度誤差進(jìn)行逆向反演分析,找出更換探頭的膜層位置,從而提高膜厚控制精度,實(shí)現(xiàn)壓縮通帶波紋和提升透過(guò)率的目的;誘導(dǎo)透射濾光膜是由介質(zhì)膜與金屬膜組成,針對(duì)介質(zhì)膜層與金屬膜層沉積溫度差異的問(wèn)題,通過(guò)溫度變化的試驗(yàn)分析,找出合理的紫外誘導(dǎo)濾光膜烘烤溫度控制方法;F-P帶通濾光膜是由多腔組成,對(duì)于紫外波段只能利用石英晶體控制法進(jìn)行厚度控制,通過(guò)對(duì)石英晶體探測(cè)原理的研究,并針對(duì)厚度偏差進(jìn)行分析模擬,通過(guò)修正不同膜層的工具因子,提高膜厚控制精度。本文所研制的光學(xué)薄膜涵蓋了紫外、可見(jiàn)和近紅外波段,即200nm~1200nm,并且此波段的紫外薄膜具有背景透過(guò)率低,截止范圍寬等特點(diǎn)。最終研制了四種紫外薄膜。與日盲型光電倍增管探測(cè)器匹配的濾光膜在240nm~280nm處透過(guò)率達(dá)到86.64%,290nm~360nm波段平均截止度小于千分之一,截止深度為OD3;與CCD探測(cè)器相匹配的濾光膜在260nm峰值透過(guò)率為17.96%,半波寬度小于20nm,在290nm~1200nm截止深度大于OD4。通過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè),滿足系統(tǒng)要求。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O484

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本文編號(hào)：2364955