[发明专利]光电探测系统的带非晶金刚石膜的玻璃球罩及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃球罩及其制备方法，具体涉及一种外表面涂敷非晶金刚石薄膜的玻璃球罩及其制备方法。

背景技术

OEPS-27光电探测系统外部的玻璃球罩的本身硬度较低，抗划擦性及耐腐蚀性较差，表面易造成损伤甚至破裂，导致透过率下降，从而直接影响到OEPS-27光电系统的正常工作及使用寿命。为了提高玻璃球罩的本身硬度，通常在其表面涂敷硬质非晶金刚石薄膜，但是由于球罩玻璃与非晶金刚石薄膜的附着力极差，现有涂敷非晶金刚石薄膜的方法很难在球罩玻璃的表面上牢固地涂敷非晶金刚石薄膜。

发明内容

本发明为了现有涂敷非晶金刚石薄膜的方法不能在球罩玻璃表面牢固地涂敷非晶金刚石薄膜的缺点，而提出一种光电探测系统的带非晶金刚石薄膜的玻璃球罩的制备方法。

光电探测系统的带非晶金刚石膜的玻璃球罩，它包括球罩玻璃基底1和非晶金刚石膜层3；它还包括硅膜中间层2；硅膜中间层2镀制在球罩玻璃基底1的外表面上，非晶金刚石膜层3镀制在硅膜中间层2的外表面上。

光电探测系统的带非晶金刚石膜的玻璃球罩的制备方法，具体步骤如下：

步骤一：用丙酮将球罩玻璃基底1在超声波清洗机中清洗15min，然后再用酒精将球罩玻璃基底1在超声波清洗机中清洗15min，最后用去离子水冲洗干净后室温干燥；

步骤二：用单晶硅作为靶材，将清洗干燥后的球罩玻璃基底1放置在磁控溅射真空室内的样品加热台上，通过真空系统抽取真空室内的空气使真空室的真空度达到1.5×10^-4Pa～2.0×10^-4Pa，然后对球罩玻璃基底1进行加热至600℃后保温60min，保温结束后通入纯度为99.999％的氩气使真空室内的气压上升至5.0Pa～6.0Pa，加上400V～500V的直流电压对球罩玻璃基底1的表面进行电离反溅，电离反溅的时间为10min～20min；

步骤三：电离反溅清洗完毕，在单晶硅靶材上施加170W的射频功率进行启辉，控制氩气的流量为25sccm，对单晶硅靶材预溅3min～5min后将真空室内的气压降低并保持在1.2Pa，移开单晶硅靶材与球罩玻璃基底1之间的挡板进行硅膜中间层2的沉积，控制溅射时间的范围为15s～40s，膜层厚度的范围为10nm～30nm，沉积完毕后关闭电源，待真空室内的温度降至室温时，将镀有硅膜中间层2的球罩玻璃基底1取出，完成在球罩玻璃基底1上镀制硅膜中间层2。

步骤四：将镀有硅膜中间层2的球罩玻璃基底1固定在过滤阴极真空电弧真空室的样品卡盘上并转至刻蚀位置，将过滤阴极真空电弧真空室抽成真空至真空度为1.5×10^-4～2.0×10^-4-Pa后通入纯度为99.999％的氩气，控制流量为8sccm，使真空室内的真空度达到1.5×10^-2～2.0×10^-2Pa，利用考夫曼离子枪对样品表面进行刻蚀清理，刻蚀氩离子能量为800～1100eV，刻蚀时间为7min；

步骤五：刻蚀完毕后，间歇10～20min后将样品盘转至沉积位置，设置电弧电流为60A，脉冲频率为1500Hz，脉冲脉宽为25μs，连续控制镀有硅膜中间层2的球罩玻璃基底1脉冲偏压的范围为-3000V～-80V，沉积非晶金刚石膜层3，控制沉积时间的范围为100s～150s，膜层厚度的范围为40nm～60nm，沉积完毕后，向真空室内通入氮气后打开室门取出在硅膜中间层2上镀制非晶金刚石膜层3的球罩玻璃基底1。

本发明的有益效果在于使OEPS-27光电系统的玻璃球罩不但具有硬度高、抗划擦和耐腐蚀性好的优点，而且在OEPS-27光电系统的光学工作波段还具有良好的透过率，并且有效提高了OEPS-27光电系统的玻璃球罩的重复使用率。基于光学膜层通用规范(GJB2485-95)来检测采用本发明的制备方法涂敷的非晶金刚石薄膜的质量优良，并与球罩玻璃基底1的结合力极强；基于纳米压痕试验检测本发明的表面硬度由未涂敷非晶金刚石薄膜的球罩玻璃基底1的7.5GPa提高到20GPa；杨氏模量由未涂敷非晶金刚石薄膜的球罩玻璃基底1的114GPa提高到200GPa，见图2和图3；两幅基于光学透过率试验检测本发明在光学工作波段还保持很高的透过率，见图4。

附图说明