[发明专利]表面镀有高增透类金刚石膜的硫系玻璃及其制备方法

说明书

本发明是关于一种表面镀有高增透类金刚石膜的硫系玻璃及其制备方法，其制备方法包括：1)清洗硫系玻璃基片，抽真空；2)采用电子束蒸发法在所述的硫系玻璃基片上制备增透膜；3)利用磁控溅射法在所述的增透膜上镀制类金刚石膜。本发明的制备方法在增透膜和类金刚石膜沉积过程中把温度控制在硫系玻璃转变温度以下，不显著改变硫系玻璃加工面形，不发生褶皱和非镀膜面烧蚀现象，附着性能好，能同时提高硫系玻璃的透过率和物理防护性能。

技术领域

本发明涉及一种玻璃深加工领域，特别是涉及一种表面镀有高增透类金刚石膜的硫系玻璃及其制备方法。

背景技术

硫系玻璃是指以元素周期表VI A族中S，Se，Te为主并引入一定量的其它类金属元素所形成的玻璃，在红外波段具有优良的透过性能和极佳的温度特性，是红外光学系统热差和色差校正的理想材料。硫系玻璃具有以下主要优点：

a)与其它的红外材料相比，硫系玻璃的折射率温度系数较小，在消除光学系统热像差即实现被动无热化设计方面效果显著；

b)红外光学系统设计中，硫系玻璃非常适合做正透镜使用，与其它红外光学材料的匹配性优异，能减少元件数量、提升光学系统成像性能；

c)较晶体红外材料而言，硫系玻璃制备工艺相对简单，易获得，成本较低。

硫系玻璃被视为新一代温度自适应红外光学系统核心透镜材料，可满足精确制导武器、战舰导航以及车载夜视等高端红外成像系统的配套需求。但硫系玻璃自身的硬度小，强度低，承受复杂外界环境能力差，因此在工程应用中必须通过镀膜以提高表面硬度和耐摩擦磨损性能。同时厚度为2mm的硫系玻璃在2-13μm的平均透过率在60-68％之间，透过率无法满足光学设计要求，须通过在表面镀制增透膜进一步提高硫系玻璃的透过率。

类金刚石膜(简称DLC)具有硬度高、红外透过波段宽、抗摩擦磨损性能强，抗潮、抗化学腐蚀能力强，可实现低温沉积等优点，作为硫系玻璃窗口表面增透防护膜应用于热成像光学系统，以提高红外窗口耐磨损，耐化学腐蚀和红外透过率，使红硫系玻璃可以用在成像系统的最外面。为了同时解决硫系玻璃自身强度差，抗风沙，抗化学腐蚀能力弱和自身透过率较低的问题，可以在多层增透膜表面镀DLC。目前，最常用的红外类金刚石膜制备方式为PECVD法，但是，在实际沉积过程中，PECVD阴极板在离子的不断轰击成膜过程中，温度升高到300℃以上，而硫系玻璃的转变温度很低(IG6,As₄₀Se₆₀仅为185±5℃)，导致镀膜过程中硫系玻璃变形，表面出现明显褶皱，严重改变加工参数，使基片失效。同时，受硫系玻璃(12.6-14.7)×10^-6K^-1和DLC(2-5)×10^-6K^-1两者间热膨胀系数不匹配的影响，高温使得硫系玻璃基体膨胀远远大于在其表面沉积的DLC，而降温过程中，硫系玻璃的收缩也远大于DLC，会在硫系玻璃和DLC膜间产生严重的应力，导致DLC膜崩裂或产生褶皱，无法沉积在硫系玻璃表面。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种新型的表面镀有高增透类金刚石膜的硫系玻璃及其制备方法，所要解决的技术问题是使其提高硫系玻璃的红外透过率和表面防护性能，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种表面镀有高增透类金刚石膜的硫系玻璃的制备方法，其包括:

1)清洗硫系玻璃基片，抽真空；

2)采用电子束蒸发法在所述的硫系玻璃基片上制备增透膜；

3)利用磁控溅射法在所述的增透膜上镀制类金刚石膜。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。