CN113805262A - 一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及红外伪装技术领域，尤其涉及一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体及其用途。该复合膜红外选择辐射体从内到外依次为反射层、介质层、损耗层和阻抗匹配层，反射层为低阻ITO薄膜，介质间隔层为ZnS薄膜，损耗层为半透射型ITO薄膜，阻抗匹配层为ZnS薄膜。对膜层损伤小，选择电子级实验玻璃作为透明基底，依次沉积上反射层ITO、介质层ZnS、损耗层ITO和阻抗匹配层ZnS，制备的膜层具有良好的致密度和均匀性。本发明可在红外非大气窗口内实现高发射率，大气窗口内实现低发射率，在具备良好红外隐身性能的同时具有可见光高透过率，本发明具有膜层少、加工简单，选择辐射效果明显，可见光透过率高，可扩展制备等优点。
Description
技术领域
本发明涉及红外伪装技术领域，尤其涉及一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体及其用途。
背景技术
在自然界中，伪装是一种通过融入背景来隐藏自己的手段，通常用于躲避捕食者以提高生存概率。在红外伪装领域中亦是如此，红外伪装技术，通过减小目标红外辐射强度与背景辐射强度的差异，以减小被红外探测器探测到的概率。
由斯蒂芬·玻尔兹曼定律可知，目标的红外辐射强度与发射率和温度的四次方成正比。因此，表面温度和表面发射率是极其重要的两个影响因素，从这个角度出发即可对目标红外辐射强度进行调控。从而实现红外伪装。常用的降低红外辐射强度的方法，是通过使用隔热材料、低发射率材料以及主动冷却装置等对温度和发射率进行单独的调控。
在实际应用的过程中，需要考虑大气透射率。其中，在可探测波段，低发射率伪装，在非探测波段，高发射率辐射热量，这同时实现了对发射率和温度的控制，使得红外选择辐射体具有更高的应用价值。但是，现有的外选择辐射体的可见光透过率不高，限制了红外选择辐射体的应用范围。
发明内容
本发明旨在提供一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体及其用途，解决现有技术中红外伪装与可见光兼容的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体，从内到外依次为反射层、介质层、损耗层和阻抗匹配层，反射层为低阻ITO薄膜，介质间隔层为ZnS薄膜，损耗层为半透射型ITO薄膜，阻抗匹配层为ZnS薄膜。
进一步的，所述ZnS薄膜的靶材为纯度≥99.99％的硫化锌，所述ITO薄膜的靶材为纯度≥99.99％的氧化铟锡。
进一步的，各膜层的厚度依次为：反射层为300-2000nm、间隔层为800-1200nm、损耗层为70-130nm和阻抗匹配层为300-900nm。
进一步的，所有膜层都基于磁控溅射，选择实验玻璃作为透明基底，所述实验玻璃为钠钙玻璃或石英玻璃。
进一步的，所述磁控溅射的薄膜沉积衬底温度范围设置为270-330℃。
本发明还提供了所述的一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体作为红外伪装器件的光吸收层中的用途。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明制备的膜层具有良好的致密度和均匀性。本发明可在红外非大气窗口内实现高发射率，大气窗口内实现低发射率，在具备良好红外隐身性能的同时具有可见光高透过率，本发明具有膜层少、加工简单，选择辐射效果明显，可见光透过率高，可扩展制备等优点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的复合膜红外选择辐射体的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的复合膜红外选择辐射体膜层厚度示意图；
图3为本发明实施例提供的复合膜红外选择辐射体常温发射率光谱；
图4为本发明实施例提供的复合膜红外选择辐射体可见光透过率曲线；
图5为本发明实施例提供的复合膜红外选择辐射体辐出度曲线(600K)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，但不应理解为本发明的限制。如未特殊说明，下述实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
应理解，红外选择辐射体具有红外光谱选择性发射率特性，在可探测波段表现为低发射率伪装特性，非探测波段表现为高发射率辐射热量。
为了便于理解和说明，下面通过图1至图5详细阐述本发明实施例提供的一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体，图1所示为本发明实施例提供的一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体的结构示意图。
所述的可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体的制备方法，包括以下步骤：
S1：清洗衬底，对实验玻璃用丙酮乙醇溶液进行清洗(丙酮和乙醇的体积比为1：1)。
S2：镀膜环境，将镀膜腔室抽真空至6×10-6Toor，通入20sccm的高纯Ar(99.99％)，衬底温度设定为300℃，溅射距离设为Max。
S3：ITO膜溅射，采用直流溅射，设定氩氧比为40：1，功率为115W(约2.5W/cm2)；ZnS膜溅射，采用射频溅射，不额外通入氧气，功率为115W(约2.5W/cm2)；
选择电子级实验玻璃作为透明基底，依次沉积上反射层ITO、介质层ZnS、损耗层ITO和阻抗匹配层ZnS，其中，膜层无需额外退火工序，降低了工艺复杂度。
如图1所示，该红外选择辐射体包括：反射层1、间隔层2、损耗层3、阻抗匹配层4。
具体的，本发明实施例提供的一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体，首先选择基底，以可见光高透过率的钠钙玻璃和石英玻璃为基底，可直接制备出一体化可直接实用的红外选择辐射伪装玻璃。
优选的，以钠钙玻璃为基底以减少成本，利于薄膜沉积，并保证高可见光透过率。
优选的，制备过程中衬底温度设置为300℃。
优选的，选择高纯度的硫化锌(ZnS，99.99％)和氧化铟锡(90wt.％In2O3-10wt.％SnO2，99.99％)作为溅射靶材。
进一步，如图2所示，在本实施例中，复合膜膜层厚度依次：反射层ITO为300nm、间隔层ZnS为1000nm、损耗层ITO为120nm和阻抗匹配层ZnS为550nm。根据谐振腔的谐振原理可产生两个成倍频关系的谐振峰，分别位于两个非探测波段(2.5-3μm，5-8μm)，实现双波段的选择辐射。图3所示为本发明实施例提供的复合膜红外选择辐射体发射率光谱。
如图3所示，本发明实施例提供的复合膜红外选择辐射体在两个探测窗口的平均发射率分别为0.27(3-5μm)和0.26(8-14μm)，且在两个非探测窗口分别具有0.62(2.5-3μm)和0.93(5-8μm)的发射峰。因此，本发明实施例提供的复合膜红外选择辐射体具有良好的选择辐射效果。
应理解上述结构的材质与结构尺寸只是本发明实施例的一种，具体选择根据实际情况确定，本发明对此不做限制。
还应理解，上述材质构成的本发明实施例提供的一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体，其可见光透过率曲线如图4所示，本发明实施例提供的一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体在可见光波段的平均透过率为67.5％。
图5所示为本发明实施例提供的复合膜红外选择辐射体辐出度曲线(600K)。由图可知，该复合膜红外选择辐射体辐射体处于600K环境时，在两个非探测窗口的发射功率分别为89.3W/m2(2.5-3μm)和1878.5W/m2(5-8μm)。该复合膜红外选择辐射体的双非探测波段发射功能，可以在实际应用中有效地把自身的热量辐射到大气中，从而通过辐射降温进一步降低了在可探测波段的红外特征。
综上，本实施例提供的一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体具有良好的红外与可见光兼容性，在红外伪装和透可见光场景下具有极大的应用价值。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体，其特征在于，从内到外依次为反射层、介质层、损耗层和阻抗匹配层，反射层为低阻ITO薄膜，介质间隔层为ZnS薄膜，损耗层为半透射型ITO薄膜，阻抗匹配层为ZnS薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体，其特征在于，所述ZnS薄膜的靶材为纯度≥99.99％的硫化锌，所述ITO薄膜的靶材为纯度≥99.99％的氧化铟锡。
3.根据权利要求2所述的一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体，其特征在于，各膜层的厚度依次为：反射层为300-2000nm、间隔层为800-1200nm、损耗层为70-130nm和阻抗匹配层为300-900nm。
4.根据权利要求3所述的一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体，其特征在于，所有膜层都基于磁控溅射，选择实验玻璃作为透明基底。
5.根据权利要求4所述的一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体，其特征在于，所述实验玻璃为钠钙玻璃或石英玻璃。
6.根据权利要求5所述的一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体，其特征在于，磁控溅射的薄膜沉积衬底温度范围设置为270-330℃。
7.权利要求1所述的一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体作为红外伪装器件的光吸收层中的用途。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20211217 |