一種遠(yuǎn)紫外寬帶反射式介質(zhì)濾光片及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種遠(yuǎn)紫外寬帶反射式介質(zhì)濾光片及其制備方法，具體涉及一種在 140-180nm波段具有高反射率，同時在120-137nm和181-760nm波段反射率抑制的濾光片， 屬于光學(xué)薄膜技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電離層中極光和日輝的遠(yuǎn)紫外福射主要有H Lyman-α (121. 6nm)、 0 I (130. 4nm, 135. 6nm)和N2LBH(140-180nm)。N2分子的LBH輻射帶是電離層中所有的遠(yuǎn) 紫外輻射中最強(qiáng)的分子輻射，它被廣泛用作星載遙感儀器的主要觀測目標(biāo)。從空間對這一 輻射帶進(jìn)行觀測，可以監(jiān)測高層大氣中N 2分子的密度，可以對極光和日輝的輻射強(qiáng)度變化 進(jìn)行監(jiān)測，還可以獲得電離層中光電子通量的信息。從而對電離層的空間天氣狀況進(jìn)行監(jiān) 測與預(yù)報。在對N 2分子的LBH福射帶進(jìn)行成像觀測時，需要去除0原子（130. 4nm, 135. 6nm) 輻射譜線、H原子（121. 6nm)輻射譜線、可見光和太陽真空紫外輻射波段的影響。這就要 用到遠(yuǎn)紫外濾光片，它能夠?qū)崿F(xiàn)對觀測目標(biāo)光譜有效輸出，同時，實現(xiàn)對其它雜質(zhì)光譜的抑 制，進(jìn)而保證觀測目標(biāo)光譜的純度。針對這一應(yīng)用，從20世紀(jì)80年代開始，美國和歐洲就 開始了遠(yuǎn)紫外濾光片的研制工作。Zukic和Torr小組首先提出了遠(yuǎn)紫外濾光片的設(shè)計方 法-Ji-多層膜技術(shù)，他們研制的遠(yuǎn)紫外濾光片被用在了國際日地物理使命（ISTP)任務(wù)中 Polar衛(wèi)星搭載的一臺遠(yuǎn)紫外成像儀上。使用該π-多層膜技術(shù)研制的遠(yuǎn)紫外濾光片被用 在了美國IMAGE衛(wèi)星搭載的寬帶成像相機(jī)（WIC)上，出于技術(shù)保密的原因，他們并沒有給出 使用的材料。
[0003] 我國在風(fēng)云三號衛(wèi)星上，搭載了廣角極光成像儀，目的是對N2LBH(140-180nm)波 段進(jìn)行成像觀測。它需要一種遠(yuǎn)紫外寬帶反射濾光片，能夠在HO-ISOnm波段保證較高的 反射率，同時在121. 6nm, 130. 4nm, 135. 6nm和真空紫外及可見波段具有較好的反射抑制效 果。目前，一般使用兩層膜AVMgF2來實現(xiàn)140-180nm波段的高反射率（大于75% )，但是 其在工作波段外仍具有較高的反射率（25-85% )，這使得探測噪聲過高，極大的影響了探 測精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了滿足廣角極光成像儀成像的需要，提供一種遠(yuǎn)紫外寬帶反射式介質(zhì) 濾光片及其制作方法，該濾光片在保證HO-ISOnm波段有較高的反射率的前提下，使在 121. 6nm, 130. 4nm, 135. 6nm和真空紫外及可見波段的反射率得到有效抑制。
[0005] 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：
[0006] -種遠(yuǎn)紫外寬帶反射式介質(zhì)濾光片，其特征是，該濾光片包括：基底和LaF3/MgF 2 非周期多層膜；所述LaF3/MgF2#層膜制作在融石英基底上；LaFjP MgF 2交替沉積在基底 上，靠近基底側(cè)膜層為LaF3，最外層是MgF2;#層膜的層數(shù)在20-40層。
[0007] 基底粗糙度小于Inm0
[0008] 每層LaF3薄膜的物理厚度在15-30nm之間，每層MgF 2薄膜的物理厚度在20-40nm 之間。
[0009] -種遠(yuǎn)紫外寬帶反射式介質(zhì)濾光片的制備方法，其特征是，該方法包括如下步 驟：
[0010] 步驟一，將清洗后的基底裝入清潔的真空室內(nèi)，抽真空至2. OX 10 4Pa ;
[0011] 步驟二，將基底加熱到某一溫度，并保持60min ;
[0012] 步驟三，采用電阻蒸發(fā)法沉積LaF3,采用電子束蒸發(fā)法沉積MgF2, LaF3和MgF 2交 替沉積在基底上；LaF3膜層的沉積速率為0. 3~0. 5nm/s，MgF J莫層的沉積速率為0. 5~ 0. 7nm/s ;膜層厚度采用晶振法控制；
[0013] 步驟四，基底自然冷卻至室溫，得到一種本發(fā)明所述的遠(yuǎn)紫外寬帶反射式介質(zhì)濾 光片。
[0014] 本發(fā)明的有益效果：
[0015] 1、本發(fā)明提供了一種遠(yuǎn)紫外寬帶反射式介質(zhì)濾光片，所述濾光片達(dá)到優(yōu)良技術(shù)指 標(biāo)：反射帶帶寬是43nm，在140-180nm平均反射率是55. 1 %，在120-137nm及181-220nm波 段平均反射率為9. 5%，有較好的抑制效果。在221-760nm波段，反射率低于10. 2%，表明 其在真空紫外及可見波段反射率的抑制效果較好。所述濾光片滿足了廣角極光成像儀探測 系統(tǒng)的使用要求，提高了廣角極光成像儀成像質(zhì)量。
[0016] 2、本發(fā)明提供了一種遠(yuǎn)紫外寬帶反射式介質(zhì)濾光片的設(shè)計方法，通過疊加兩個不 同中心波長多層膜膜堆，展寬高反射帶帶寬，實現(xiàn)140-lSOnm波段具有高反射率；進(jìn)一步優(yōu) 化，實現(xiàn)121. 6nm, 130. 4nm, 135. 6nm和真空紫外及可見波段的反射抑制，設(shè)計方法簡單。設(shè) 計的膜系包括交替疊加的LaFjP MgF J莫層，膜系層數(shù)少于40層，選用的材料為常用的材 料，且層數(shù)少，易于制備。
[0017] 3、本發(fā)明提供了一種遠(yuǎn)紫外寬帶反射式介質(zhì)濾光片的制備方法，所述方法可制得 本發(fā)明所述的濾光片，操作簡便，工藝穩(wěn)定，重復(fù)性好，產(chǎn)品成品率高。
【附圖說明】
[0018] 圖1 :本發(fā)明一種遠(yuǎn)紫外寬帶反射式介質(zhì)濾光片，其非周期多層膜結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2 :本發(fā)明一種遠(yuǎn)紫外寬帶反射式介質(zhì)濾光片，波長在120-220nm中多層LaF3/ MgF2l/4波長周期多層膜，波長與反射率之間關(guān)系的理論計算示意圖，入射角22°。
[0020] 圖3 :本發(fā)明一種遠(yuǎn)紫外寬帶反射式介質(zhì)濾光片，波長在120-220nm中多層LaF3/ 18匕優(yōu)化后的非周期多層膜，波長與反射率之間關(guān)系的理論計算示意圖，入射角22°。
[0021] 圖4 :本發(fā)明一種遠(yuǎn)紫外寬帶反射式介質(zhì)濾光片，波長在120nm-220nm中多層 化后的非周期多層膜，波長與反射率之間關(guān)系的理論計算及實驗結(jié)果示意圖， 入射角22°。
[0022] 圖5 :本發(fā)明一種遠(yuǎn)紫外寬帶反射式介質(zhì)濾光片，波長在120nm-760nm中多層 化后的非周期多層膜，波長與反射率之間關(guān)系的實驗結(jié)果示意圖，入射角6°。
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。