專利名稱：紫外線反射膜及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有選擇地讓所需波長光線穿透并對紫外線產(chǎn)生干涉的濾光器，尤其是作高溫測量分析用途的濾光器。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在一塊石英玻璃或者硼硅酸鹽玻璃表面上，涂覆有多層反射膜，它至少有五層由二氧化硅形成的低折射率層和由二氧化鈦、氧化鉭或者氧化鋯形成的高折射率層，相互重復(fù)疊加構(gòu)成，二氧化硅低折射率層至少包含磷和硼中之一的添加劑?？紤]到有機(jī)硅化合物熱分解時收縮量很大，并且低折射率層和高折射率層的熱膨脹系數(shù)有很大的不同，為了減小低折射率層和高折射率層之間的熱膨脹系數(shù)的差別，可以采用在二氧化硅之中增加添加物，通過對比實驗發(fā)現(xiàn)，把磷或硼加進(jìn)二氧化硅中，就可以達(dá)到本發(fā)明的預(yù)期效果。反射膜也可以大于五層的更多層，例如7至13層，膜的層數(shù)只能取單數(shù)，不可為雙數(shù)。反射膜最底層(與玻璃接觸面)是一層高折射率層，最外表面一層也是高折射率層。高折射率層至少包含一種具有高折射率的金屬氧化物材料，例如二氧化鈦、氧化鉭或者氧化鋯。低折射率層包含二氧化硅和一定量的磷或硼。根據(jù)光的干涉原理，反射膜允許可見光透過并反射紫外線，但如果反射膜少于五層，就不能得到令人滿意的光干涉效果。就是說，紫外線的反射效果變差。通常低折射率層和高折射率層的光學(xué)厚度為0.2微米到0.4微米。低折射率層中的添加劑即磷或硼，分別采用五氧化二磷和三氧化二硼計算，其重量為3％至20％。就是說，磷的量是根據(jù)五氧化二磷計算的，硼的量是根據(jù)三氧化二硼計算的。當(dāng)添加劑的重量小于3％，并且反射膜多于5層時，反射膜容易發(fā)生破裂或剝落。另一方面，當(dāng)添加劑的量增加時，低折射率層的折射系數(shù)變大并且為了達(dá)到規(guī)定的效果，必須增加反射膜的層數(shù)。當(dāng)添加劑的重量超過20％時。二氧化硅的折射率巨增(超過1.500)。這樣就得不到光干涉效果，并且最終的反射膜也變得不均勻了。添加劑最佳的重量為5％至10％。反射膜的制備工藝步驟是；首先，在醇溶劑，例如乙醇中將烷氧化鈦，例如四異丙氧基鈦或四甲氧基鈦溶解，再把玻璃浸入上述溶液5分鐘，然后晾干并在大約500℃至600℃的空氣中烘烤大約10分鐘，烘烤過程中，烷氧化鈦分解為二氧化鈦，形成高折射率層。然后，在醇溶劑如乙醇中將四烷氧基硅烷，例如四乙氧基硅烷或四甲氧基硅烷溶解，并進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成四烷氧基硅烷凝聚溶液，其硅濃度(以二氧化硅計算)，就其重量來說，例如為5.0％。磷化合物或硼化合物以上述計量加到該溶液中去，特別是磷化合物最好采用五氧化二磷，而硼化合物最好采用三氧化二硼。將前面已經(jīng)制備好了具有一層高折射率層的石英玻璃浸入該溶液中，然后取出晾干并在大約500℃至600℃的空氣中烘烤大約10分鐘，烘烤過程中，由二氧化硅以及磷或硼構(gòu)成的低折射率層就沉積在高折射率層上面，重復(fù)進(jìn)行上述步驟，即可制備得到本發(fā)明的反射膜。
按照本發(fā)明的制備工藝所得到的濾光器，它可以將98％的紫外線反射，并且長時間頻繁地受到熱沖擊或者長期工作在高溫下，反射膜也不會發(fā)生剝落現(xiàn)象。
圖2是

圖1濾光器表面的反射膜微觀結(jié)構(gòu)放大圖。
圖中，1是玻璃，2是鏡片安裝架、3是鏡片固定圈。a1第一高折射率層，b1第一低折射率層；a2第2高折射率層，b2第二低折射率層，a3第三高折射率層，b3第三低折射率層；a4第四高折射率層，a5第五高折射率層，a6第六高折射率層。
五氧化二磷和三氧化二硼添加劑的含量取不同百分比重量對反射膜的使用壽命起著至關(guān)重要的影響，以下是本發(fā)明多種實施中獲得對比數(shù)據(jù)，及反射膜折射系數(shù)數(shù)據(jù)的比較；實施例1五氧化二磷添加劑百分比重量3％，膜7層時發(fā)生破裂，低折射率膜折射系數(shù)1.457。
實施例2五氧化二磷添加劑百分比重量5％，膜11層時發(fā)生破裂，低折射率膜折射系數(shù)1.465。
實施例3五氧化二磷添加劑百分比重量8％，可以形成13層或更多層。低折射率膜折射系數(shù)1.468。
實施例4五氧化二磷添加劑百分比重量10％，可以形成13層或更多層，低折射率膜折射系數(shù)1.478。
實施例5五氧化二磷添加劑百分比重量15％，可以形成13層或更多層，低折射率膜折射系數(shù)1.490。
實施例6五氧化二磷添加劑百分比重量20％，可以形成13層或更多層，低折射率膜折射系數(shù)1.499。
實施例7三氧化二硼添加劑百分比重量3％，膜7層時發(fā)生破裂，低折射率膜折射系數(shù)1.461。
實施例8三氧化二硼添加劑百分比重量8％，可以形成13層或更多層，低折射率膜折射系數(shù)1.470。
實施例9三氧化二硼添加劑百分比重量15％，可以形成13層或更多層，低折射率膜折射系數(shù)1.495。
實施例10三氧化二硼添加劑百分比重量為20％，可形成13層或更多層，低折射率膜折射系數(shù)1.500。
上述實施例中，添加劑百分比重量按下式計算＝(P2O5+B2O3)+(SiO2+P2O5+B2O3)從以上實施例中可以看出，當(dāng)添加劑的磷或硼的重量超過3％，膜的層數(shù)可以大大增加而不會發(fā)生破裂或剝落現(xiàn)象，通過對層數(shù)的調(diào)節(jié)，就能得到所要求的折射率。然而，當(dāng)折射率超過1.500時，從光學(xué)和經(jīng)濟(jì)效果來看，是不切實際的，而且膜也變得不均勻了。根據(jù)實驗，也可以采用磷和硼的混合物，但總重量也必須在3％至20％之間，實驗也證實，高折射率層也可以由氧化鉭或氧化鋯組成，或二氧化鈦、氧化鉭或氧化鋯中兩種以上物質(zhì)的混合物組成。但同時低折射率層中的磷或硼的總重量仍必須控制在3％至20％之間。另外，還可以采用真空沉積法。
權(quán)利要求
1.一種紫外線反射膜，在一塊石英玻璃或者硼硅酸鹽玻璃表面上，涂覆至少有五層以上的反射膜，含SiO2的低折射率層和TaO2的高折射率層，高折射率層也可以是氧化鉭或者氧化鋯形成，低折射率層反射膜和高折射率層反射膜相互交替重疊在一起，其特征是所說的二氧化硅低折射率層至少包含磷和硼中之一的添加劑，含SiO2的低折射率層還增添了P2O5，其厚度為0.2至0.4微米。
2.一種制造權(quán)利要求1所述紫外線反射膜的制備工藝，在一塊石英玻璃或者硼硅酸鹽玻璃表面上，涂覆至少有五層以上的反射膜，含SiO2的低折射率層和TaO2的高折射率層，高折射率層也可以是氧化鉭或者氧化鋯形成，低折射率層反射膜和高折射率層反射膜相互交替重疊在一起，其特征在于上述工藝具體步驟如下①將烷氧化鈦，例如四異丙氧基鈦或四甲氧基鈦以3％的濃度在乙醇中溶解，玻璃浸入上述溶液5分鐘，②取出石英玻璃晾干并在大約500℃至600℃的空氣中烘烤大約10分鐘，③將四烷氧基硅烷，例如四乙氧基硅烷或四甲氧基硅烷在醇溶劑如乙醇中溶解并進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成四乙氧基硅烷凝聚溶液，其硅濃度以二氧化硅計算是5.0％，然后將五氧化二磷，三氧化二硼溶解于上述溶液。④將前面已制備具有一層高折射率層的石英玻璃浸入該溶液，⑤再取出石英玻璃晾干并在大約500℃至600℃的空氣中烘烤大約10分鐘，⑥重復(fù)上述①-⑤項工藝步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外線反射膜，其特征是反射膜最底層(與玻璃接觸)是一層高折射率層，最外表面一層也是高折射率層。高折射率層至少包含一種具有高折射率的金屬氧化物材料，例如二氧化鈦、氧化鉭或者氧化鋯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紫外線反射膜，其特征是低折射率層中的添加劑，分別采用五氧化二磷和三氧化二硼，按其重量計算為3％至20％。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的紫外線反射膜，其特征是每一低折射率層包含的添加劑的重量為5％-10％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4或5所述的紫外線反射膜，其特征是反射膜的層數(shù)取單數(shù)。
全文摘要
一種紫外線反射膜及其制備工藝，涉及到高溫測量用途的濾光器。在一塊石英玻璃表面上涂覆5至13層二氧化硅形成的低折射率層和由二氧化鈦形成的高折射率層，相互疊而成。二氧化硅低折射率層至少包含5％至10％五氧化二磷和三氧化二硼之一的添加劑，涂層厚度0.2到0.4微米。玻璃浸入四異丙氧基鈦乙醇溶液，晾干后在550℃左右空氣中烘烤10分鐘；繼續(xù)將上述玻璃浸入已添加磷或硼化合物的四烷氧基硅烷凝聚乙醇溶液，晾干后在550°C左右的空氣中烘烤10分鐘。按本發(fā)明制備工藝得到的濾光器，可以將98％的紫外線反射，并且頻繁受熱沖擊或者在高溫條件下，反射膜不會發(fā)生剝落現(xiàn)象。
文檔編號B32B9/00GK1469138SQ021360
公開日2004年1月21日 申請日期2002年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月16日
發(fā)明者劉大文 申請人:上海百利恒電器有限公司