При выборе покрытия для сферического колпачка из сульфида цинка, изготовленного методом CVD, оптимальным решением является двухслойная структура DLC/BP (алмазоподобный углерод/фосфид бора) или многослойная структура a-D/a-Ge₁₋ₓCₓ:H (аморфный алмаз/аморфный углерод с гидрогенизированным германием). В первом случае в диапазоне 8–12 мкм средняя пропускаемость сферических колпачков из сульфида цинка достигает примерно 87,9 %, а нанометрическая твёрдость повышается с 2,5 ГПа (уровень подложки) до 19,5 ГПа; во втором случае слой аморфного алмаза наносится с помощью технологии вакуумной дуговой наплавки с фильтрующим катодом, а проблема адгезии решается за счёт промежуточного слоя из германия и углерода.

I. Требования к нанесению покрытий на сферические колпачки из сульфида цинка: почему необходимо нанесение покрытий?

Сферические колпачки из сульфида цинка, полученные методом CVD, являются материалом первого выбора для колпачков и окон в диапазоне длинноволнового инфракрасного излучения (LWIR, 8–12 мкм), поскольку они сочетают в себе хорошую пропускаемость инфракрасного излучения и механическую прочность, превосходящую прочность селенида цинка. Однако у необработанной поверхности сульфида цинка имеются два серьезных недостатка: высокие потери на отражение (около 24,7 % с одной стороны и почти 50 % с обеих сторон) и недостаточная устойчивость к эрозии под воздействием дождя и песка. В случае куполов ракет или бортовых оптоэлектронных датчиков, подвергающихся воздействию высокоскоростных воздушных потоков, непокрытая поверхность сульфида цинка быстро разрушается под ударами капель дождя, что напрямую приводит к снижению качества инфракрасного изображения.

Поэтому идеальное покрытие должно одновременно выполнять две функции: снижение отражения (повышение коэффициента пропускания) и твёрдую защиту (защита от воздействия окружающей среды). Эти две цели зачастую противоречат друг другу при выборе материала — материалы с высокой твёрдостью обычно имеют и высокий показатель преломления, а использование их в качестве единственного внешнего слоя усиливает отражение, поэтому многослойная конструкция становится неизбежной.

II. Два основных варианта нанесения покрытий и их параметры

Вариант 1: Двухслойное защитное и антиотражающее покрытие DLC/BP
Это наиболее классическая структура типа «твердый снаружи, мягкий внутри» для подложки из сульфида цинка. В качестве внешнего слоя используется комбинация алмазоподобного углерода (DLC) и фосфида бора (BP), а на внутренней стороне подложки наносится антиотражающий слой YbF₃/ZnS.
Ключевые параметры: в диапазоне 8–12 мкм максимальная пропускаемость после нанесения двухстороннего покрытия достигает примерно 93,3 %, а средняя пропускаемость составляет 87,9 %. Ещё более заметным является улучшение механических свойств: покрытие DLC/BP позволило повысить нанотвердость образца сульфида цинка с 2,5 ГПа (уровень подложки) до 19,5 ГПа, что составляет почти 8-кратное увеличение. Данная система покрытий прошла испытания в условиях, имитирующих суровые условия эксплуатации, в соответствии со стандартом MIL-48616, что подтвердило её инженерную надёжность.
Высокий показатель преломления BP (около 3) означает, что он не может использоваться в качестве антибликового слоя самостоятельно (минимальный коэффициент отражения однослойного покрытия составляет около 15 %), однако в сочетании с DLC, имеющим низкий показатель преломления, многослойный интерференционный эффект, напротив, обеспечивает превосходные антибликовые свойства. Изощрённость данной конструкции заключается в «двойном назначении одного материала»: BP обеспечивает каркас, обеспечивающий твёрдость, а DLC регулирует оптическое согласование.

Вариант 2: многослойная система a-D/a-Ge₁₋ₓCₓ:H
В данном варианте в качестве твёрдого внешнего слоя используется аморфный алмаз (a-D), а проблема плохой адгезии между a-D и ZnS решается с помощью промежуточного слоя из аморфного гидрированного германия и углерода (a-Ge₁₋ₓCₓ:H).
a-D наносится при комнатной температуре с помощью технологии вакуумной дуговой напыления с фильтрующим катодом (FCVA); его твёрдость близка к твёрдости алмаза, а гладкость поверхности превосходит показатели поликристаллических алмазных пленок, что делает его подходящим для равномерного нанесения на оптические элементы большого диаметра. Слой a-Ge₁₋ₓCₓ:H получают методом радиочастотного распыления; его показатель преломления можно регулировать в широком диапазоне путем изменения соотношения расходов газов, что позволяет достичь двойной цели: обеспечить оптическое согласование и повысить адгезию.
Преимущество данного решения заключается в технологической совместимости: как FCVA, так и радиочастотное распыление являются низкотемпературными процессами, которые не наносят термического ущерба подложке из сульфида цинка.

Выбор покрытия для сферических колпачков из сульфида цинка, полученных методом CVD, в конечном итоге зависит от конкретных условий эксплуатации, требований к диапазону волн и класса защиты. Если вы ищете подложку или вариант покрытия для сферических колпачков для инфракрасных систем, приглашаем вас связаться с нами для обсуждения конкретных потребностей. Мы надеемся на сотрудничество в области разработки высокоэффективных сферических колпачков из сульфида цинка, подкрепленное реальными образцами и количественными данными о характеристиках.

Свяжитесь с нами
Адрес: Китай,провинция Цзилинь,город Чанчунь,Лиандо-У-Вэлли,Автомобильныйинновационныйпарк 2#