[其他]用于气体分析器的多层膜干涉滤光器

说明书

本发明涉及用于氨气、乙烯等气体分析器的多层膜干涉滤光器，其目的是要在物理强度和耐久性上对之进行改进。在由红外线可穿透材料制作的基片上，制作出了一种多层膜，在这种多层膜中锗被用作高折射率材料，而硫化锌被用作低折射率材料。

本发明涉及用于气体分析器，特别是氨（NH₃）、乙烯（C₂H₂）等气体分析器的多层膜干涉滤光器。

氨气和乙烯有如图1（a）和1（b）所示的光谱测定特性。它们二者都有2到3μm附近的吸收带，但它们的这些吸收带同水的吸收带重叠，所以，通常用大约8到13μm的吸收带测定氨气和乙烯，相应地，多层膜干涉滤光器必须是起始透过波长在8μm附近的长波可穿透滤光器。可是，8μm比较长，所以这样的滤光器的膜层组的数目要比起始透过波长约为6μm或比6μm小的滤光器大，并且滤光器的厚度也随之增加。滤光器厚度的增长可能导致物理强度和耐久力减小，从而引起缺陷。

在用真空蒸发的BaF₂制成的基片上，用交替涂上做为高折射材料的Te（碲）和做为低折射材料的T₁Br（溴化铊）的方法，已经制成了起始透过波长在8μm附近的滤光器。因为这个滤光器在其中使用了Te，具有3.4μm或更小波长的红外线被To吸收，所以有膜层组的数目随之减小的优点。另一方面，由于膜是一种软涂层，所以出现了因老化而使滤光器变质，或因与其它东西轻触导致偏移而使滤光器损坏等缺陷。

本发明的一个目的是通过选取具有高折射率的适当材料和具有低折射率的合适材料，提供多层膜干涉滤光器。这种滤光器没有先有技术的缺点，并且在强度和耐久力上是优越的。

为了达到上述目的，此项发明的特征在于起始透过在8μm波长附近的滤光器是由多层膜组成的，其中做为高折射率材料的锗层和做为低折射率材料的硫化锌层被用在由红外线可穿透材料制成的基片上。

一般的滤光器维持不了一天，而依据此项发明的滤光器甚至在三个月之后也不产生脱落。这个令人满意的结果是通过一种脱落实验得到的，在这种实验中，依据此项发明的滤光器和传统的滤光器（具有在开头描述的那样的结构）被浸入盐水溶液（7g/l）中。上述的原因在于依据此项发明的滤光器是由Ge和ZnS的多层膜组成的。这就是说，由于使用了Ge和ZnS，膜是硬涂层，所以强度和耐久性得到了改进，从而在上述脱落实验中得到了这样令人满意的结果。因此，此项发明能够提供适合在恶劣条件下使用的气体分析器的滤光器。

图1（a）显示了NH₃光谱测定特性。

图1（b）显示了C₂H₂光谱测定特性。

图2显示了一套依据此项发明的滤光器的一个实施方案;

图3显示了由FZ方法制成的Si基片和由CZ方法制成的Si基片的光谱测定特性。

图4是显示了依据此项发明的滤光器的一个实施方案的光谱测定特性图。

参见图2，所示的是此项发明的一种实施方案的结构。其中（1）表示由红外线可穿透材料制成的基片，（2）表示在所述基片（1）上制成并由高折射率材料（H）和低折射材料（L）构成的多层膜。在此项发明中，如上所述，用锗（Ge）做为高折射率材料（H）而用硫化锌（ZnS）做为低折射率材料（L）。

最好用硅（Si）基片制做基片（1），尤其希望采用具有高电阻率并用FZ（floating zone）方法，也就是熔区法制成的Si基片。上述理由在于Si基片在价格和光谱测定特性上优于其它材料制成的基片。另外，所以特别需要用FZ方法制成的硅基片，其理由在于吸收带在9μm附近的Si基片与用CZ方法（Czochralski方法）制成的Si基片相差不大，如图3所示。