[发明专利]一种基于荧光涂层积分球的紫外探测器制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种紫外探测技术，特别涉及一种基于荧光涂层积分球的紫外探测器制备方法。

背景技术

紫外探测技术是一种重要的光电检测技术，它的应用已深入到军事演习、天文探测、环境监测、医用生物分析等诸多领域，对现代国防和人民生活产生了深远影响。探测器中的成像器件，如CCD、CMOS等一般只能探测可见波段和红外波段两个区域，但是其在紫外波段响应很弱。这是因为紫外光在多晶硅中穿透的深度很小（<2nm）。自从CCD和其他光电探测器投入商业生产以来，人们就一直致力于寻找一种能够提高探测器对紫外波段敏感度的方法。目前可行的办法有两种：（一）通过改变成像器件内部硅基结构增大紫外光响应。由于紫外光在硅基中穿透深度很小，可以背照的方式进行探测，减小吸收层厚度。但是由于硅材料禁带宽度较小，而紫外光子能量较高，所以在技术上实现硅紫外光探测器有较大难度，并且要改变现有的成熟的成像器件生产流水线，从而提高了生产成本。（二）在光敏面上镀制一层紫外响应增强的荧光薄膜。这层薄膜可以把入射的紫外光转换成硅基探测器敏感的可见光波段，间接的实现了紫外探测。但是它却降低了器件本身对可见光的灵敏度和图像分辨力，增加了图像传感器的响应不均匀性。

发明内容

本发明是针对探测器对紫外波段敏感度差的问题，提出了一种基于荧光涂层积分球的紫外探测器制备方法，将荧光薄膜直接镀制在积分球内壁上，既克服了探测器感光面镀膜的工艺问题，以及薄膜影响器件本身的灵敏度、分辨率和响应不均匀性差等问题。

本发明的技术方案为：一种基于荧光涂层积分球的紫外探测器制备方法，具体包括如下步骤：

1）积分球体分为两个半球，将积分球体内表面抛光，并在在两个积分半球的圆边上各开相同半径的半圆孔；

2）通过真空或旋涂镀膜方法在积分球内壁均匀镀一层荧光薄膜；

3）将加工后的两个半球封装为一完整球体，两个半球的半圆孔正对成一个圆孔，作为入射孔；

4）两半球结合面作为水平面，在积分球的底部开槽并嵌入硅基探测器件作为紫外光信号的接收器，接收器接收面与积分球内壁一致；

5）入射的信号光通过入射孔进入积分球后，在内部多次反射后被硅基探测器件接收。

所述荧光薄膜所用荧光材料为具有紫外激发发射特性的有机或无机材料。

所述积分球体采用金属或塑料材料。

本发明的有益效果在于：本发明基于荧光涂层积分球的紫外探测器及制备方法，不用在硅基成像器件的保护玻璃窗或者光敏面上镀膜，避免了探测器除窗操作对器件的损伤，同时基于积分球内对紫外光反射的多次激励发光，极大提高了荧光效率和总能量，方便的实现了紫外线的精确探测，效果好，成本低廉。

附图说明

图1为本发明基于荧光涂层积分球的紫外探测器示意图。

具体实施方式

基于荧光涂层积分球的紫外探测器是采用积分球作为信号光的收集器以及对可见光响应的硅基探测器。制备方法步骤如下：

1）积分球体采用金属或塑料材料，内表面抛光，以保证球体表面与膜层间牢固的附着力；

2）如图1所示示意图，球体分为两个半球，两个积分半球的圆边上各开相同半径的半圆孔，通过真空或旋涂等镀膜方法在积分球内壁均匀镀膜2；为保证膜层均匀性，真镀膜时对半球体采用匀速旋转方式；所用镀膜材料为荧光材料，具有紫外激发发射特性，如路马近（Lumogen）、晕苯（Coronene）等任何具有发光下转换功能的受激发光的有机或无机材料，但不限于此；

3)加工完成后将两个半球严密封装成一个完整球体，两个半球的半圆孔正对成一个圆孔，作为入射信号接收孔1，紫外线由该开孔进入积分球内部。入射的信号光被积分球内壁荧光薄膜涂层多次反射，荧光物质受紫外光激发发生能级激跃迁并在极短时间内发出可见光；

4）在积分球底部与入射孔成90°方向上开一矩形槽（假设一入射紫外线分别通过入射孔和积分球体的圆心，该入射光方向顺时针旋转90°所指向的位置即为矩形槽的中心位置），该矩形槽的尺寸大小跟硅基探测器件的尺寸大小一致，然后嵌入CCD或CMOS硅基器件作为紫外光信号的接收器，接收器接收面与积分球内壁一致。硅基探测器3采用了CCD或者CMOS等前照式普通硅基成像器件，可以只对可见光响应；

5）由于荧光薄膜的发射波长在硅基探测器的敏感波段，经过积分球内壁多次反射后瞬间被硅基探测器件3接收，实现了硅基探测器对紫外信号的灵敏响应。