[发明专利]乙炔气体探测用红外滤光片、制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种乙炔气体探测用红外滤光片，包括基底材料、主膜系结构和截止膜系结构；主膜系结构为Sub/LH2LHLHLH4LHLHLH2LH2L/Air，设计波长为3040nm；截止膜系结构为：Sub/0.68(0.5HL0.5H)^6 1.54(0.5LH0.5L)^6 2.05(0.5LH0.5L)^6/Air，设计波长为3040nm；红外滤光片的透射中心波长为3040±20nm，透射带宽为145±20nm，截止区1500～2850nm和3300nm～7000nm最大透射率小于1%。本发明还提供了相应的制备方法和应用。

技术领域

本发明涉及气体探测器技术领域，涉及一种乙炔气体探测用红外滤光片、制备方法及其应用。

背景技术

乙炔C₂H₂是重要的焊接及切割原料和重要化工原料，但也是易燃易爆气体，其爆炸下限为2.2%vol。因此，在乙炔的生产制备、储存和使用过程中，都需要密切关注乙炔的泄露问题，否则容易造成重大安全事故。

如图1所示，基于NDIR技术的红外气体传感器，通常包括带光源驱动的红外光源、具有进气孔和排气孔的测量气室、滤光片、探测器，由红外光源发出的红外光线经过测量气室，气体分子吸收部分特定波长的红外光，使得接收到的红外光衰减，被吸收的红外光的强度与气体浓度符合朗伯-比尔吸收定律，通过计算可以获得气体浓度情况。滤光片的作用是仅允许乙炔红外吸收区的光线进入探测器，其他波段的光线全部截止，因此，红外气体传感器可以作为乙炔气体探测的重要手段。但在目前市面上，还没有专门针对乙炔气体探测进行设计的红外滤光片，这影响了乙炔气体探测的准确度和灵敏度等指标。

发明内容

本发明的主要目的就是针对以上存在的无专门针对乙炔气体探测的红外滤光片的问题，提供一种基于NDIR技术的的乙炔气体探测用红外滤光片、制备方法及其应用。

为了实现上述目的，本发明采用的乙炔气体探测用红外滤光片的技术方案如下：包括基底材料、主膜系结构和截止膜系结构，所述的主膜系结构和截止膜系结构分别设置于所述的基底材料的两侧；

所述的主膜系结构为Sub/ LH2LHLHLH4LHLHLH2LH2L /Air，其中Sub表示基底材料，Air表示空气，H为四分之一波长光学厚度的Ge膜层，L为四分之一波长光学厚度的ZnS膜层，膜系结构中的数字为膜层厚度系数，设计波长为3040nm；

所述的截止膜系结构为：Sub/ 0.68(0.5HL0.5H)^6 1.54(0.5LH0.5L)^6 2.05(0.5LH0.5L)^6 /Air，其中Sub表示基底材料，Air表示空气，H为四分之一波长光学厚度的Ge膜层，L为四分之一波长光学厚度的ZnS膜层，膜系结构中的数字为膜层厚度系数，符号^6表示括号内的膜堆重复的次数，设计波长为3040nm；

所述的红外滤光片的透射中心波长为3040±20nm，透射带宽为145±20nm，截止区1500～2850nm和3300nm～7000nm最大透射率小于1%。

较佳地，所述的基底材料为单晶硅基底材料。

本发明提供了一种所述的乙炔气体探测用红外滤光片的制备方法，所述的制备方法包括步骤：

（1）将基底材料装入夹具并放置到镀膜机真空室内，抽真空；

（2）烘烤所述的基底材料；

（3）离子轰击所述的基底材料；

（4）按照主膜系结构要求的膜层逐层镀制主膜系结构，按照截止膜系结构要求的膜层逐层镀制截止膜系结构；

（5）镀制结束后，破空，取件。

较佳地，所述的步骤（1）具体为：