一种电磁屏蔽观察窗的制作方法

xiaoxiao2020-09-10  1

专利名称:一种电磁屏蔽观察窗的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种用于电磁波屏蔽的观察窗,特别是一种由金属网和类半导体量子阱对称结构的光学复合薄膜构成的电磁屏蔽观察窗。
背景技术
已有技术中用于电磁波屏蔽的观察窗有金属丝网以及多层的金属介电复合多层膜等材料。用于电磁波屏蔽的金属丝网观察窗由金属丝网熔固在透明的材料中组成。但其工作截止频率对应的微波波长不小于金属丝网网孔最大距离的2倍。随着频率的增高,如果要达到对1G赫兹以上的电磁波良好的屏蔽效果,如50DB以上,那么金属丝要编制得更加密集,网眼也要求更小,同时要求使用更多重的金属丝网或更多组的金属丝,这将大大降低了观察窗的透明效果,以致于失去透明的效果,所以该种微波观察窗的工作频率多在1M(106)赫兹到1G(109)赫兹之间,。用于电磁波屏蔽的金属介电复合多层膜的屏蔽区间可以从红外一直到微波以及波长更长的所有电磁波频率,合适的结构设计和材料的选取还可以屏蔽紫外。但由于采用的金属膜的总厚度非常薄在微波波段不能有很理想的屏蔽效果。金属本身对可见光有强烈的吸收作用而不能将金属膜做得很厚,例如单层50纳米厚的银膜透过率峰值不到7%。如果用相对较薄的多层金属膜可以大大提高可见光区域透射率峰值和高透明区域的宽度,但是此时金属膜的电导率比金属体材料的电导率有明显的下降,随着膜厚变薄,其电导率下降的程度明显加剧,如果采用过多层数的金属膜也会导致可见光区域透射率的明显下降而失去窗口的透明效果,上述原因也决定了理想透明程度的金属介电多层膜对于1G以上的微波很难有超过40DB的衰减效果而不能用于较高频率下的微波观察窗。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决已有技术中的上述问题,本实用新型为解决已有技术中的上述问题所采用的技术方案是提供一种由单重或多重的金属丝网和类半导体量子阱对称结构的光学复合薄膜构成的电磁屏蔽观察窗。在保证40-60%透射率的同时使得在1G赫兹以上的更高频率的微波波段有50DB以上的屏蔽。
在本实用新型中,所述的单重或多重的金属丝网的特征在于任一重金属丝网由单组拉直或多组拉直的金属细丝构成,每组金属细丝中的任意两根金属细丝都在同一平面内且彼此平行,不同组的任意两根金属细丝彼此不平行。任一组金属丝中相邻的两根金属细丝之间的垂直距离不大于所要求的截止微波波长的1/2倍。所述的金属细丝的直径为0.005毫米到5毫米之间,材料采用导电性能良好的金属或者合金,如金、银、铜、铝、不锈钢等。每根金属细丝两端都达到或者超过相应窗口所在的位置而完全覆盖窗口。
所述的的金属介电复合薄膜的结构类似于半导体量子阱结构,由对称放置的两个诱导层和中间的功能层构成,所述的对称放置在功能层两边的诱导层分别为透明的双层介质薄膜衬底,其结构和各层薄膜的排列分别如A1B1和B2A2,其中A1、A2和B1、B2分别代表具有不同折射率的两种透明材料,如硫化锌和氟化镁。每个诱导层的实际厚度在2.0纳米到10000.0纳米之间,两个诱导层的光学厚度可以相同或者不同,两个诱导层中的薄膜的厚度比例可以相同或者不同,所述的功能层的厚度在3.0纳米到10000.0纳米之间,可以由一种、两种或两种以上的介质膜以及金属膜构成;所述的功能层包含至少一层金属介质膜,或者由多层的金属膜、介电或半导体介质膜构成,每层金属膜两边为介电介质膜或者半导体膜,各层金属的厚度可以相同也可以不同。各层由相同材料构成的介电介质薄膜或者半导体薄膜的厚度可以相同也可以不同。厚度在2.0纳米到10000.0纳米之间的功能层复合在对称放置的诱导层之间,结构如A1B1CB2A2,前面的A1B1对应一个诱导层,后面的B2A2对应另一个诱导层,中间的C对应单层的金属层或多层的金属层中复合介电介质薄膜或者半导体介质薄膜所构成的功能层,其中一边的诱导层中不与功能层复合的薄膜A1或A2和透明的衬底材料复合,或者两边的诱导层中不与功能层复合的薄膜A1和A2都分别和透明的衬底材料复合,复合的方法可以用电子束蒸发或者溅射的方法实现,诱导层与功能层之间、各部分中相邻的各层薄膜之间的复合也可以用电子束蒸发或者溅射的方法实现。这种结构可以让一部分或绝大部分可见光透射的同时屏蔽绝大部分红外辐射、紫外辐射和波长更长的其它电磁波辐射,或者在要求的可见波段高透射的同时屏蔽绝大部分红外辐射、紫外和波长更长的其它电磁波辐射。对于功能层中有多层金属膜的情况,如果要保证在较宽的可见光范围内,透射率的起伏较小,高透射区域较宽的特点,在保持金属膜总厚度不变、金属层数不变的条件下,靠近功能层中间的金属膜厚度可以厚一些,同时越靠近两边诱导层的金属膜的厚度越薄,此时包括功能层和两侧的诱导层的整体结构都接近或者达到中心对称。在保持两边诱导层各自的总光学厚度的同时,适当调节各诱导层中两种不同的透明介质的厚度,通过调节可以得到高透射区域内高低透射率的差值不大于平均透射率的3%或者10%以内。本实用新型所述的两个诱导层也可以分别包含多于一个周期的双层透明薄膜结构,例如ABAB...AB,相应的在功能层另一侧为BABA...BA,或者在功能层中同时掺杂诱导层形成多重量子阱结构,本实用新型着重强调两侧的诱导层有相同的周期数和相同的光学总厚度的情况,此时由于多次共振反射效应而更容易达到有很宽的高透射区域等本实用新型所希望的效果。
本实用新型中的优先选择为至少有两组金属丝互相垂直;复合多层膜中至少有一层金属薄膜与至少一组金属细丝中的至少一根金属细丝导通;复合多层膜中至少有一层金属薄膜与防微波的外壳导通或接地;至少一组金属细丝中的至少一根金属细丝与防微波的外壳导通或接地。
本实用新型中金属丝网溶固在一端复合有金属介电多层膜的聚酯、玻璃等透明材料中,或者用透明的粘接剂粘接在复合有金属介电多层膜的透明衬底上。本实用新型和已有技术对比,综合了不同技术的优点,具体包括1)较稀疏的金属丝网即可达到对1G到30G赫兹之间的微波20-30DB的屏蔽衰减作用。2)类半导体量子阱结构的金属介电薄膜复合材料在很宽频率范围内对微波有30-40DB的屏蔽衰减作用同时在可见光区域保持良好的透明性能。3)在大功率微波辐射的情况下,金属丝网对微波有很大的衰减作用从而使得薄膜不容易聚集大量的热量断裂而损坏。
总体而言,本实用新型在保证可见光区域较好透过特性的同时屏蔽要求的微波波段以及波长更长的电磁波辐射,如微波、无线电波同时得到在可见光区域理想的透明度,可以用于防电磁污染、防微波泄露、以及电磁兼容等方面的应用。


图1是本实用新型的一种电磁屏蔽观察窗。
图2是本实用新型的一种电磁屏蔽观察窗中的功能层结构的示意图。
图3是本实用新型的一种电磁屏蔽观察窗中金属丝网在观察窗平面内的垂直投影示意图。
具体实施方式
如图1所示,实现本实用新型的优选方式是本实用新型一种类半导体量子阱结构的电磁屏蔽观察窗由单重或多重的金属丝网以及类半导体量子阱结构的单层或多层金属介电多层薄膜构成。其中的金属丝网如图一中的4部分所示,由两组互相垂直的铜丝构成,铜丝的直径为0.045毫米,每组铜丝中任意两根两临的平行铜丝之间的距离为2毫米。两组铜丝之间不直接导通,都熔固在石英玻璃中。玻璃的一面复合有类半导体量子阱结构的单层或多层金属介电多层薄膜。在本实用新型的另一个优选实施例中,将铜丝换为0.04毫米直径的金属银丝。本实用新型中的多层膜结构由诱导层1、3和功能层2构成,所述的诱导层1、3分别由两层透明介质薄膜A1、B1和B2、A2构成,所述的功能层2采用金属材料,所述的功能层2复合在诱导层1、3之间,所述的功能层2的厚度在3纳米到9000纳米之间,所述的功能层为单层金属膜。如图2所示,所述的功能层2也可以由多层的金属膜和介电介质膜构成。将所述的功能层复合到所述的诱导层可以采用已有技术中的电子束蒸发或者溅射的方法。在本实用新型的一个优选实施例中,诱导层1、3中的薄膜A1、A2都采用硫化锌,两者厚度相同,在2纳米到150纳米之间。薄膜B1、B2都采用氟化镁,两者厚度相同,在2纳米到250纳米之间。诱导层1,3对称放置。两诱导层的光学总厚度相同。功能层2采用厚度在5纳米到60纳米的单层金属银膜。在本实用新型的另一个优选实施例中,诱导层1、3中的薄膜A1、A2采用硫化锌,两者厚度相同,在2纳米到150纳米之间。薄膜B1、B2采用氟化镁,两者厚度相同,在2纳米到250纳米之间。诱导层1,3对称放置。两诱导层的光学总厚度相同。功能层2采用3层厚度为5纳米到60纳米的金属银膜和2层厚度为100纳米到200纳米的氟化镁薄膜。其排列方式为每两层金属薄膜中间夹一层介质薄膜。
权利要求1.一种电磁屏蔽观察窗,由单重或多重的金属丝网以及单层或多层的光学薄膜构成,其特征在于所述光学薄膜中至少含有一层金属膜。
2.如权利要求1所述的一种电磁屏蔽观察窗,其特征在于其中至少含有一重金属丝网,每重金属丝网由一组或多组拉直的金属细丝构成。
3.如权利要求2所述的一种电磁屏蔽观察窗,其特征在于每组金属细丝中任意两根金属细丝都处于同一平面内且彼此平行。
4.如权利要求2所述的一种电磁屏蔽观察窗,其特征在于不同组的金属细丝彼此不平行。
5.如权利要求2、3所述的一种电磁屏蔽观察窗,其特征在于每组金属丝都至少有另一组金属丝不和它平行。
6.如权利要求2、3所述的一种电磁屏蔽观察窗,其特征在于所述的任一组金属丝中,相邻且平行的两根金属细丝之间的垂直距离不大于所要求的截止微波波长的1/2倍。
7.如权利要求2、3所述的一种电磁屏蔽观察窗,其特征在于每组金属丝都至少有另一组金属丝和它垂直。
8.如权利要求2、3所述的一种电磁屏蔽观察窗,其特征在于每组金属丝中相邻且平行的两根金属细丝之间的垂直距离不大于所要求的截止微波波长的1/4倍。
9.如权利要求2、3所述的一种电磁屏蔽观察窗,其特征在于每组金属丝中相邻且平行的两根金属细丝之间的垂直距离不大于所要求的截止微波波长的1/6倍。
10.如权利要求2、3所述的一种电磁屏蔽观察窗,其特征在于每组金属丝中相邻且平行的两根金属细丝之间的垂直距离不大于所要求的截止微波波长的1/10倍。
11.如权利要求2所述的一种电磁屏蔽观察窗,其特征在于所述的金属细丝的直径在0.00002毫米到5毫米之间。
12.如权利要求1所述的一种电磁屏蔽观察窗,其特征在于其高透过区域有大于或等于50%的透射率,屏蔽要求微波波段以及无线电波段的电磁波,泄露不大于入射电磁波能量的十万分之一。
13.如权利要求1所述的一种电磁屏蔽观察窗,其特征在于所述的高透过区域包括近红外以及中红外区域。
14.如权利要求1所述的一种电磁屏蔽观察窗,其特征在于所在1M到1G赫兹的范围对微波的屏蔽衰减在60DB以上,可见光区中高透射区域透明程度在60-90%之间。
15.如权利要求1所述的一种电磁屏蔽观察窗,其特征在于所在1G到10G赫兹的范围对微波的屏蔽衰减在50DB以上,可见光区中高透射区域透明程度在50%以上。
16.如权利要求1所述的一种电磁屏蔽观察窗,其特征在于所在10G赫兹到远红外波段的范围内对电磁波的屏蔽衰减在50DB以上,可见光区中高透射区域透明程度在40%以上。
17.如权利要求1所述的一种电磁屏蔽观察窗,其特征在于所述的金属介电多层膜由对称放置在两侧的诱导层和中间的功能层构成,所述的对称放置在两侧的诱导层各由两层不同的透明介质薄膜构成,两侧的诱导层光学厚度相同,所述的功能层复合在对称放置的诱导层之间。
18.如权利要求1、2、3、20所述的一种电磁屏蔽观察窗其特征在于,复合多层膜中至少有一层金属薄膜与至少一组金属细丝中的至少一根金属细丝导通。
19.如权利要求20所述的一种电磁屏蔽观察窗,其特征在于复合多层膜中至少有一层金属薄膜与防微波的外壳导通或接地。
20.如如权利要求1、2、3所述的一种电磁屏蔽观察窗,其特征在于至少一组金属细丝中的至少一根金属细丝与防微波的外壳导通或接地。
专利摘要一种电磁屏蔽观察窗,由单重或多重的金属丝网以及类半导体量子阱结构的单层或多层的光学薄膜构成,其特征在于所述的每重金属丝网由单组拉直或多组拉直的金属细丝构成,每组金属细丝中的任意两根金属细丝都在同一平面内且彼此平行,不同组的任意两根金属细丝彼此不平行。任一组金属细丝中相邻的两根金属细丝之间的垂直距离不大于所要求的截止微波波长的1/2倍。构成金属丝网的材料为导电良好的金属或者合金,如金、银、铜、铝、不锈钢等,可用于各种防电磁污染、防信息泄露的视窗窗口材料或透明体材料,也可用于电磁兼容以及大功率微波的防泄露等方面。
文档编号G12B17/00GK2627625SQ0322868
公开日2004年7月21日 申请日期2003年1月31日 优先权日2003年1月31日
发明者李宏强, 陈鸿 申请人:同济大学

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