專利名稱：一種電磁屏蔽觀察窗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于電磁波屏蔽的觀察窗，特別是一種由金屬網(wǎng)和類半導體量子阱對稱結(jié)構(gòu)的光學復(fù)合薄膜構(gòu)成的電磁屏蔽觀察窗。
背景技術(shù)：
已有技術(shù)中用于電磁波屏蔽的觀察窗有金屬絲網(wǎng)以及多層的金屬介電復(fù)合多層膜等材料。用于電磁波屏蔽的金屬絲網(wǎng)觀察窗由金屬絲網(wǎng)熔固在透明的材料中組成。但其工作截止頻率對應(yīng)的微波波長不小于金屬絲網(wǎng)網(wǎng)孔最大距離的2倍。隨著頻率的增高，如果要達到對1G赫茲以上的電磁波良好的屏蔽效果，如50DB以上，那么金屬絲要編制得更加密集，網(wǎng)眼也要求更小，同時要求使用更多重的金屬絲網(wǎng)或更多組的金屬絲，這將大大降低了觀察窗的透明效果，以致于失去透明的效果，所以該種微波觀察窗的工作頻率多在1M(106)赫茲到1G(109)赫茲之間，。用于電磁波屏蔽的金屬介電復(fù)合多層膜的屏蔽區(qū)間可以從紅外一直到微波以及波長更長的所有電磁波頻率，合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料的選取還可以屏蔽紫外。但由于采用的金屬膜的總厚度非常薄在微波波段不能有很理想的屏蔽效果。金屬本身對可見光有強烈的吸收作用而不能將金屬膜做得很厚，例如單層50納米厚的銀膜透過率峰值不到7％。如果用相對較薄的多層金屬膜可以大大提高可見光區(qū)域透射率峰值和高透明區(qū)域的寬度，但是此時金屬膜的電導率比金屬體材料的電導率有明顯的下降，隨著膜厚變薄，其電導率下降的程度明顯加劇，如果采用過多層數(shù)的金屬膜也會導致可見光區(qū)域透射率的明顯下降而失去窗口的透明效果，上述原因也決定了理想透明程度的金屬介電多層膜對于1G以上的微波很難有超過40DB的衰減效果而不能用于較高頻率下的微波觀察窗。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于解決已有技術(shù)中的上述問題，本實用新型為解決已有技術(shù)中的上述問題所采用的技術(shù)方案是提供一種由單重或多重的金屬絲網(wǎng)和類半導體量子阱對稱結(jié)構(gòu)的光學復(fù)合薄膜構(gòu)成的電磁屏蔽觀察窗。在保證40-60％透射率的同時使得在1G赫茲以上的更高頻率的微波波段有50DB以上的屏蔽。
在本實用新型中，所述的單重或多重的金屬絲網(wǎng)的特征在于任一重金屬絲網(wǎng)由單組拉直或多組拉直的金屬細絲構(gòu)成，每組金屬細絲中的任意兩根金屬細絲都在同一平面內(nèi)且彼此平行，不同組的任意兩根金屬細絲彼此不平行。任一組金屬絲中相鄰的兩根金屬細絲之間的垂直距離不大于所要求的截止微波波長的1/2倍。所述的金屬細絲的直徑為0.005毫米到5毫米之間，材料采用導電性能良好的金屬或者合金，如金、銀、銅、鋁、不銹鋼等。每根金屬細絲兩端都達到或者超過相應(yīng)窗口所在的位置而完全覆蓋窗口。
所述的的金屬介電復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)類似于半導體量子阱結(jié)構(gòu)，由對稱放置的兩個誘導層和中間的功能層構(gòu)成，所述的對稱放置在功能層兩邊的誘導層分別為透明的雙層介質(zhì)薄膜襯底，其結(jié)構(gòu)和各層薄膜的排列分別如A1B1和B2A2，其中A1、A2和B1、B2分別代表具有不同折射率的兩種透明材料，如硫化鋅和氟化鎂。每個誘導層的實際厚度在2.0納米到10000.0納米之間，兩個誘導層的光學厚度可以相同或者不同，兩個誘導層中的薄膜的厚度比例可以相同或者不同，所述的功能層的厚度在3.0納米到10000.0納米之間，可以由一種、兩種或兩種以上的介質(zhì)膜以及金屬膜構(gòu)成；所述的功能層包含至少一層金屬介質(zhì)膜，或者由多層的金屬膜、介電或半導體介質(zhì)膜構(gòu)成，每層金屬膜兩邊為介電介質(zhì)膜或者半導體膜，各層金屬的厚度可以相同也可以不同。各層由相同材料構(gòu)成的介電介質(zhì)薄膜或者半導體薄膜的厚度可以相同也可以不同。厚度在2.0納米到10000.0納米之間的功能層復(fù)合在對稱放置的誘導層之間，結(jié)構(gòu)如A1B1CB2A2，前面的A1B1對應(yīng)一個誘導層，后面的B2A2對應(yīng)另一個誘導層，中間的C對應(yīng)單層的金屬層或多層的金屬層中復(fù)合介電介質(zhì)薄膜或者半導體介質(zhì)薄膜所構(gòu)成的功能層，其中一邊的誘導層中不與功能層復(fù)合的薄膜A1或A2和透明的襯底材料復(fù)合，或者兩邊的誘導層中不與功能層復(fù)合的薄膜A1和A2都分別和透明的襯底材料復(fù)合，復(fù)合的方法可以用電子束蒸發(fā)或者濺射的方法實現(xiàn)，誘導層與功能層之間、各部分中相鄰的各層薄膜之間的復(fù)合也可以用電子束蒸發(fā)或者濺射的方法實現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)可以讓一部分或絕大部分可見光透射的同時屏蔽絕大部分紅外輻射、紫外輻射和波長更長的其它電磁波輻射，或者在要求的可見波段高透射的同時屏蔽絕大部分紅外輻射、紫外和波長更長的其它電磁波輻射。對于功能層中有多層金屬膜的情況，如果要保證在較寬的可見光范圍內(nèi)，透射率的起伏較小，高透射區(qū)域較寬的特點，在保持金屬膜總厚度不變、金屬層數(shù)不變的條件下，靠近功能層中間的金屬膜厚度可以厚一些，同時越靠近兩邊誘導層的金屬膜的厚度越薄，此時包括功能層和兩側(cè)的誘導層的整體結(jié)構(gòu)都接近或者達到中心對稱。在保持兩邊誘導層各自的總光學厚度的同時，適當調(diào)節(jié)各誘導層中兩種不同的透明介質(zhì)的厚度，通過調(diào)節(jié)可以得到高透射區(qū)域內(nèi)高低透射率的差值不大于平均透射率的3％或者10％以內(nèi)。本實用新型所述的兩個誘導層也可以分別包含多于一個周期的雙層透明薄膜結(jié)構(gòu)，例如ABAB...AB，相應(yīng)的在功能層另一側(cè)為BABA...BA，或者在功能層中同時摻雜誘導層形成多重量子阱結(jié)構(gòu)，本實用新型著重強調(diào)兩側(cè)的誘導層有相同的周期數(shù)和相同的光學總厚度的情況，此時由于多次共振反射效應(yīng)而更容易達到有很寬的高透射區(qū)域等本實用新型所希望的效果。
本實用新型中的優(yōu)先選擇為至少有兩組金屬絲互相垂直；復(fù)合多層膜中至少有一層金屬薄膜與至少一組金屬細絲中的至少一根金屬細絲導通；復(fù)合多層膜中至少有一層金屬薄膜與防微波的外殼導通或接地；至少一組金屬細絲中的至少一根金屬細絲與防微波的外殼導通或接地。
本實用新型中金屬絲網(wǎng)溶固在一端復(fù)合有金屬介電多層膜的聚酯、玻璃等透明材料中，或者用透明的粘接劑粘接在復(fù)合有金屬介電多層膜的透明襯底上。本實用新型和已有技術(shù)對比，綜合了不同技術(shù)的優(yōu)點，具體包括1)較稀疏的金屬絲網(wǎng)即可達到對1G到30G赫茲之間的微波20-30DB的屏蔽衰減作用。2)類半導體量子阱結(jié)構(gòu)的金屬介電薄膜復(fù)合材料在很寬頻率范圍內(nèi)對微波有30-40DB的屏蔽衰減作用同時在可見光區(qū)域保持良好的透明性能。3)在大功率微波輻射的情況下，金屬絲網(wǎng)對微波有很大的衰減作用從而使得薄膜不容易聚集大量的熱量斷裂而損壞。
總體而言，本實用新型在保證可見光區(qū)域較好透過特性的同時屏蔽要求的微波波段以及波長更長的電磁波輻射，如微波、無線電波同時得到在可見光區(qū)域理想的透明度，可以用于防電磁污染、防微波泄露、以及電磁兼容等方面的應(yīng)用。


圖1是本實用新型的一種電磁屏蔽觀察窗。
圖2是本實用新型的一種電磁屏蔽觀察窗中的功能層結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖3是本實用新型的一種電磁屏蔽觀察窗中金屬絲網(wǎng)在觀察窗平面內(nèi)的垂直投影示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，實現(xiàn)本實用新型的優(yōu)選方式是本實用新型一種類半導體量子阱結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽觀察窗由單重或多重的金屬絲網(wǎng)以及類半導體量子阱結(jié)構(gòu)的單層或多層金屬介電多層薄膜構(gòu)成。其中的金屬絲網(wǎng)如圖一中的4部分所示，由兩組互相垂直的銅絲構(gòu)成，銅絲的直徑為0.045毫米，每組銅絲中任意兩根兩臨的平行銅絲之間的距離為2毫米。兩組銅絲之間不直接導通，都熔固在石英玻璃中。玻璃的一面復(fù)合有類半導體量子阱結(jié)構(gòu)的單層或多層金屬介電多層薄膜。在本實用新型的另一個優(yōu)選實施例中，將銅絲換為0.04毫米直徑的金屬銀絲。本實用新型中的多層膜結(jié)構(gòu)由誘導層1、3和功能層2構(gòu)成，所述的誘導層1、3分別由兩層透明介質(zhì)薄膜A1、B1和B2、A2構(gòu)成，所述的功能層2采用金屬材料，所述的功能層2復(fù)合在誘導層1、3之間，所述的功能層2的厚度在3納米到9000納米之間，所述的功能層為單層金屬膜。如圖2所示，所述的功能層2也可以由多層的金屬膜和介電介質(zhì)膜構(gòu)成。將所述的功能層復(fù)合到所述的誘導層可以采用已有技術(shù)中的電子束蒸發(fā)或者濺射的方法。在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，誘導層1、3中的薄膜A1、A2都采用硫化鋅，兩者厚度相同，在2納米到150納米之間。薄膜B1、B2都采用氟化鎂，兩者厚度相同，在2納米到250納米之間。誘導層1，3對稱放置。兩誘導層的光學總厚度相同。功能層2采用厚度在5納米到60納米的單層金屬銀膜。在本實用新型的另一個優(yōu)選實施例中，誘導層1、3中的薄膜A1、A2采用硫化鋅，兩者厚度相同，在2納米到150納米之間。薄膜B1、B2采用氟化鎂，兩者厚度相同，在2納米到250納米之間。誘導層1，3對稱放置。兩誘導層的光學總厚度相同。功能層2采用3層厚度為5納米到60納米的金屬銀膜和2層厚度為100納米到200納米的氟化鎂薄膜。其排列方式為每兩層金屬薄膜中間夾一層介質(zhì)薄膜。
權(quán)利要求1.一種電磁屏蔽觀察窗，由單重或多重的金屬絲網(wǎng)以及單層或多層的光學薄膜構(gòu)成，其特征在于所述光學薄膜中至少含有一層金屬膜。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電磁屏蔽觀察窗，其特征在于其中至少含有一重金屬絲網(wǎng)，每重金屬絲網(wǎng)由一組或多組拉直的金屬細絲構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的一種電磁屏蔽觀察窗，其特征在于每組金屬細絲中任意兩根金屬細絲都處于同一平面內(nèi)且彼此平行。
4.如權(quán)利要求2所述的一種電磁屏蔽觀察窗，其特征在于不同組的金屬細絲彼此不平行。
5.如權(quán)利要求2、3所述的一種電磁屏蔽觀察窗，其特征在于每組金屬絲都至少有另一組金屬絲不和它平行。
6.如權(quán)利要求2、3所述的一種電磁屏蔽觀察窗，其特征在于所述的任一組金屬絲中，相鄰且平行的兩根金屬細絲之間的垂直距離不大于所要求的截止微波波長的1/2倍。
7.如權(quán)利要求2、3所述的一種電磁屏蔽觀察窗，其特征在于每組金屬絲都至少有另一組金屬絲和它垂直。
8.如權(quán)利要求2、3所述的一種電磁屏蔽觀察窗，其特征在于每組金屬絲中相鄰且平行的兩根金屬細絲之間的垂直距離不大于所要求的截止微波波長的1/4倍。
9.如權(quán)利要求2、3所述的一種電磁屏蔽觀察窗，其特征在于每組金屬絲中相鄰且平行的兩根金屬細絲之間的垂直距離不大于所要求的截止微波波長的1/6倍。
10.如權(quán)利要求2、3所述的一種電磁屏蔽觀察窗，其特征在于每組金屬絲中相鄰且平行的兩根金屬細絲之間的垂直距離不大于所要求的截止微波波長的1/10倍。
11.如權(quán)利要求2所述的一種電磁屏蔽觀察窗，其特征在于所述的金屬細絲的直徑在0.00002毫米到5毫米之間。
12.如權(quán)利要求1所述的一種電磁屏蔽觀察窗，其特征在于其高透過區(qū)域有大于或等于50％的透射率，屏蔽要求微波波段以及無線電波段的電磁波，泄露不大于入射電磁波能量的十萬分之一。
13.如權(quán)利要求1所述的一種電磁屏蔽觀察窗，其特征在于所述的高透過區(qū)域包括近紅外以及中紅外區(qū)域。
14.如權(quán)利要求1所述的一種電磁屏蔽觀察窗，其特征在于所在1M到1G赫茲的范圍對微波的屏蔽衰減在60DB以上，可見光區(qū)中高透射區(qū)域透明程度在60-90％之間。
15.如權(quán)利要求1所述的一種電磁屏蔽觀察窗，其特征在于所在1G到10G赫茲的范圍對微波的屏蔽衰減在50DB以上，可見光區(qū)中高透射區(qū)域透明程度在50％以上。
16.如權(quán)利要求1所述的一種電磁屏蔽觀察窗，其特征在于所在10G赫茲到遠紅外波段的范圍內(nèi)對電磁波的屏蔽衰減在50DB以上，可見光區(qū)中高透射區(qū)域透明程度在40％以上。
17.如權(quán)利要求1所述的一種電磁屏蔽觀察窗，其特征在于所述的金屬介電多層膜由對稱放置在兩側(cè)的誘導層和中間的功能層構(gòu)成，所述的對稱放置在兩側(cè)的誘導層各由兩層不同的透明介質(zhì)薄膜構(gòu)成，兩側(cè)的誘導層光學厚度相同，所述的功能層復(fù)合在對稱放置的誘導層之間。
18.如權(quán)利要求1、2、3、20所述的一種電磁屏蔽觀察窗其特征在于，復(fù)合多層膜中至少有一層金屬薄膜與至少一組金屬細絲中的至少一根金屬細絲導通。
19.如權(quán)利要求20所述的一種電磁屏蔽觀察窗，其特征在于復(fù)合多層膜中至少有一層金屬薄膜與防微波的外殼導通或接地。
20.如如權(quán)利要求1、2、3所述的一種電磁屏蔽觀察窗，其特征在于至少一組金屬細絲中的至少一根金屬細絲與防微波的外殼導通或接地。
專利摘要一種電磁屏蔽觀察窗，由單重或多重的金屬絲網(wǎng)以及類半導體量子阱結(jié)構(gòu)的單層或多層的光學薄膜構(gòu)成，其特征在于所述的每重金屬絲網(wǎng)由單組拉直或多組拉直的金屬細絲構(gòu)成，每組金屬細絲中的任意兩根金屬細絲都在同一平面內(nèi)且彼此平行，不同組的任意兩根金屬細絲彼此不平行。任一組金屬細絲中相鄰的兩根金屬細絲之間的垂直距離不大于所要求的截止微波波長的1/2倍。構(gòu)成金屬絲網(wǎng)的材料為導電良好的金屬或者合金，如金、銀、銅、鋁、不銹鋼等，可用于各種防電磁污染、防信息泄露的視窗窗口材料或透明體材料，也可用于電磁兼容以及大功率微波的防泄露等方面。
文檔編號G12B17/00GK2627625SQ0322868
公開日2004年7月21日 申請日期2003年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月31日
發(fā)明者李宏強, 陳鴻 申請人:同濟大學