ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

светопоглощающее покрытие

Классы МПК:G02B5/22 поглощающие 
B82B1/00 Наноструктуры
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Государственное научное учреждение "Институт физики имени Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси" (BY)
Приоритеты:
подача заявки:
2008-02-18
публикация патента:

Оптическое покрытие может быть использовано при изготовлении приемников излучения, преобразователей солнечной энергии, устройств оптической обработки информации и т.д. Покрытие включает дисперсные металлические слои и диэлектрические слои. В качестве дисперсных слоев используют слои из металлических частиц со средним размером dcp, выполненные в виде плотноупакованных монослоев. Дисперсные и диэлектрические слои расположены поочередно друг с другом. Диапазон изменения dcp металлических частиц составляет 2-50 нм. Диэлектрические слои выполнены с оптической толщиной светопоглощающее покрытие, патент № 2370797 0/4, где светопоглощающее покрытие, патент № 2370797 0 - длина волны максимума полосы поверхностного плазмонного поглощения монослоя металлических частиц, для которой коэффициент поглощения дисперсного металлического слоя превышает коэффициент поглощения массивного металла. Технический результат - повышение спектральной селективности светопоглощающего покрытия при сохранении высоких значений коэффициента поглощения и низкой величине остаточного отражения. 2 ил. светопоглощающее покрытие, патент № 2370797

Рисунки к патенту РФ 2370797

светопоглощающее покрытие, патент № 2370797 светопоглощающее покрытие, патент № 2370797

Изобретение относится к оптическим покрытиям, характеризующимся высоким уровнем поглощения электромагнитного излучения УФ, видимого или ближнего ИК-диапазона и низким коэффициентом отражения в области поглощения, а также высокой спектральной селективностью, и может быть использовано в лазерно-оптических системах для мониторинга и диагностики, в приборостроении и в электронной технике, при изготовлении приемников излучения, преобразователей солнечной энергии, устройств оптической обработки информации и т.д.

Известно устройство, поглощающее излучение видимого диапазона, представляющее собой композит, состоящий из слоя диэлектрического материала (например, SiO), в котором содержатся наночастицы металла (например, Ti), поглощающие излучение видимого диапазона (И.З.Индутный, П.Е. Шепелявый, Е.В.Михайловская, Ч.В.Парк, Дж.Б.Ли, Я.Р.До. Градиентные светопоглощающие покрытия SiOx-Me для дисплейных экранов. Журнал технической физики, 2002, т.72, вып.6, с.67-72). Покрытие получают термическим испарением на подложку в вакууме механической смеси SiO+Ti. Известное устройство характеризуется высоким уровнем поглощения видимого излучения, однако его недостатком является спектральная неселективность поглощения, а также наличие в видимом диапазоне значительного зеркального отражения на границе покрытие-воздух (порядка 4-10%).

Ближайшим техническим решением (прототипом) является многослойное металл-диэлектрическое покрытие, содержащее, по крайней мере, один дисперсный металлический слой (или несколько слоев), выполненных из наночастиц (патент США № US 6335142 В1 от 1.01.2002 «Light absorbing coatings with high absorption capacity»). Для усиления поглощения в состав данного покрытия вводят также толстый сплошной слой металла или используют металлическую подложку. Входящие в состав данного покрытия диэлектрические слои, разделяющие дисперсный и сплошной слои металла, а также слой диэлектрика, граничащий с воздухом, предназначены для уменьшения отражения от многослойной системы. Ослабление излучения в прототипе происходит в металлических слоях (дисперсном и сплошном), причем, величина коэффициента поглощения дисперсного металлического слоя для всей спектральной области ослабления излучения меньше величины коэффициента поглощения массивного металла. Под массивным металлом подразумеваются сплошные (недисперсные) слои металла толщиной более 1 мкм. В известном покрытии достигается достаточно низкое остаточное отражение (порядка 1-2%). Недостатком прототипа является его спектральная неселективность, поскольку для толстого слоя металла ослабление излучения происходит в широком диапазоне длин волн, включая видимую и ближнюю ИК-области спектра.

Задачей изобретения является повышение спектральной селективности светопоглощающего покрытия при сохранении высоких значений коэффициента поглощения и низкой величине остаточного отражения.

Задача решается за счет того, что в предлагаемом покрытии, включающем дисперсные металлические слои и диэлектрические слои, дисперсные слои из металлических частиц со средним размером dcp, выполненные в виде плотноупакованных монослоев, и диэлектрические слои расположены поочередно друг с другом, диапазон изменения dcp металлических частиц составляет 2-50 нм, диэлектрические слои выполнены с оптической толщиной светопоглощающее покрытие, патент № 2370797 0/4, где светопоглощающее покрытие, патент № 2370797 0 - длина волны максимума полосы поверхностного плазмонного поглощения монослоя металлических частиц, для которой коэффициент поглощения дисперсного металлического слоя превышает коэффициент поглощения массивного металла.

В предлагаемом устройстве поочередное расположение дисперсных слоев из металлических частиц и диэлектрических слоев, оптические толщины которых являются четвертьволновыми относительно длины волны светопоглощающее покрытие, патент № 2370797 0, соответствующей максимуму полосы поверхностного плазмонного поглощения дисперсных металлических слоев, обеспечивает деструктивную многолучевую интерференцию в многослойном селективно-поглощающем покрытии, за счет чего вблизи этой длины волны одновременно достигаются увеличение поглощения и минимизация отражения падающего электромагнитного излучения.

Значение резонансной длины волны светопоглощающее покрытие, патент № 2370797 0, а также значения коэффициентов пропускания и отражения дисперсных металлических слоев на этой длине волны зависят от материала металлических наночастиц, их среднего размера dcp и от значений параметра перекрытия светопоглощающее покрытие, патент № 2370797 , характеризующего долю площади монослоя, занятую металлическими наночастицами. Изменение среднего размера частиц в диапазоне 2-50 нм, а их параметра перекрытия в пределах 0.2-0.7 позволяет наиболее эффективно осуществлять деструктивную многолучевую интерференцию в многослойной системе. Выполнение дисперсных металлических слоев с малым отклонением размера частиц от среднего размера d cp способствует сужению полосы поверхностного плазмонного поглощения. Одинаковый средний размер металлических частиц d cp во всех дисперсных металлических слоях и одинаковые толщины всех диэлектрических слоев обеспечивают высокую спектральную селективность многослойного покрытия.

В качестве металлических материалов светопоглощающего покрытия могут быть использованы такие металлы, как Ag, Cu, Au, Al, для которых полосы плазмонного поверхностного резонанса дисперсных слоев расположены в оптическом спектральном диапазоне. Величина коэффициента поглощения дисперсных металлических слоев на длине волны светопоглощающее покрытие, патент № 2370797 0 и в прилегающей к светопоглощающее покрытие, патент № 2370797 0 области максимального ослабления оптического излучения превышает коэффициент поглощения соответствующего массивного металла. В качестве диэлектрических материалов могут быть использованы материалы, прозрачные в области проявления поверхностных плазмонных резонансов дисперсных металлических слоев - фториды, окислы, галогениды щелочных металлов.

Схема предлагаемого светопоглощающего покрытия представлена на фиг.1. Светопоглощающее покрытие включает в себя дисперсные металлические слои 1, сплошные диэлектрические слои с оптической толщиной светопоглощающее покрытие, патент № 2370797 0/4 2, диэлектрическую подложку 3. На фиг.2 представлены спектральные зависимости коэффициентов пропускания, отражения и поглощения светопоглощающего покрытия, состоящего из семи плотноупакованных слоев наночастиц Ag, разделенных слоями KCl. Покрытие получено методом последовательного термического осаждения Ag и KCl на стеклянную подложку. Средний размер наночастиц Ag в монослое составляет 4 нм, параметр перекрытия светопоглощающее покрытие, патент № 2370797 ~0.4. Величина показателя преломления для KCl в видимом диапазоне составляет ~ 1.5. Геометрическая толщина каждого из слоев KCl равна 73 нм. Данные слои являются четвертьволновыми для светопоглощающее покрытие, патент № 2370797 0=440 нм, на которой формируется максимум полосы поверхностного плазмонного поглощения для монослоев наночастиц серебра с указанными параметрами. Из фиг.2 видно, что в окрестности длины волны светопоглощающее покрытие, патент № 2370797 0 достигается максимум поглощения (минимум пропускания) данного устройства. Величина отражающей способности покрытия в данной области спектра не превышает 1.5%. Полуширина полосы поглощения составляет 180 нм. Спектральные области, прилегающие к полосе поглощения как с длинноволновой, так и с коротковолновой сторон, характеризуются высоким уровнем пропускания излучения (коэффициент пропускания >60%). Таким образом, фиг.2 демонстрирует высокую поглощательную способность (95.5% на резонансной длине волны светопоглощающее покрытие, патент № 2370797 0) и одновременно высокую спектральную селективность предлагаемого покрытия - полоса поглощения сужена более чем в 2 раза, по сравнению с прототипом.

Изменяя конструктивные параметры покрытия, можно управлять спектральным положением светопоглощающее покрытие, патент № 2370797 0 и формировать полосу поглощения в разных областях УФ, видимого и ближнего ИК-диапазонов.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Светопоглощающее покрытие, включающее дисперсные металлические слои и диэлектрические слои, отличающееся тем, что дисперсные слои из металлических частиц со средним размером dcp , выполненные в виде плотноупакованных монослоев, и диэлектрические слои расположены поочередно друг с другом, диапазон изменения dcp металлических частиц составляет 2-50 нм, диэлектрические слои выполнены с оптической толщиной светопоглощающее покрытие, патент № 2370797 0/4, где светопоглощающее покрытие, патент № 2370797 0 - длина волны максимума полосы поверхностного плазмонного поглощения монослоя металлических частиц, для которой коэффициент поглощения дисперсного металлического слоя превышает коэффициент поглощения массивного металла.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2370797

patent-2370797.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс G02B5/22 поглощающие 

Патенты РФ в классе G02B5/22:
фильтр спектральный очистки для эуф-нанолитографа и способ его изготовления -  патент 2510641 (10.04.2014)
наношкальные поглотители ик-излучения в многослойных формованных изделиях -  патент 2510333 (27.03.2014)
светорегулирующий материал и светорегулирующая пленка -  патент 2418031 (10.05.2011)
система с затемняющимся светофильтром, способ управления системой с затемняющимся светофильтром и защитная маска с затемняющимся светофильтром -  патент 2407045 (20.12.2010)
устойчивая к неблагоприятным погодным условиям пленка для окрашивания световозвращающих формованных изделий в желтый цвет -  патент 2393178 (27.06.2010)
неотражающий нейтральный оптический фильтр -  патент 2382388 (20.02.2010)
ограничитель инфракрасного излучения -  патент 2237915 (10.10.2004)
светофильтр для очков защитных лазерных -  патент 2222820 (27.01.2004)
неотражающий нейтральный оптический фильтр -  патент 2200337 (10.03.2003)
способ получения неотражающего нейтрального оптического фильтра -  патент 2186414 (27.07.2002)

Класс B82B1/00 Наноструктуры

Патенты РФ в классе B82B1/00:
многослойный нетканый материал с полиамидными нановолокнами -  патент 2529829 (27.09.2014)
материал заменителя костной ткани -  патент 2529802 (27.09.2014)
нанокомпозитный материал с сегнетоэлектрическими характеристиками -  патент 2529682 (27.09.2014)
катализатор циклизации нормальных углеводородов и способ его получения (варианты) -  патент 2529680 (27.09.2014)
способ определения направления перемещения движущихся объектов от взаимодействия поверхностно-активного вещества со слоем жидкости над дисперсным материалом -  патент 2529657 (27.09.2014)
способ формирования наноразмерных структур -  патент 2529458 (27.09.2014)
способ бесконтактного определения усиления локального электростатического поля и работы выхода в нано или микроструктурных эмиттерах -  патент 2529452 (27.09.2014)
способ изготовления стекловидной композиции -  патент 2529443 (27.09.2014)
комбинированный регенеративный теплообменник -  патент 2529285 (27.09.2014)
способ изготовления тонкопленочного органического покрытия -  патент 2529216 (27.09.2014)


Наверх