红外微型多谱段集成滤光片产品质量考核方法

发布时间：2021-08-07 10:12

　　作为空间红外相机上的关键部件,微型集成滤光片得到越来越广泛的应用。由于制作工艺复杂,加上探测器内部工作条件极为苛刻,滤光片在使用中经常出现诸多问题。为了在地面阶段全面暴露滤光片质量缺陷并针对性解决这些问题,减少相机在轨工作风险,文章提出一套适用于空间红外相机的多谱段集成滤光片产品质量考核方法,涵盖产品外观检查、结构尺寸测试、面形检测、光谱性能测试、膜层质量检查,环境试验考核、力学试验考核等方面,旨在滤光片研制过程中能够全面、准确地考核集成滤光片产品质量,减少产品使用中的潜在风险。 

【文章来源】：激光与红外. 2020,50(06)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

多谱段滤光片

如前所述可知,多谱段集成滤光片制备工艺非常复杂,产品的各环节均易出现问题,图2所示为两种多谱段滤光片在制备及使用过程中产生的典型质量隐患之一即表面瑕疵。图2(a)两个小圈处为基片两处较大边缘崩边,该崩边位于光学视场内,会遮挡有效像元;左侧拼缝间白色物质为窄条粘接过程中溢出到光学膜层上的粘接胶,胶和膜层材料间线胀系数的差异可能会导致温度冲击时产生热应力从而引起光学膜层开裂脱落;图2(b)所示为图2(b)中掩膜型滤光片另一面,可以看出经过一系列特定环境试验后,滤光片四个观察窗附近区域黑色金属膜层掉落,呈现“X”形状,该面封装后正对探测器芯片,脱落的金属碎屑掉落探测器芯片上形成多余物会影响探测器电子学性能。表面瑕疵问题是多谱段集成滤光片在制备及使用过程中最容易暴露的问题,尤其是工作在红外谱段的滤光片薄膜层数较多,膜层较厚,表面质量瑕疵往往更明显。此外,微型多谱段集成滤光片在使用过程中也多次出现其他问题,如光谱性能衰减、粘接胶开裂、振动过程断裂等,这些均给项目带来很大损失,因此需制定一套有效的方法,在产品装机之前全面考核滤光片产品质量,确保质量万无一失才能使用,避免给型号使用带来隐患。

采用该套方法考核某四个谱段拼接型长波滤光片产品质量，按前述要求分别从产品外观、结构尺寸、面形、光谱性能、膜层质量、拼接尺寸、环境试验考核、力学试验考核等方面逐项检查，经验证，产品质量满足要求，产品合格，产品后续地面测试及在轨工作性能稳定，证明本套考核方法有效全面。对微型滤光片而言，常规的性能参数如外观、尺寸、面形等后期较为稳定，而膜层质量及光谱性能则容易受到空间环境的影响，因此在环境试验前后需重点对滤光片光谱性能及膜层质量进行测试及检查，设置合理的试验参数，经相关环境试验后四个通道测试光谱曲线如图3所示，可以看出各通道曲线在试验前后基本重合，表3给出了试验前后对应滤光片光谱性能测试数据及膜层质量检查表，从表中可以看出空间环境因素对滤光片膜层光谱性能影响较小，滤光片能够经受较为严苛的空间环境条件，这是产品空间应用的重要前提。采用本套方法全面考核了某型号项目中四谱段拼接型集成滤光片质量，预研阶段时由于考核项目不全面滤光片在使用中出现脱膜现象，型号阶段时一方面改进滤光片镀膜方案，一方面优化考核项目，最终确保了产品质量。

【参考文献】：
期刊论文
[1]拼接式集成滤光片的研制[J]. 李得天,王多书,王济洲,董茂进,李凯朋.  真空与低温. 2018(06)
[2]锗薄膜在低温下的折射率研究（英文）[J]. 徐嶺茂,周晖,张凯锋,郑军,李坤,王济洲,王多书.  红外与毫米波学报. 2018(01)
[3]中波红外双通道带通滤光片的研制[J]. 王松林,米高园,张建付,杨崇民,刘青龙,王颖辉,韩俊.  激光与红外. 2017(06)
[4]光学滤光片薄膜边缘应力研究[J]. 董茂进,张玲,王多书,熊玉卿,王济洲.  宇航材料工艺. 2015(01)
[5]中国航天光学遥感技术成就与展望[J]. 岳涛.  航天返回与遥感. 2008(03)

硕士论文
[1]带通滤光片的镀制及抗辐照性能研究[D]. 赵会聪.哈尔滨工业大学 2014



本文编号：3327610