一种具有双层方格金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗属于光学透明件电磁屏蔽技术领域，电磁屏蔽光学窗由两层结构参数相同的方格金属网栅或金属丝网平行放置于光学窗或透明衬底两侧构成，双层方格金属网栅的方格边长大于传统单层方格金属网栅方格边长的２倍，且其两层方格金属网栅的间距为其方格边长的２～４倍，相对于传统单层方格金属网栅，采用双层方格金属网栅结构的光学窗在不降低透光率的同时，大幅度提高了微波以及毫米波的屏蔽效率，解决了已有光学窗电磁屏蔽技术中高透光率和强电磁屏蔽效率不能同时兼顾的问题，适用于航空航天装备、保密设施和医疗诊断仪器等军用、民用光学透明件的电磁屏蔽。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于医疗诊断仪器、保密设施和航空航天装备等光学透明件电磁屏蔽领域，特别 涉及一种具有双层方格金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗。.
技术介绍
随着各种电子设备的广泛应用，电磁波应用波段不断展宽和强度不断增加，空间电磁环 境日益复杂，对医疗诊断仪器等领域应用的光学窗提出了越来越明确的电磁屏蔽要求，特别 是要求这些光学窗同时具备高透明度和超强的宽波段电磁屏蔽性能。如医疗用核磁共振仪屏 蔽室的观察窗就需要进行电磁屏蔽，以防止核磁共振仪被外界电磁场干扰影响正常工作，也 防止工作人员长期暴露于核磁共振仪本身的电磁场下而损害健康。对于党政机关、军事部门、 重要科研单位所在的保密建筑设施，也需要对其房屋的窗玻璃在保证采光性的同时，进行电 磁屏蔽设计，以防止室内电脑等电子设备工作时重要信息以电磁辐射形式传播到窗外造成泄 密。目前光学窗的电磁屏蔽主要采用透明导电薄膜、金属诱导透射型多层膜结构、带阻型频 率选择表面和金属网栅等技术实现。透明导电薄膜主要指透明金属氧化物薄膜，最常用的是氧化铟锡，能屏蔽较宽波段的微 波，但对微波衰减能力不强因而屏蔽效果欠佳，且一般只用于透可见光的场合，对透光率也 有一定影响。金属诱导透射型多层膜结构包含有单层或多层薄金属膜，对低频微波屏蔽能力 较强，然而透光区域主要为可见光和紫外光，且透光率不高。带阻型频率选择表面通过精确 设计其单元的图形和尺寸，可实现单个窄波段或多个窄波段的电磁屏蔽，但实现宽波段电磁 屏蔽较为困难。对于从甚高频到微波这一应用最广泛的宽波段进行强电磁屏蔽，同时又要保 证光学窗在从红外到可见光的较宽透光波段内具有高的透明度，上述各技术方案均存在明显 的不足。相比而言，金属网栅的结构参数可以灵活控制，特别是当金属网栅的周期在毫米或 亚毫米尺度时，由于其远大于红外光和可见光波长，可以实现高透光率，而又远小于微波波 长，可以实现较强的低频宽波段电磁屏蔽，这一特性使得基于金属网栅频率滤波原理的光学 窗电磁屏蔽技术获得了广泛的关注和研究，例如1. 专利93242068.0 "电磁屏蔽玻璃"在两层玻璃之间夹导电金属网，在玻璃外侧用导电透明 膜使之粘合在金属窗框上以构成电磁屏蔽结构，该结构有一定的采光性；2. 专利94231862.5 "无莫尔条纹电磁屏蔽观察窗"采用由两层数目不同的金属网平行放置， 且它们经线或者炜线有一定的夹角，以达到克服莫尔条纹现象，实现更清晰的视野；3. 专利02157954.7 "高屏效防信息泄漏玻璃"在金属丝网两侧各有一层聚碳酸脂胶片，胶片 外侧各贴附一层玻璃，最后热压而成电磁屏蔽结构，该结构在透光率达到60%的情况下， 具有较强的屏蔽效率；4. 专利03135313.5 "—种电磁屏蔽观察窗"用单重或多重金属丝网以及类半导体量子阱结构 组合成电磁屏蔽结构，可实现10GHz以内超过50dB的屏蔽效率，该结构在可见光高透射 区域的透光率达到50%以上；5. 专利200610084149.8 "电磁波屏蔽薄膜及其制造方法"描述了一种由光刻工艺形成的具有 金属网状图案的高透明电磁屏蔽薄膜，该专利技术的主要目的在于减少金属耗用量和克服在金 属层和薄膜基材之间使用固化胶造成的环境污染；上述各方案由于采用金属网栅或金属丝网作为屏蔽的核心器件，可以实现较好的电磁屏 蔽效果和一定的透光率。然而随着科学技术的发展，要求光学窗在具有强电磁屏蔽能力的同 时，'还要具有高的透光率，如在高性能医疗仪器、重大安全设施和航空航天装备领域，已经 要求光学窗在20GHz以内的微波频率实现30dB以上的屏蔽效率，同时还具有95%以上的透 光率。目前金属网栅最常用的结构为附图2所示的单层方格网栅结构，因其透光能力和屏蔽 能力存在固有矛盾而无法满足上述性能要求。为了缓解方格金属网栅透光能力与屏蔽能力的 固有矛盾， 一个办法就是减小金属网栅的加工线宽，然而将网栅线宽减小意味着加工成本的 显著上升和网栅的坚固耐用性下降，而且目前网栅的线宽已经达到几个微米，再大幅减小线 宽将导致金属线条的导电能力降低，进而降低屏蔽能力，因此通过减小网栅线宽缓解透光能 力与屏蔽能力矛盾的作用有限；另一个办法是通过将金属网栅叠加起来以增加其屏蔽效率， 如前述专利94231862. 5和专利200610084149. 8就曾提及，但增加层数将导致透光能力显著 降低；此外，还可以采用新颖的金属网栅结构，如专利200610010066.4 "具有方格金属网栅 结构的电磁屏蔽光学窗"提出用金属圆环构建成圆环金属网栅，有效避免了方格金属网栅高 级次衍射能量集中分布的缺点，并可以缓解其透光能力与屏蔽能力的矛盾。但仅靠单层圆环 金属网栅结构，也很难满足上述要求，而且有些场合对网栅高级次衍射的均匀分布特性并无 明确的要求。此外新的结构意味着新的加工工艺和手段，而人们更希望利用已有的成熟加工 技术，来实现更加优良的性能，比如对于传统方格金属网栅结构中最为常用的金属丝网，就 可以通过拉伸得到细金属丝，然后编织而成，成本非常低廉，适合大规模化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述已有的光学窗电磁屏蔽技术方案的不足，特别是针对单层方格金属网栅的高透光率和强电磁屏蔽效率不能兼顾的问题，提出一种具有双层方格金属网栅 结构的电磁屏蔽光学窗，利用双层金属网栅间距对其透光性能和屏蔽性能的不同影响规律， 来选择网栅的周期和双层间距，以实现在透光率基本不变的情况下，大幅度提高屏蔽效率。本专利技术采用的技术方案是具有双层方格金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗，该窗由两层方格金属网栅或金属丝网平 行放置于光学窗透明基片或衬底的两侧构成，两层方格金属网栅或金属丝网具有相同的方格 单元外形和结构参数，且都由互相垂直的两组平行金属栅线组成，或者由互相垂直的两组平 行金属细丝编织而成，任意两根互相垂直的栅线或者细丝在交点处重合或密接，其特征在于 两层方格金属网栅的方格边长大于已有单层方格金属网栅方格边长的2倍，两层方格金属网 栅的间距为其方格边长的2 4倍上述的具有双层方格金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗，所述的方格边长必须小于屏蔽最小波长的0.5倍。上述的具有双层方格金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗，所述的方格金属网栅由导电性能良好的金属或者合金构成，如金、银、铜、铝等，且金属厚度大于200nm。上述的具有双层方格金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗，所述的金属丝网由导电性能良好 的金属或者合金构成，如金、银、铜、铝等，且金属细丝的直径大于lpm。 上述的具有双层方格金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗，所述的两层方格金属网栅阵列与 光学窗透明基片材料之间用铬或者钛材料构成粘接层。上述的具有双层方格金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗，附有双层方格金属网栅的光学窗要与窗框或其它形式的外接部分电联接。上述的具有双层方格金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗，在方格金属网栅的表面镀增透膜。上述的具有双层方格金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗，在方格金属网栅的表面镀保护膜。 本专利技术具有以下创新性和优点1. 利用双层金属网栅的间距(衬底层厚)对透光性能影响甚微，而对屏蔽性能影响显著 的特点，优化选择双层金属网栅间距为2 4倍方格边长，利用双层金属网栅在该间距的强电 磁耦合作用，显著提高屏蔽效率，而此时透光性能基本不受间距调本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有双层方格金属网栅结构的电磁屏蔽光学窗，该窗由两层方格金属网栅或金属丝网平行放置于光学窗透明基片或衬底的两侧构成，两层方格金属网栅或金属丝网具有相同的方格单元外形和结构参数，且都由互相垂直的两组平行金属栅线组成，或者由互相垂直的两组平行金属细丝编织而成，任意两根互相垂直的栅线或者细丝在交点处重合或密接，其特征在于两层方格金属网栅的方格边长大于已有单层方格金属网栅方格边长的２倍，两层方格金属网栅的间距为其方格边长的２～４倍。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谭久彬，陆振刚，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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