Изготовление и контроль оптических деталей - Ефремов А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Разгерметизация колпака происходит с помощью на-текателя при закрытых клапанах 5 и 11. Высоковакуумный насос 6 выключается, низковакуумный насос 8 работает при открытом клапане 10 до полного остывания высоковакуумного насоса 6.
160
Контроль покрытий ведут визуально, фото- и спектрометрически на соответствие требованиям чертежа и технических условий. Металлические слои проверяют по контрольным образцам на сцепление слоя с подложкой. В чертежах технологический процесс изготовления зеркально^ покрытия испарением алюминия условно обозначают так: зеркальн. 1И.
Достоинства способа: возможность получения всех ви-
дов покрытий; большая скорость нанесения покрытий, что способствует изготовлению однородных по составу покрытий; контроль характеристик пленок в процессе изготовления. Недостатки способа: невысокая механическая прочность, недостаточная
влагостойкость и малая химическая стойкость покрытий.
Способ нанесения покрытий катодным распылением веществ. Способ основан на явлении медленного разрушения (распыления) материала катода под действием ударяющихся о него атомов или молекул инертного газа, ионизированных электрическим разрядом между электродами при давлении около 0,13 Па. Свободные атомы или молекулы вещества катода покидают его поверхность и осаждаются на противостоящих катоду поверхностях.
При этом способе применяют установки, аналогичные установкам для нанесения покрытий термическим испарением веществ в высоком вакууме, но колпак имеет относительно меньшую высоту, так как расстояние между электродами невелико. Скорость процесса распыления зависит от вещества катода, давления и природы газа, параметров разряда. Оптимальное давление газа подбирают экспериментально и поддерживают постоянным в течение всего времени напыления. Для получения покрытий равномерной толщины применяют катод, форма которого соответствует форме поверхности подложки, а размеры на 25% больше размеров детали.
Способ применим для нанесения всех видов покрытий, но наиболее часто его используют для образования светоделительных и зеркальных слоев из тугоплавких и благородных металлов. Технологический процесс близок к процессу нанесения покрытий термическим испарением веществ в вакууме и состоит из следующих операций: подготовки подложек; подготовки вакуумной камеры с размещением подложек и катодов и юстировки прибора контроля; откачивания воздуха из вакуумной камеры до давления (1,33—0,13) Па; изготовления покрытия распылением катода при напряжениях 1,5—2,5 кВ: разгерметизации колпака; контроля покрытий.
Покрытия, полученные этим способом, устойчивы к влажной атмосфере, органическим растворителям и соответствуют 0 и I группам механической прочности. Прочность металлических покрытий определяется природой вещества слоя. В чертежах технологический процесс изготовления светоделительного покрытия катодным распылением золота условно обозначают так: светоделит. 2К.
Достоинства способа: возможность получения всех видов покрытий, а также прочных пленок, в том числе и из тугоплав-
1 1—2421
161
ких веществ; минимальный расход материалов, что особенно важно при изготовлении покрытий из драгоценных металлов —¦ золота, платины. Недостатки способа: контроль покрытий в про-
цессе изготовления слоев сложен; ограничение в размерах подложек— до 100—150 мм из-за неравномерности толщины слоев и отсутствия больших катодов; длительность процесса, особенно при нанесении многослойных покрытий.
Электронно-лучевое испарение веществ. Этот способ нанесения покрытий является разновидностью способа термического испарения веществ в вакууме. Электронно-лучевое испарение отличается от других видов термического испарения использованием электрон-но-лучевых испарителей, позволяющих концентрировать энергию нагрева на небольшой поверхности испаряемого вещества. Испаряемое вещество в этой зоне нагревается и испаряется в результате бомбардировки сфокусированным пучком ускоренных электронов, испускаемых нагретым катодом.
На рис. 15.5 показана схема электронно-лучевого испарителя
кольцевого типа. Нагретый катод 1 в виде кольца из вольфрамовой проволоки испускает электроны, устремляющиеся к аноду 4, которым служит массивный медный тигель с образцом 3, сделанным из испаряемого вещества. Электронный пучок фокусируется в небольшое пятно на поверхности образца 3 с помощью управляющего электрода 2, находящегося под потенциалом, близким к потенциалу катода 1. Тигель с образцом испаряемого вещества (анод испарителя) при работе нагревается и требует принудительного охлаждения водопроводной водой. Система охлаждения показана на схеме позицией 5. Конструкция управляющего электрода 2 выполнена так, чтобы его элементы защищали катод 1 от воздействия потока ионов, образующихся в результате воздействия электронного пучка. Такая конструкция позволяет несколько снизить загрязнения слоев покрытий окислами металлов, входящих в состав конструкции.
Уменьшению загрязнений слоев покрытий способствует использование электронно-лучевых испарителей с магнитным отклонением и фокусировкой электроного пучка. Схема такого испарителя показана на рис. 15.6. Источник электронов — электронный прожектор 1 — испускает электронный пучок, который отклоняется и фокусируется системой магнитов 2 и 3 на поверхности образца 4 испаряемого вещества. Такой способ управления электронным пучком позволяет поочередно испарять различные вещества из двух тиглей изменением направления магнитного поля.
