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镀膜工艺与镀膜系统配置——IV. 应用

2013-03-166400

IV. 应用

光学镀膜系统的应用很多且各有不同,很难在一篇文章中将其一一罗列。我们在这里选择了两种最流行的系统进行介绍,一种是眼视光学镀膜系统,可用于眼镜片上减反射薄膜的大批量生产;另外一种是更为通用的精密光学系统,可以用来镀制更复杂更精密的薄膜。

眼视光学(眼镜及太阳镜;主要为塑料基片):——大多数设计都是针对SiO2和TiO2的蒸镀,因此电子束枪就成为首选的蒸发源,其所需的电源工作功率至多4-6KW。我们可以用电阻式蒸发源来蒸镀促进粘合的薄膜层(Cr),或防水膜(高蒸汽压聚合体);此类蒸发源通常很小,只需很低的电源功率(2KW)。系统一般含加热装置,但只用于初始加热来促进除气作用,所以需要的功率也很低(1-3KW)。系统中,离子源在镀膜工艺完成前的低能量轰击和对基片表面的改性对提高基片上的附着力起到了决定性作用。

为了把基片析出的大量水蒸气抽走,对水汽的大抽速是很关键的。因此这些系统一般都配有辅助低温泵。低温泵的尺寸一般在700mm到1250mm之间,较大的系统一般采用扩散泵抽气机组。较小的系统大部分都采用低温泵或分子泵。为了使批次产能最大化,工件架一般采用只有公转的球面帽罩型结构,而在镀制周边较薄的非平光眼镜片时全部采用倒置方式。为了色彩的均匀性,护目镜(太阳镜和安全镜)的遮盖需要特殊的屏蔽。在这种应用中,膜厚控制精度在2%左右就足够了,沉积速率和最终指标都由QCM控制。

精密光学-精密光学镀膜市场可根据不同产品和工艺要求粗略地分成两大类,从工艺的复杂程度来看,最低端的镀膜设计类似于眼视光学的应用,而最高端的需要设计数十层甚至几百层的镀膜。高端应用需要蒸发源对材料具有极大的容量,所以可能在一个真空室内要装配多个大功率蒸发源。另外,由于误差的累积会导致薄膜的光学性能发生退化,为了使这种退化最小,就需要更有效的镀膜控制。鉴于热应力可严重损坏低温泵的冷却系统,精密光学镀膜系统基本上采用扩散泵。

为获得更为均匀的镀膜,精密光学镀膜系统的真空室内常常会配置行星工件架,但这却使得装载量大大降低。在极度弯曲的光学表面上(如:半球状表面)镀膜需要特殊的卡具;同时,在很多情况下,蒸发源的位置要根据每一种膜材来进行最优化设计。精密光学镀膜机一般需要更高的工艺温度,一台标准的精密光学镀膜系统可合成高达15KW的放射热量。离子源已成为精密光学镀膜的理想应用技术,它为镀制稳定湿度的薄膜提供了一种工艺方法,而且使薄膜材料在内应力,折射系数及化学计量法等方面的性能更加稳定。从控制的角度来看,大多数的高精度光学镀膜机都及配有石英晶体测控仪和光学膜厚监控仪,前者用于监控沉积速率,后者则用于最终效果的测控。最复杂的设备还配有宽波段监控性能,从而可以对镀膜情况进行实时评定。如果出现误差,剩余膜层可被重新优化,使工作性能恢复到出现误差前的水平。

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