Оборудование для вакуумного нанесения покрытий методом электронно-лучевого испарения обычно используется для нанесения AR/AF-покрытий, включая твердые пленки, декоративные пленки, пленки ITO, полосовые фильтры и пленки HR. Он имеет такие преимущества, как высокая эффективность, более высокая производственная мощность и более низкие производственные затраты. Для AR-пленок (коэффициент пропускания стекла подложки > 91,5%) в диапазоне длин волн 420-680 нм односторонний-средний коэффициент пропускания > 95 % и коэффициент отражения < 0,5 % (в среднем). Двусторонний средний коэффициент пропускания > 98 % и коэффициент отражения < 0,5 % (средний). Он имеет широкое рыночное применение.
Технология нанесения покрытия методом вакуумного испарения предполагает помещение испаряющегося материала в стальной тигель с водяным-охлаждением и непосредственный нагрев его электронным лучом. Испаряющийся материал испаряется, а затем конденсируется на поверхности подложки, образуя пленку. Это важный метод нагрева и развивающаяся тенденция в технологии нанесения покрытий методом вакуумного испарения. Электронно-лучевое испарение устраняет многие недостатки традиционного испарения методом резистивного нагрева и особенно подходит для изготовления тонкопленочных материалов с высокой-точкой плавления-и высокой-чистотой.
Технологию вакуумного испарения, основанную на испарении бомбардировкой электронным лучом, можно дополнительно разделить на несколько типов в зависимости от формы источника электронно-лучевого испарения, включая кольцевые пушки, прямые пушки, пушки типа E- и электронные пушки с полым катодом.
Кольцевая пушка излучает электронный луч из кольцевого-катода. После фокусировки и отклонения луч попадает в тигель, в результате чего металл испаряется. Его структура относительно проста, но его мощность и эффективность невысоки, что делает его преимущественно лабораторным устройством; он больше не используется на производстве.
Прямая пушка представляет собой осесимметричный линейный ускоритель, в котором электроны испускаются из катода накаливания, фокусируются в тонкий луч, ускоряются анодом, а затем попадают в тигель, плавя и испаряя материал покрытия. Мощность прямых пистолетов варьируется от нескольких сотен ватт до нескольких сотен киловатт; некоторые используются для вакуумного испарения, а другие - для вакуумной плавки. Недостатком прямых пистолетов является то, что испаряющийся материал может загрязнить конструкцию пистолета, вызывая нестабильность работы. Кроме того, ионы натрия, выходящие из нити, также могут загрязнять покрытие. Недавно западногерманская компания разработала улучшенную версию прямой пушки, добавив отклоняющее магнитное поле на выходе электронного луча и внедрив независимую систему эвакуации на нити. Это не только полностью исключает загрязнение покрытия нитями, но и увеличивает срок службы пистолета.
Электронная пушка e-типа с отклонением на 270- градусов устраняет недостатки прямого-электронного испарения пушки и является одним из наиболее широко используемых источников электронно-лучевого испарения. Электронная пушка e-типа может генерировать высокую плотность мощности, плавить металлы с высокой-плавкой- температурой и производить частицы испарения с высокой энергией, что приводит к прочной связи между пленкой и подложкой и хорошему качеству пленки. Недостатки заключаются в том, что электронная пушка требует высокого вакуума и отрицательного высокого напряжения, что приводит к сложной конструкции оборудования, плохой безопасности, сложности в обслуживании и высокой стоимости.
В электронной пушке с полым катодом в качестве источника нагрева используется плазменный электронный луч, генерируемый низко-вольтным и сильноточным-разрядом с полым катодом. Он использует полую танталовую трубку в качестве катода, тигель в качестве анода и вспомогательный анод рядом с танталовой трубкой. Во время осаждения из паровой фазы с использованием электронной пушки с полым катодом генерируемые испаряющиеся ионы имеют высокую энергию и высокую скорость ионизации, что приводит к получению пленок высокого-качества. Электронная пушка с полым катодом требует более низкого уровня вакуума, чем электронная пушка типа e-, и работает при низком напряжении, что делает оборудование относительно более простым, безопасным и менее дорогим. В настоящее время электронные пушки как типа е-, так и с полым катодом успешно применяются в оборудовании для осаждения из паровой фазы и ионного осаждения в нашей стране. Мощность пушки может достигать десятков тысяч киловатт, а различные тонкие пленки наносятся для таких отраслей, как машиностроение и электроника.
Преимущества источника испарения в оборудовании для вакуумного нанесения покрытий электронно-лучевым испарением:
1) Источник тепла с электронно-лучевой бомбардировкой имеет высокую плотность тока пучка, обеспечивая гораздо более высокую плотность энергии, чем резистивные источники нагрева. Он может испарять материалы до 3000 градусов Цельсия с высокой скоростью испарения;
2) Поскольку испаряемый материал помещается в тигель с водяным-охлаждением, можно избежать испарения материала контейнера и реакций между материалом контейнера и испаряющимся материалом, что имеет решающее значение для повышения чистоты покрытия;
3) Тепло может быть подведено непосредственно к поверхности испаряющегося материала, что приводит к высокой тепловой эффективности и минимальным потерям за счет теплопроводности и излучения.
