ভ্যাকুয়াম বাষ্পীভবন আবরণ প্রযুক্তির পরিচিতি

২. বাষ্পীভবন তাপায়ন

(1) রোধ তাপীয় বাষ্পীভবন
রেজিস্ট্যান্স হিটিং ইভাপোরেশন হলো সবচেয়ে সহজ এবং বহুল ব্যবহৃত উত্তাপন পদ্ধতি, যা সাধারণত ১৫০০℃-এর কম গলনাঙ্কবিশিষ্ট কোটিং উপকরণের জন্য প্রযোজ্য। উচ্চ গলনাঙ্কবিশিষ্ট ধাতুগুলোকে তার বা পাত আকারে (যেমন টাংস্টেন, মলিবডেনাম, টাইটানিয়াম, ট্যান্টালাম, বোরন নাইট্রাইড ইত্যাদি) সাধারণত একটি উপযুক্ত আকৃতির ইভাপোরেশন সোর্সে তৈরি করা হয় এবং তাতে ইভাপোরেশন উপকরণ লোড করা হয়। তড়িৎ প্রবাহের জুল তাপের মাধ্যমে এটি প্লেটিং উপকরণকে গলানো, বাষ্পীভূত বা ঊর্ধ্বপাতিত করে। ইভাপোরেশন সোর্সের আকৃতির মধ্যে প্রধানত মাল্টি-স্ট্র্যান্ড স্পাইরাল, ইউ-আকৃতির, সাইন ওয়েভ, পাতলা প্লেট, বোট, কোন বাস্কেট ইত্যাদি অন্তর্ভুক্ত। একই সাথে, এই পদ্ধতির জন্য ইভাপোরেশন সোর্সের উপকরণের উচ্চ গলনাঙ্ক, কম স্যাচুরেশন বাষ্পচাপ, স্থিতিশীল রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য, উচ্চ তাপমাত্রায় কোটিং উপকরণের সাথে রাসায়নিক বিক্রিয়া না করা, ভালো তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং পাওয়ার ডেনসিটির স্বল্প পরিবর্তন ইত্যাদি বৈশিষ্ট্য থাকা প্রয়োজন। এই পদ্ধতিতে ইভাপোরেশন সোর্সের মধ্য দিয়ে উচ্চ তড়িৎ প্রবাহ চালনা করে সরাসরি উত্তাপনের মাধ্যমে ফিল্ম উপকরণকে উত্তপ্ত ও বাষ্পীভূত করা হয়, অথবা গ্রাফাইট এবং নির্দিষ্ট উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধী ধাতব অক্সাইড দিয়ে তৈরি ক্রুসিবলে ফিল্ম উপকরণ রাখা হয়। (যেমন A202, B0) এবং পরোক্ষভাবে উত্তপ্ত করে বাষ্পীভূত করার জন্য অন্যান্য উপকরণ।
রেজিস্ট্যান্স হিটিং ইভাপোরেশন কোটিং-এর কিছু সীমাবদ্ধতা রয়েছে: রিফ্র্যাক্টরি ধাতুগুলির বাষ্পচাপ কম হওয়ায় পাতলা ফিল্ম তৈরি করা কঠিন; কিছু উপাদান হিটিং তারের সাথে সহজেই সংকর ধাতু তৈরি করে; এবং সংকর ফিল্মের একটি অভিন্ন গঠন পাওয়া সহজ নয়। রেজিস্ট্যান্স হিটিং ইভাপোরেশন পদ্ধতির সরল গঠন, কম দাম এবং সহজ পরিচালনার কারণে, এটি বাষ্পীভবন পদ্ধতির একটি অত্যন্ত প্রচলিত প্রয়োগ।

(2) ইলেকট্রন রশ্মি উত্তাপ বাষ্পীভবন
ইলেকট্রন বিম বাষ্পীভবন হলো একটি পদ্ধতি যেখানে একটি জল-শীতল তামার পাত্রে আবরণী উপাদান রেখে, উচ্চ-শক্তি ঘনত্বের ইলেকট্রন বিম দ্বারা সেটিকে আঘাত করে বাষ্পীভূত করা হয়। বাষ্পীভবনের উৎসটিতে একটি ইলেকট্রন নিঃসরণ উৎস, একটি ইলেকট্রন ত্বরণ শক্তি উৎস, একটি পাত্র (সাধারণত একটি তামার পাত্র), একটি চৌম্বক ক্ষেত্র কয়েল এবং একটি শীতল জল সেট ইত্যাদি থাকে। এই যন্ত্রে, উত্তপ্ত উপাদানটিকে একটি জল-শীতল পাত্রে রাখা হয় এবং ইলেকট্রন বিমটি উপাদানটির শুধুমাত্র একটি খুব ছোট অংশে আঘাত করে, যখন অবশিষ্ট উপাদানের বেশিরভাগ অংশ পাত্রের শীতল প্রভাবে খুব কম তাপমাত্রায় থাকে, যাকে পাত্রের আঘাতপ্রাপ্ত অংশ হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে। এইভাবে, বাষ্পীভবনের জন্য ইলেকট্রন বিম উত্তাপন পদ্ধতিটি আবরণী উপাদান এবং বাষ্পীভবন উৎস উপাদানের মধ্যে দূষণ এড়াতে পারে।
ইলেকট্রন বিম বাষ্পীভবন উৎসের গঠনকে তিন প্রকারে ভাগ করা যায়: স্ট্রেট গান (বুলস গান), রিং গান (বৈদ্যুতিকভাবে বিচ্যুত) এবং ই-গান (চৌম্বকীয়ভাবে বিচ্যুত)। একটি বাষ্পীভবন কেন্দ্রে এক বা একাধিক ক্রুসিবল রাখা যেতে পারে, যা একই সাথে বা আলাদাভাবে বিভিন্ন পদার্থকে বাষ্পীভূত ও জমা করতে পারে।

ইলেকট্রন রশ্মি বাষ্পীভবন উৎসগুলোর নিম্নলিখিত সুবিধাগুলো রয়েছে।
① ইলেকট্রন বিম বোম্বার্ডমেন্ট ইভাপোরেশন সোর্সের উচ্চ বিম ঘনত্ব রেজিস্ট্যান্স হিটিং সোর্সের তুলনায় অনেক বেশি শক্তি ঘনত্ব অর্জন করতে পারে, যা W, Mo, Al2O3 ইত্যাদির মতো উচ্চ গলনাঙ্কের পদার্থকে বাষ্পীভূত করতে সক্ষম।
২। আবরণী উপাদানটিকে একটি জল-শীতল তামার পাত্রে রাখা হয়, যা বাষ্পীভবনের উৎস উপাদানের বাষ্পীভবন এবং তাদের মধ্যকার বিক্রিয়া প্রতিরোধ করতে পারে।
③ আবরণী উপাদানের পৃষ্ঠে সরাসরি তাপ প্রয়োগ করা যায়, যার ফলে তাপীয় দক্ষতা বৃদ্ধি পায় এবং তাপ পরিবাহিতা ও তাপ বিকিরণের অপচয় কমে যায়।
ইলেকট্রন বিম হিটিং ইভাপোরেশন পদ্ধতির অসুবিধা হলো, ইলেকট্রন গান থেকে আসা প্রাইমারি ইলেকট্রন এবং কোটিং উপাদানের পৃষ্ঠ থেকে আসা সেকেন্ডারি ইলেকট্রন বাষ্পীভূত পরমাণু ও অবশিষ্ট গ্যাস অণুগুলোকে আয়নিত করে, যা কখনও কখনও ফিল্মের গুণমানকে প্রভাবিত করে।

(3) উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি আবেশন তাপ বাষ্পীভবন
উচ্চ-কম্পাঙ্ক আবেশন তাপীয় বাষ্পীভবন পদ্ধতিতে, আবরণী উপাদানযুক্ত পাত্রটিকে একটি উচ্চ-কম্পাঙ্কের সর্পিল কয়েলের কেন্দ্রে স্থাপন করা হয়। এর ফলে, উচ্চ-কম্পাঙ্কের তড়িৎচুম্বকীয় ক্ষেত্রের আবেশনের অধীনে আবরণী উপাদানটি একটি শক্তিশালী ঘূর্ণি প্রবাহ (eddy current) এবং হিস্টেরেসিস প্রভাব (hysteresis effect) তৈরি করে, যা ফিল্ম স্তরটিকে উত্তপ্ত করে বাষ্পীভূত ও উবে যেতে সাহায্য করে। বাষ্পীভবনের উৎসটি সাধারণত একটি জল-শীতলীকৃত উচ্চ-কম্পাঙ্কের কয়েল এবং একটি গ্রাফাইট বা সিরামিকের (ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড, অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড, বোরন অক্সাইড ইত্যাদি) পাত্র দিয়ে গঠিত হয়। উচ্চ-কম্পাঙ্কের বিদ্যুৎ সরবরাহে দশ হাজার থেকে কয়েক লক্ষ হার্জ (Hz) পর্যন্ত কম্পাঙ্ক ব্যবহৃত হয় এবং এর ইনপুট ক্ষমতা কয়েক কিলোওয়াট থেকে কয়েকশ কিলোওয়াট পর্যন্ত হয়ে থাকে। আবরণী উপাদানের আয়তন যত কম হয়, আবেশন কম্পাঙ্ক তত বেশি হয়। আবেশন কয়েলটি সাধারণত জল-শীতলীকৃত তামার নল দিয়ে তৈরি করা হয়।
উচ্চ-কম্পাঙ্ক আবেশন তাপীয় বাষ্পীভবন পদ্ধতির অসুবিধা হলো এর ইনপুট শক্তি সূক্ষ্মভাবে সমন্বয় করা সহজ নয়, তবে এর নিম্নলিখিত সুবিধাগুলো রয়েছে।
① উচ্চ বাষ্পীভবন হার
২। বাষ্পীভবন উৎসের তাপমাত্রা সুষম ও স্থিতিশীল হওয়ায়, প্রলেপের ফোঁটা ছিটকে পড়ার ঘটনা সহজে ঘটে না এবং এর মাধ্যমে জমা হওয়া ফিল্মে সূক্ষ্ম ছিদ্র বা পিনহোল তৈরি হওয়াও এড়ানো যায়।
২। বাষ্পীভবন উৎসটি একবার লোড করা হয় এবং এর তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করা তুলনামূলকভাবে সহজ ও সরল।