वैक्यूम वाष्पीकरण कोटिंग तकनीक का परिचय

2. वाष्पीकरण द्वारा तापन

(1) प्रतिरोध तापन वाष्पीकरण
प्रतिरोध तापन वाष्पीकरण सबसे सरल और सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली तापन विधि है, जो आम तौर पर 1500℃ से कम गलनांक वाले कोटिंग पदार्थों के लिए उपयुक्त है। उच्च गलनांक वाली धातुएँ, जैसे तार या शीट के आकार में (लकड़ी, मोलिन, टाइटेनियम, टैंटलम, बोरॉन नाइट्राइड, आदि), आमतौर पर वाष्पीकरण स्रोत के उपयुक्त आकार में बनाई जाती हैं, जिसमें वाष्पीकरण सामग्री भरी जाती है, और विद्युत प्रवाह की जूल ऊष्मा के माध्यम से कोटिंग सामग्री को पिघलाया, वाष्पीकृत या ऊर्ध्वपातित किया जाता है। वाष्पीकरण स्रोत के आकार में मुख्य रूप से बहु-स्ट्रैंड सर्पिल, यू-आकार, साइन वेव, पतली प्लेट, नाव, शंकु टोकरी आदि शामिल हैं। साथ ही, इस विधि के लिए वाष्पीकरण स्रोत सामग्री का उच्च गलनांक, कम संतृप्त वाष्प दाब, स्थिर रासायनिक गुण, उच्च तापमान पर कोटिंग सामग्री के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया न होना, अच्छा ताप प्रतिरोध, ऊर्जा घनत्व में कम परिवर्तन आदि आवश्यक हैं। इसमें वाष्पीकरण स्रोत के माध्यम से उच्च धारा प्रवाहित करके इसे गर्म किया जाता है और फिल्म सामग्री को सीधे गर्म करके वाष्पीकृत किया जाता है, या फिल्म सामग्री को ग्रेफाइट और कुछ उच्च तापमान प्रतिरोधी धातु ऑक्साइड से बने क्रूसिबल में रखा जाता है। (जैसे A202, B0) और अप्रत्यक्ष ताप द्वारा वाष्पीकरण के लिए अन्य सामग्री।
प्रतिरोध तापन वाष्पीकरण कोटिंग की कुछ सीमाएँ हैं: दुर्दम्य धातुओं का वाष्प दाब कम होता है, जिससे पतली परत बनाना मुश्किल होता है; कुछ तत्व तापन तार के साथ आसानी से मिश्रधातु बना लेते हैं; मिश्रधातु परत की एकसमान संरचना प्राप्त करना आसान नहीं होता। प्रतिरोध तापन वाष्पीकरण विधि की सरल संरचना, कम लागत और आसान संचालन के कारण, यह वाष्पीकरण विधि का एक बहुत ही सामान्य अनुप्रयोग है।

(2) इलेक्ट्रॉन बीम तापन वाष्पीकरण
इलेक्ट्रॉन बीम वाष्पीकरण एक ऐसी विधि है जिसमें कोटिंग सामग्री को जल-शीतित तांबे की क्रूसिबल में रखकर उस पर उच्च ऊर्जा घनत्व वाले इलेक्ट्रॉन बीम से बमबारी की जाती है। वाष्पीकरण स्रोत में एक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन स्रोत, एक इलेक्ट्रॉन त्वरण शक्ति स्रोत, एक क्रूसिबल (आमतौर पर तांबे की क्रूसिबल), एक चुंबकीय क्षेत्र कुंडल और एक शीतलन जल सेट आदि शामिल होते हैं। इस उपकरण में, गर्म सामग्री को जल-शीतित क्रूसिबल में रखा जाता है, और इलेक्ट्रॉन बीम सामग्री के केवल एक बहुत छोटे हिस्से पर बमबारी करता है, जबकि शेष अधिकांश सामग्री क्रूसिबल के शीतलन प्रभाव के कारण बहुत कम तापमान पर रहती है, जिसे क्रूसिबल का बमबारी वाला भाग माना जा सकता है। इस प्रकार, वाष्पीकरण के लिए इलेक्ट्रॉन बीम तापन की यह विधि कोटिंग सामग्री और वाष्पीकरण स्रोत सामग्री के बीच संदूषण से बचाती है।
इलेक्ट्रॉन बीम वाष्पीकरण स्रोत की संरचना को तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: स्ट्रेट गन (बाउल्स गन), रिंग गन (विद्युत विक्षेपित) और ई-गन (चुंबकीय विक्षेपित)। वाष्पीकरण सुविधा में एक या अधिक क्रूसिबल रखे जा सकते हैं, जो एक साथ या अलग-अलग कई पदार्थों को वाष्पीकृत और जमा कर सकते हैं।

इलेक्ट्रॉन बीम वाष्पीकरण स्रोतों के निम्नलिखित लाभ हैं।
①इलेक्ट्रॉन बीम बमबारी वाष्पीकरण स्रोत की उच्च बीम घनत्व, प्रतिरोध तापन स्रोत की तुलना में कहीं अधिक ऊर्जा घनत्व प्राप्त कर सकती है, जो उच्च गलनांक वाले पदार्थों, जैसे कि W, Mo, Al2O3, आदि को वाष्पीकृत कर सकती है।
2. कोटिंग सामग्री को पानी से ठंडा किए गए तांबे के क्रूसिबल में रखा जाता है, जो वाष्पीकरण स्रोत सामग्री के वाष्पीकरण और उनके बीच की प्रतिक्रिया से बचा सकता है।
③ ऊष्मा को कोटिंग सामग्री की सतह पर सीधे जोड़ा जा सकता है, जिससे तापीय दक्षता उच्च होती है और ऊष्मा चालन और ऊष्मा विकिरण की हानि कम होती है।
इलेक्ट्रॉन बीम हीटिंग वाष्पीकरण विधि का नुकसान यह है कि इलेक्ट्रॉन गन से निकलने वाले प्राथमिक इलेक्ट्रॉन और कोटिंग सामग्री की सतह से निकलने वाले द्वितीयक इलेक्ट्रॉन वाष्पीकरण करने वाले परमाणुओं और अवशिष्ट गैस अणुओं को आयनित कर देते हैं, जिससे कभी-कभी फिल्म की गुणवत्ता प्रभावित होती है।

(3) उच्च आवृत्ति प्रेरण तापन वाष्पीकरण
उच्च आवृत्ति प्रेरण तापन वाष्पीकरण में, कोटिंग सामग्री युक्त क्रूसिबल को उच्च आवृत्ति सर्पिल कुंडल के केंद्र में रखा जाता है। उच्च आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्रेरण के कारण कोटिंग सामग्री में तीव्र एड़ी धारा और हिस्टैरेसिस प्रभाव उत्पन्न होता है, जिससे फिल्म परत गर्म होकर वाष्पीकृत हो जाती है। वाष्पीकरण स्रोत में आमतौर पर जल-शीतित उच्च आवृत्ति कुंडल और ग्रेफाइट या सिरेमिक (मैग्नीशियम ऑक्साइड, एल्यूमीनियम ऑक्साइड, बोरॉन ऑक्साइड आदि) क्रूसिबल होते हैं। उच्च आवृत्ति विद्युत आपूर्ति दस हजार से लेकर कई लाख हर्ट्ज की आवृत्ति का उपयोग करती है, इनपुट शक्ति कई किलोवाट से लेकर कई सौ किलोवाट तक होती है। झिल्ली सामग्री का आयतन जितना कम होगा, प्रेरण आवृत्ति उतनी ही अधिक होगी। प्रेरण कुंडल आमतौर पर जल-शीतित तांबे की नली से बना होता है।
उच्च आवृत्ति प्रेरण तापन वाष्पीकरण विधि का नुकसान यह है कि इनपुट पावर को ठीक से समायोजित करना आसान नहीं है, लेकिन इसके निम्नलिखित फायदे हैं।
① उच्च वाष्पीकरण दर
2. वाष्पीकरण स्रोत का तापमान एकसमान और स्थिर होता है, इसलिए कोटिंग की बूंदों के छिटकने की घटना आसानी से नहीं होती है, और यह जमा फिल्म पर पिनहोल की घटना से भी बचा जा सकता है।
③वाष्पीकरण स्रोत को एक बार लोड किया जाता है, और तापमान को नियंत्रित करना अपेक्षाकृत आसान और सरल होता है।