真空蒸着技術の導入

2、蒸発加熱

(1) 抵抗加熱蒸発
抵抗加熱蒸着は最も単純で最も一般的に使用される加熱方法で、一般に融点1500℃以下のコーティング材やワイヤまたはシート状の高融点金属（W、Mo、Ti、Ta、窒化ホウ素など）に適用されます。通常、適切な形状の蒸発源に作られ、蒸発材料を充填し、電流のジュール熱によってめっき材料を溶解、蒸発、または昇華させます。蒸発源の形状には、主にマルチストランドスパイラル、U字型、正弦波が含まれます、薄板、ボート、コーンバスケットなど。同時に、この方法では、蒸発源材料が高い融点、低い飽和蒸気圧、安定した化学的性質を持ち、高温でコーティング材料と化学反応を起こさないことが必要です。優れた耐熱性、出力密度の変化が小さいなど。蒸発源に大電流を流して直接加熱してフィルム材料を加熱して蒸発させたり、グラファイト製のるつぼにフィルム材料を入れて高温耐性を持たせたりします。金属酸化物 (A2O2、B0 など) およびその他の材料を間接加熱して蒸発させます。
抵抗加熱蒸着コーティングには限界があります。高融点金属は蒸気圧が低いため、薄膜を作るのが困難です。一部の元素は電熱線と合金を形成しやすいです。合金膜の組成を均一にすることは容易ではありません。抵抗加熱蒸着法は構造が単純で価格が安く、操作も簡単なため、非常に一般的な蒸着法です。

(2) 電子ビーム加熱蒸着
電子ビーム蒸着は、水冷した銅るつぼにコーティング材料を入れ、高エネルギー密度の電子ビームを照射してコーティング材料を蒸発させる方法です。蒸発源は、電子放出源、電子加速電源、坩堝（通常は銅坩堝）、磁場コイル、冷却水セットなどで構成されます。この装置では、加熱された材料を水中に置きます。るつぼは冷却され、電子ビームは材料のごく一部にのみ衝突しますが、残りの材料の大部分はるつぼの冷却効果により非常に低い温度に残り、これがるつぼの衝突部分とみなすことができます。このように、電子ビーム加熱により蒸着する方法であれば、コーティング材料と蒸着源材料との間の汚染を回避することができる。
電子ビーム蒸発源の構造は、ストレートガン（ブール銃）、リングガン（電気偏向）、電子ガン（磁気偏向）の3種類に分けられます。1 つまたは複数のるつぼを蒸発施設に配置し、多くの異なる物質を同時にまたは個別に蒸発させて堆積させることができます。

電子ビーム蒸着源には次のような利点があります。
①電子ビーム照射式蒸発源はビーム密度が高いため、抵抗加熱式蒸発源に比べてはるかに大きなエネルギー密度が得られ、W、Mo、Al2O3などの高融点材料を蒸発させることができます。
②コーティング材料は水冷銅るつぼに入れられ、蒸発源材料の蒸発とそれらの間の反応を避けることができます。
③コーティング材の表面に直接熱を加えることができるため、熱効率が高く、熱伝導、放熱のロスが少ない。
電子ビーム加熱蒸着法の欠点は、電子銃からの一次電子や塗料表面からの二次電子により、蒸発原子や残留ガス分子がイオン化し、膜の品質に影響を与える場合があることです。

(3) 高周波誘導加熱蒸発
高周波誘導加熱蒸着では、高周波スパイラルコイルの中心にコーティング材を入れたるつぼを配置し、高周波電磁場の誘導によりコーティング材に強い渦電流とヒステリシス効果が発生し、フィルム層を蒸発させて蒸発させるまで加熱します。蒸発源は一般に水冷高周波コイルとグラファイトまたはセラミックス（酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ホウ素など）るつぼから構成されます。高周波電源は1万～数10万Hzの周波数を使用し、入力電力は数～数百kWであり、膜材料の体積が小さいほど誘導周波数は高くなります。誘導コイル周波数は通常、水冷銅管で作られています。
高周波誘導加熱蒸着法は投入電力の微調整が難しいという欠点がありますが、次のような利点があります。
①蒸発速度が高い
②蒸発源の温度が均一で安定しているため、塗布液の飛散現象が発生しにくく、蒸着膜のピンホール現象も回避できます。
③蒸発源の装填は一度で済むため、温度制御が比較的容易で簡単です。