Процесс нанесения оптических покрытий обычно включает следующие основные этапы: предварительная обработка, нанесение покрытия, контроль и корректировка пленки, охлаждение и удаление. Конкретный процесс может варьироваться в зависимости от типа оборудования (например, испарительное нанесение покрытия, магнетронное напыление и т. д.) и процесса нанесения покрытия (например, однослойное, многослойное и т. д.), но в целом процесс нанесения оптических покрытий выглядит примерно следующим образом:
Во-первых, этап подготовки.
Очистка и подготовка оптических компонентов:
Перед нанесением покрытия оптические компоненты (такие как линзы, фильтры, оптическое стекло и т. д.) необходимо тщательно очистить. Этот этап является основой для обеспечения качества покрытия. К распространенным методам очистки относятся ультразвуковая очистка, травление, очистка паром и т. д.
Чистые оптические элементы обычно размещаются на вращающемся устройстве или зажимной системе машины для нанесения покрытия, чтобы обеспечить их стабильность во время процесса нанесения покрытия.
Предварительная обработка вакуумной камеры:
Перед установкой оптического элемента в машину для нанесения покрытия необходимо откачать воздух из камеры до определенного уровня вакуума. Вакуумная среда эффективно удаляет примеси, кислород и водяной пар из воздуха, предотвращает их реакцию с материалом покрытия и обеспечивает чистоту и качество пленки.
Как правило, в камере для нанесения покрытия необходимо создать высокий вакуум (от 10⁻⁵ до 10⁻⁶ Па) или средний вакуум (от 10⁻³ до 10⁻⁴ Па).
Во-вторых, процесс нанесения покрытия.
Исходный материал для покрытия:
В качестве источника покрытия обычно используется метод испарения или магнетронного распыления. Различные источники покрытия выбираются в зависимости от процесса нанесения покрытия и материала.
Источник испарения: Материал покрытия нагревается до состояния испарения с помощью нагревательного устройства, такого как электронно-лучевой испаритель или резистивный нагреватель, в результате чего его молекулы или атомы испаряются и осаждаются на поверхности оптического элемента в вакууме.
Источник распыления: При подаче высокого напряжения мишень сталкивается с ионами, распыляя атомы или молекулы мишени, которые осаждаются на поверхности оптического элемента, образуя пленку.
Нанесение пленочного материала:
В вакуумной среде покрывающий материал испаряется или распыляется из источника (например, источника испарения или мишени) и постепенно осаждается на поверхности оптического элемента.
Для обеспечения однородности, непрерывности и соответствия проектным требованиям необходимо точно контролировать скорость осаждения и толщину пленки. Параметры процесса осаждения (такие как ток, поток газа, температура и т. д.) напрямую влияют на качество пленки.
Мониторинг пленки и контроль ее толщины:
В процессе нанесения покрытия толщина и качество пленки обычно контролируются в режиме реального времени, а наиболее распространенными инструментами мониторинга являются кварцевые микровесы (QCM)** и другие датчики, которые позволяют точно определять скорость осаждения и толщину пленки.
На основе этих данных мониторинга система может автоматически регулировать такие параметры, как мощность источника нанесения покрытия, скорость потока газа или скорость вращения компонента, для поддержания однородности и равномерности пленочного слоя.
Многослойная пленка (при необходимости):
Для оптических компонентов, требующих многослойной структуры, процесс нанесения покрытия обычно осуществляется послойно. После нанесения каждого слоя система выполняет многократный контроль и корректировку толщины пленки, чтобы гарантировать соответствие качества каждого слоя требованиям проекта.
Этот процесс требует точного контроля толщины и типа материала каждого слоя, чтобы гарантировать, что каждый слой может выполнять такие функции, как отражение, пропускание или интерференция в определенном диапазоне длин волн.
В-третьих, охладите и удалите
CD:
После завершения нанесения покрытия необходимо охладить оптику и установку для нанесения покрытия. Поскольку оборудование и компоненты могут сильно нагреваться в процессе нанесения покрытия, их необходимо охладить до комнатной температуры с помощью системы охлаждения, например, водяного охлаждения или воздушного потока, чтобы предотвратить термическое повреждение.
В некоторых процессах нанесения покрытий при высоких температурах охлаждение не только защищает оптический элемент, но и позволяет пленке достичь оптимальной адгезии и стабильности.
Удалите оптический элемент:
После завершения охлаждения оптический элемент можно извлечь из машины для нанесения покрытия.
Перед снятием покрытия необходимо проверить его качество, включая равномерность нанесения, толщину, адгезию и т.д., чтобы убедиться, что качество покрытия соответствует требованиям.
4. Постобработка (необязательно)
Затвердевание пленки:
Иногда для повышения устойчивости к царапинам и долговечности покрытой пленки требуется ее упрочнение. Обычно это достигается такими способами, как термообработка или ультрафиолетовое облучение.
Очистка пленки:
Для удаления загрязнений, масел или других примесей с поверхности пленки может потребоваться проведение незначительной очистки, например, чистки, ультразвуковой обработки и т. д.
5. Контроль качества и испытания
Испытание оптических характеристик: После завершения нанесения покрытия проводится ряд испытаний оптического компонента, включая светопропускание, отражательную способность, однородность пленки и т. д., чтобы убедиться в его соответствии техническим требованиям.
Проверка адгезии: с помощью теста с использованием клейкой ленты или теста на царапание проверьте, насколько прочно сцепление пленки с подложкой.
Испытания на стабильность в условиях окружающей среды: Иногда для обеспечения надежности покрытия в практических применениях необходимо проводить испытания на стабильность в таких условиях окружающей среды, как температура, влажность и ультрафиолетовое излучение.
– Данная статья опубликованапроизводитель вакуумных напыляемых машинГуандун Чжэньхуа
Дата публикации: 24 января 2025 г.