แนะนำเทคโนโลยีการเคลือบด้วยการระเหยในสุญญากาศ

2. การให้ความร้อนโดยการระเหย

(1) การระเหยความร้อนต้านทาน
การระเหยด้วยความร้อนจากความต้านทานเป็นวิธีการให้ความร้อนที่ง่ายที่สุดและใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยทั่วไปใช้ได้กับวัสดุเคลือบที่มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่า 1500℃ โลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูงในรูปทรงลวดหรือแผ่น (เช่น W, Mo, Ti, Ta, โบรอนไนไตรด์ เป็นต้น) มักจะทำเป็นแหล่งกำเนิดการระเหยในรูปทรงที่เหมาะสม บรรจุวัสดุที่จะระเหยลงไป แล้วใช้ความร้อนจูลจากกระแสไฟฟ้าในการหลอม ระเหย หรือระเหิดวัสดุเคลือบ รูปทรงของแหล่งกำเนิดการระเหยส่วนใหญ่ได้แก่ แบบเกลียวหลายเส้น แบบตัวยู แบบคลื่นไซน์ แบบแผ่นบาง แบบเรือ แบบตะกร้าทรงกรวย เป็นต้น ในขณะเดียวกัน วิธีนี้ต้องการให้วัสดุของแหล่งกำเนิดการระเหยมีจุดหลอมเหลวสูง ความดันไออิ่มตัวต่ำ คุณสมบัติทางเคมีคงที่ ไม่เกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับวัสดุเคลือบที่อุณหภูมิสูง ทนความร้อนได้ดี ความหนาแน่นของพลังงานเปลี่ยนแปลงน้อย เป็นต้น วิธีนี้ใช้กระแสไฟฟ้าสูงผ่านแหล่งกำเนิดการระเหยเพื่อให้ความร้อนและระเหยวัสดุฟิล์มโดยตรง หรือใส่วัสดุฟิล์มลงในเบ้าหลอมที่ทำจากกราไฟต์และออกไซด์ของโลหะที่ทนความร้อนสูงบางชนิด (เช่น A2O2) B0) และวัสดุอื่นๆ สำหรับการให้ความร้อนทางอ้อมเพื่อระเหย
การเคลือบด้วยการระเหยโดยใช้ความร้อนจากความต้านทานมีข้อจำกัดหลายประการ ได้แก่ โลหะทนความร้อนมีแรงดันไอต่ำ ทำให้ยากต่อการสร้างฟิล์มบาง และธาตุบางชนิดสามารถเกิดโลหะผสมกับลวดความร้อนได้ง่าย ทำให้ยากที่จะได้องค์ประกอบของฟิล์มโลหะผสมที่สม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโครงสร้างที่เรียบง่าย ราคาถูก และใช้งานง่าย วิธีการระเหยโดยใช้ความร้อนจากความต้านทานจึงเป็นวิธีการระเหยที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย

(2) การระเหยความร้อนด้วยลำแสงอิเล็กตรอน
การระเหยด้วยลำอิเล็กตรอนเป็นวิธีการระเหยวัสดุเคลือบโดยการฉายลำอิเล็กตรอนที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงไปยังวัสดุนั้น โดยวางวัสดุเคลือบไว้ในเบ้าหลอมทองแดงที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ แหล่งกำเนิดการระเหยประกอบด้วยแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอน แหล่งพลังงานเร่งอิเล็กตรอน เบ้าหลอม (โดยทั่วไปคือเบ้าหลอมทองแดง) ขดลวดสนามแม่เหล็ก และชุดระบายความร้อนด้วยน้ำ เป็นต้น ในอุปกรณ์นี้ วัสดุที่ถูกทำให้ร้อนจะถูกวางไว้ในเบ้าหลอมที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ และลำอิเล็กตรอนจะฉายไปยังวัสดุเพียงส่วนเล็กน้อยเท่านั้น ในขณะที่วัสดุส่วนใหญ่ที่เหลือจะยังคงอยู่ที่อุณหภูมิต่ำมากภายใต้ผลของการระบายความร้อนของเบ้าหลอม ซึ่งสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นส่วนที่ถูกฉายของเบ้าหลอม ดังนั้น วิธีการให้ความร้อนด้วยลำอิเล็กตรอนเพื่อการระเหยจึงสามารถหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนระหว่างวัสดุเคลือบและวัสดุแหล่งกำเนิดการระเหยได้
โครงสร้างของแหล่งกำเนิดการระเหยด้วยลำอิเล็กตรอนสามารถแบ่งออกได้เป็นสามประเภท ได้แก่ ปืนตรง (ปืนบูลส์) ปืนวงแหวน (เบี่ยงเบนด้วยไฟฟ้า) และปืนอิเล็กตรอน (เบี่ยงเบนด้วยสนามแม่เหล็ก) สามารถวางเบ้าหลอมหนึ่งอันหรือมากกว่าในอุปกรณ์ระเหย ซึ่งสามารถระเหยและตกตะกอนสารต่างๆ ได้พร้อมกันหรือแยกกัน

แหล่งกำเนิดการระเหยด้วยลำอิเล็กตรอนมีข้อดีดังต่อไปนี้
①แหล่งกำเนิดการระเหยด้วยการระดมยิงลำแสงอิเล็กตรอนที่มีความหนาแน่นลำแสงสูง สามารถให้ความหนาแน่นพลังงานที่มากกว่าแหล่งกำเนิดความร้อนแบบต้านทานได้มาก ซึ่งสามารถระเหยวัสดุที่มีจุดหลอมเหลวสูง เช่น W, Mo, Al2O3 เป็นต้น
②วางวัสดุเคลือบไว้ในเบ้าหลอมทองแดงที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ ซึ่งสามารถป้องกันการระเหยของวัสดุต้นกำเนิดการระเหย และปฏิกิริยาระหว่างกันได้
③ความร้อนสามารถส่งตรงไปยังพื้นผิวของวัสดุเคลือบ ทำให้ประสิทธิภาพทางความร้อนสูง และการสูญเสียความร้อนจากการนำความร้อนและการแผ่รังสีความร้อนต่ำ
ข้อเสียของวิธีการระเหยด้วยความร้อนจากลำอิเล็กตรอนคือ อิเล็กตรอนปฐมภูมิจากปืนอิเล็กตรอนและอิเล็กตรอนทุติยภูมิจากพื้นผิวของวัสดุเคลือบจะทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมที่ระเหยและโมเลกุลก๊าซที่เหลืออยู่ ซึ่งอาจส่งผลต่อคุณภาพของฟิล์มได้ในบางครั้ง

(3) การระเหยความร้อนเหนี่ยวนำความถี่สูง
การระเหยด้วยความร้อนเหนี่ยวนำความถี่สูง คือการวางเบ้าหลอมที่มีวัสดุเคลือบไว้ตรงกลางขดลวดเหนี่ยวนำความถี่สูง เพื่อให้วัสดุเคลือบเกิดกระแสไหลวนและปรากฏการณ์ฮิสเทอรีซิสอย่างรุนแรงภายใต้การเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง ซึ่งทำให้ชั้นฟิล์มร้อนขึ้นจนระเหยกลายเป็นไอ แหล่งกำเนิดการระเหยโดยทั่วไปประกอบด้วยขดลวดความถี่สูงระบายความร้อนด้วยน้ำและเบ้าหลอมที่ทำจากกราไฟต์หรือเซรามิก (แมกนีเซียมออกไซด์ อะลูมิเนียมออกไซด์ โบรอนออกไซด์ ฯลฯ) แหล่งจ่ายไฟความถี่สูงใช้ความถี่ตั้งแต่หมื่นถึงหลายแสนเฮิรตซ์ กำลังไฟฟ้าขาเข้าหลายกิโลวัตต์ถึงหลายร้อยกิโลวัตต์ ยิ่งปริมาตรของวัสดุเคลือบน้อยลง ความถี่เหนี่ยวนำก็จะยิ่งสูงขึ้น ขดลวดเหนี่ยวนำความถี่มักทำจากท่อทองแดงระบายความร้อนด้วยน้ำ
ข้อเสียของวิธีการระเหยด้วยความร้อนเหนี่ยวนำความถี่สูงคือการปรับกำลังไฟฟ้าขาเข้าอย่างละเอียดทำได้ยาก แต่มีข้อดีดังต่อไปนี้
①อัตราการระเหยสูง
②อุณหภูมิของแหล่งกำเนิดการระเหยมีความสม่ำเสมอและคงที่ จึงไม่ทำให้เกิดปรากฏการณ์หยดสีฟุ้งกระจายได้ง่าย และยังสามารถหลีกเลี่ยงปรากฏการณ์รูพรุนบนฟิล์มที่เคลือบได้อีกด้วย
③แหล่งกำเนิดการระเหยจะถูกป้อนเพียงครั้งเดียว และการควบคุมอุณหภูมิก็ค่อนข้างง่ายและสะดวก