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真空感應蒸發鍍膜機的蒸發源的種類及工作方式

2021-08-16 08:21:43

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真空感應蒸發鍍膜機的蒸發源的種類及工作方式



真空感應蒸發鍍膜機指的是用蒸發鍍膜技術的設備。蒸發鍍膜通過加熱蒸發某種物質使其沉積在固體表面,稱為蒸發鍍膜.這種方法最早由M.法拉第于1857年提出,現代已成為常用鍍膜技術之一.

蒸發鍍膜蒸發物質如金屬、化合物等置于坩堝內或掛在熱絲上作為蒸發源,待鍍工件,如金屬、陶瓷、塑料等基片置于坩堝前方.待系統抽至高真空后,加熱坩堝使其中的物質蒸發.蒸發物質的原子或分子以冷凝方式沉積在基片表面.薄膜厚度可由數百埃至數微米.膜厚決定于蒸發源的蒸發速率和時間(或決定于裝料量),并與源和基片的距離有關.對于大面積鍍膜,常采用旋轉基片或多蒸發源的方式以保證膜層厚度的均勻性.從蒸發源到基片的距離應小于蒸氣分子在殘余氣體中的平均自由程,以免蒸氣分子與殘氣分子碰撞引起化學作用.蒸氣分子平均動能約為0.1~0.2電子伏.

真空感應蒸發鍍膜機的蒸發源有三種類型:

1、電阻加熱源:用難熔金屬如鎢、鉭制成舟箔或絲狀,通以電流,加熱在它上方的或置于坩堝中的蒸發物質.電阻加熱源主要用于蒸發Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料.

2、高頻感應加熱源:用高頻感應電流加熱坩堝和蒸發物質.

3、電子束加熱源:適用于蒸發溫度較高(不低于2000)的材料,即用電子束轟擊材料使其蒸發.

真空感應蒸發鍍膜機的蒸發源是用來加熱膜材使之汽化蒸發的裝置。目前所用的蒸發源主要有電阻加熱、電子束加熱、感應加熱、電弧加熱和激光加熱等多種形式。

電阻加熱式蒸發源:電阻式蒸發源簡單、經濟、可靠,可以做成不同的容量、形狀并具有不同的電特性。

電子槍加熱蒸發源:有時很多材料不能用電阻加熱的形式蒸發,例如常用于可見光和近紅外光學器件鍍膜的絕緣材料。在這種情況下,必須采用電子束加熱方式。電 子束加熱所用的電子槍有多種類型可供選擇。多坩堝電子槍可采用一個源對多種材料進行蒸發,這種槍在鍍制多層膜且膜層較薄的工藝中應用效果很好。當需要每種 鍍膜材料用量較大,或每個源都需要占用不同的位置時,可以選用單坩堝電子槍。電子槍所用電源的大小更多地取決于蒸發材料的導熱性,而不是其蒸發溫度。電源 功率一般在4-10KW之間,對于大多數的絕緣材料,4KW就足夠了,而如果想達到很高的沉積速率,或在一個很大的真空室內對導熱材料進行蒸發時,則需要 10KW以上的更大功率的電源

電子束加熱原理:電子束加熱蒸發源是利用熱陰極發射電子在電場作用下成為高能量密度的電子束直接轟擊至鍍料上。電子束的動能轉化為熱能,使鍍料加熱汽化,完成蒸發鍍膜。

 感應加熱式蒸發源:利用高頻電磁場感應加熱膜材使其汽化蒸發的裝置稱為感應加熱式蒸發源

  感應加熱式蒸發源具有如下特點:

  1)蒸發速率大。在卷繞蒸鍍膜中,當沉積鋁膜厚度為40nm時,卷繞速度可達270m/min,比電阻加熱式蒸發源高10倍左右。

  2)蒸發源溫度均勻穩定,不易產生液滴飛濺現象??杀苊庖旱纬练e在薄膜上產生針孔缺陷,提高膜層質量。

  3)蒸發源一次裝料,無需送絲機構,溫度控制比較容易,操作簡單。

  4)對膜材純度要求略寬此,如一般真空感應加熱式蒸發源用99.9%純度的鋁即可,而電阻加熱式蒸發源要求鋁的純度為99.39%,因此膜材的生產成本也可降低。

  5)坩堝溫度較低,坩堝材料對膜導污染較少。

激光加熱式蒸發源:激光束加熱蒸發的原理是利用激光源發射的光子束的光能作為加熱膜材的熱源,使膜材吸熱汽化蒸發,激光加熱蒸發技術是真空蒸發鍍膜工藝中的一項新技術。

  電弧加熱蒸發源:電弧加熱蒸發源是在高真空下通過兩導電材料制成的電極之間產生電弧放電,利用電弧高溫使電極材料蒸發。

  電弧源的形式有交流電弧放電、直流電弧放電和電子轟擊電弧放電等形式。

  電弧加熱蒸發的優點是既可避免電阻加熱法中存在的加熱絲、坩堝與蒸發物質發生反應和污染問題,還可以蒸發高熔點的難熔材料。

  電弧加熱蒸發的缺點是電弧放電會飛濺出微米級的靶電極材料微粒,對膜層不利。

作者: 青州市中拓鍍膜機械科技有限公司

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