Die Elektronenstrahl-Optische Beschichtungsmaschine ist eine Kernausrüstung im Bereich der Präzisionsoptikfertigung. Sie verwendet energiereiche Elektronenstrahlen, um hochschmelzende optische Materialien zu schmelzen, zu verdampfen und zu ionisieren, und lagert dann die verdampften Materialien auf der Oberfläche von Substraten ab, um ultradünne, gleichmäßige und hochleistungsfähige optische Filme zu bilden. Diese Filme werden häufig in optischen Komponenten wie Antireflexionsfilmen, Hochreflexionsfilmen, Filterfilmen und Polarisationsfilmen verwendet, die für Geräte in Branchen wie Optik, Elektronik, Luft- und Raumfahrt und Halbleiter unerlässlich sind.
Erzeugung einer Vakuumumgebung
Der gesamte Beschichtungsprozess wird in einer Hochvakuumkammer durchgeführt. Diese Umgebung dient zwei entscheidenden Zwecken:
Verhindert, dass das verdampfte Material mit Luft reagiert oder durch Gasmoleküle gestreut wird, wodurch die Reinheit des Films gewährleistet wird.
Reduziert die Kollision zwischen verdampften Atomen/Molekülen und Gasmolekülen, wodurch das Verdampfen reibungslos das Substrat erreichen und einen dichten Film bilden kann.
Erzeugung und Beschleunigung von Elektronenstrahlen
Eine Elektronenkanone erzeugt Elektronen durch thermische Emission. Die Elektronen werden dann durch ein Hochspannungs-Elektrofeld beschleunigt, um hohe kinetische Energie zu erhalten.
Erwärmung und Verdampfung des Zielmaterials
Der energiereiche Elektronenstrahl wird durch eine Magnetlinse fokussiert und auf die Oberfläche des Zielmaterials gerichtet. Die kinetische Energie der Elektronen wird bei der Kollision mit dem Ziel in Wärmeenergie umgewandelt, wodurch das Material schnell auf seine Verdampfungstemperatur erhitzt wird (auch für Materialien mit Schmelzpunkten über 2000 °C, wie z. B. Aluminiumoxid). Das Material verdampft dann in einen hochdichten Dampf, der aus Atomen, Molekülen oder Ionen besteht.
Dampfabscheidung und Filmbildung
Die verdampften Materialpartikel bewegen sich in einer geraden Linie in der Vakuumkammer und werden auf der Oberfläche des rotierenden Substrats abgelagert. Wenn sich die Partikel ansammeln, bilden sie einen dünnen Film mit einer bestimmten Struktur und optischen Eigenschaften.
In-Situ-Überwachung und -Steuerung
Während des Beschichtungsprozesses wird ein Quarz-Kristall-Mikrowaage- oder optisches Überwachungssystem verwendet, um die Filmdicke und den Brechungsindex in Echtzeit zu verfolgen. Das System gibt Daten an die Steuereinheit zurück, die Parameter wie Elektronenstrahlleistung, Substrattemperatur und Abscheidungsrate anpasst, um sicherzustellen, dass der Film den Designanforderungen entspricht.
Hohe Verdampfungseffizienz für hochschmelzende Materialien
Elektronenstrahlen erhitzen das Zielmaterial direkt und ermöglichen die Verdampfung von Materialien mit Schmelzpunkten > 3000 °C.
Hohe Filmreinheit
Die Vakuumumgebung und die berührungslose Erwärmung minimieren Verunreinigungen im Film.
Präzise Dickenkontrolle
In-situ-Überwachungssysteme und einstellbare Elektronenstrahlleistung ermöglichen eine Film-Dickenkontrollgenauigkeit von bis zu ±0,1 nm, was den Anforderungen von Mehrschicht-Optikfilmen entspricht.
Breite Materialkompatibilität
Kompatibel mit Oxiden, Fluoriden, Metallen und sogar Keramiken, wodurch die Anwendungsbereiche erweitert werden.
Hohe Abscheidungsrate
Abscheidungsraten können 1–10 nm/s erreichen, wodurch die Produktionseffizienz für optische Komponenten in großen Chargen verbessert wird.
Optische Kommunikation
Beschichtung von Dünnschichten für Glasfasern und optische Koppler, wodurch ein geringer Signalverlust während der Lichtübertragung gewährleistet wird.
Unterhaltungselektronik
Antireflexions-(AR)-Filme für Smartphone-/Laptop-Bildschirme. Infrarot-(IR)-Sperrfilter für Kameramodule.
Luft- und Raumfahrt und Verteidigung
Hochreflexionsfilme für optische Satellitenteleskope. Anti-Eis- und Anti-Beschlag-Optikfilme für Flugzeugwindschutzscheiben.
Halbleiter und Optoelektronik
Dielektrische Filme für Mikrochips. Dünnschichtbeschichtungen für Leuchtdioden.
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