Funkcja: zapewnia wysokie środowisko próżni od 10−3 do 10−6 Pa, zmniejsza rozpraszanie wiązki elektronów, utlenianie materiału docelowego i zanieczyszczenie folii,oraz zapewnienie stabilności procesu parowania i osadzenia.
cechy: katoda jest bezpośrednio elektryzowana do ogrzewania i emitowania elektronów. wiązka elektronów jest przyspieszana przez anodę ( napięcie przyspieszania wynosi zwykle od 10 do 30 kV), skoncentrowana przez cewkę koncentrującą,a następnie odchyla się wzdłuż linii prostej lub w małym kącie, aby zbombardować powierzchnię materiału docelowego.
System materiału docelowego
W tym: cieści schłodzone wodą (z miedzi lub molibdenu w celu zapobiegania deformacji cieści po stopieniu się materiału docelowego), nośniki materiału docelowego,i urządzenia do przełączania pozycji wielu celów (wspierające ciągłe osadzanie wielu materiałów).
Kompatybilne materiały docelowe: metale (aluminium, tytan, złoto, srebro), stopy (TiAl, NiCr), tlenki (SiO2, TiO2), fluorydy (MgF2) i inne materiały stałe.
Szybkość pomiaru:
Szybko rozwijanie: Wykorzystuje się do rozwijania węzłów węglowych lub węglowych.
Moduł regulacji temperatury: zgodnie z wymaganiami procesu,może ogrzewać przedmiot (100~500°C w celu zwiększenia przyczepności folii) lub schłodzić go (w celu zapobiegania deformacji podłoża wrażliwego na ciepło).
System sterowania
Rdzeń: sterownik PLC, interfejs obsługi ekranu dotykowego, który może precyzyjnie regulować prąd wiązki elektronów (0~100mA), napięcie przyspieszenia, stopień próżni, szybkość osadzenia,i grubość folii (monitorowana w czasie rzeczywistym za pomocą metody oscylacji kryształów kwarcu).
Funkcje ochronne: wyposażone są w mechanizmy bezpieczeństwa, takie jak alarm o niewystarczającym próżni, ochrona przed prądem nadmiernym i ochrona przed przeciążeniem katodowym.
System pomocniczy
System nadmiarowy (argon, tlen i inne gazy reakcyjne mogą być wprowadzane do przygotowania filmów złożonych), źródło jonowe (opcjonalnie,stosowane do wstępnego czyszczenia folii lub osadzenia z pomocą jonów w celu zwiększenia gęstości warstwy folii).
II. Zasada działania
Przygotowanie próżni: uruchomienie pompy mechanicznej i pompy molekularnej, ewakuacja komory próżni do ustawionego wstępnie wysokiego stopnia próżni (zwykle ≤ 10−4 Pa),i eliminuje wpływ zanieczyszczeń, takich jak powietrze i para wodna na powłokę.
Generując wiązkę elektronów i przyspieszając ją: po poddaniu jej elektryfikacji katodę o bezpośrednim ogrzewaniu podgrzewa się do wysokiej temperatury (około 2500°C w przypadku katod z włókna wolframowego), uwalniając gorące elektrony.Wysokie napięcie (10 do 30 kV) jest stosowane do anody w celu utworzenia silnego pola elektrycznego, które przyspiesza elektrony, umożliwiając im uzyskanie wysokiej energii (energia kinetyczna E=eU, gdzie e jest ładunkiem elektronu, a U jest napięciem przyspieszenia).
Skupienie i odchylenie wiązki elektronów: cewka skupiania generuje pole magnetyczne, z którego zbiega się rozbieżna wiązka elektronów w cienką wiązkę (o średnicy mniejszej niż poziom mikrometru),i cewka odchylenia może dopasować kierunek wiązki elektronów, aby zapewnić precyzyjne bombardowanie środkowego obszaru materiału docelowego.
Wyparzenie docelowego materiału: wiązka elektronów o wysokiej energii bombarduje powierzchnię docelowego materiału, przekształcając energię kinetyczną w energię cieplną,powodując, że lokalna temperatura materiału docelowego gwałtownie wzrasta powyżej punktu topnienia (metalowe cele zazwyczaj wymagają 1000 do 3000 stopni Celsjusza), w wyniku czego powstaje stopienie i odparowanie, tworząc dużą gęstość atomowej/molekularnej fazy gazowej docelowego materiału.
Depozycja cienkiej folii: faza gazowa materiału docelowego rozprasza się we wszystkich kierunkach w środowisku próżniowym i ostatecznie jest równomiernie osadzona na powierzchni przetworzonego przedmiotu.Szybkość osadzenia jest monitorowana w czasie rzeczywistym przez oscylator kryształowy kwarcowyPo osiągnięciu ustawionej grubości, bombardowanie wiązką elektronów zostaje zatrzymane, aby zakończyć powłokę.
Opcjonalne rozszerzenie procesu: w przypadku konieczności przygotowania folii złożonych (takich jak TiO2, SiO2) an appropriate amount of reaction gas (such as oxygen) can be introduced during the deposition process to enable the target material atoms and gas molecules to undergo chemical reactions on the workpiece surface, tworząc funkcjonalny film.
Iii. Główne cechy
Energia wiązki elektronów jest skoncentrowana, a tempo wykorzystania docelowego materiału jest wysokie:Struktura prostokątnej broni pozwala wiązki elektronowej bezpośrednio bombardować powierzchnię celuCiepło koncentruje się w lokalnym obszarze docelowego materiału, unikając dużego ogrzewania kota.Wskaźnik wykorzystania docelowego materiału może osiągnąć od 60% do 80% (znacznie wyższy niż 30% do 50% w przypadku maszyn do powlekania odparowania oporu).
Wykorzystuje się w tym celu następujące czynniki:które mogą nie tylko przygotowywać ultracienkie folie (takie jak nanowymiarowe folie optyczne), ale również szybko odkładają grube folie (takie jak metalowe przewodzące folie).
Kompatybilny z różnymi materiałami docelowymi o wysokim stopniu topnienia: bombardowanie wiązką elektronów może generować wyjątkowo wysokie lokalne temperatury (do ponad 5000 °C),o pojemności nieprzekraczającej 10 W, molibdenu i tantału (punkt topnienia > 2000°C), a także ogniotrwałych związków takich jak tlenki i fluorydy, co jest trudne do osiągnięcia poprzez odparowanie oporne.
Wysoka czystość folii i niskie zanieczyszczenie: środowisko o wysokiej próżni zmniejsza mieszanie zanieczyszczeń,i prosty pistolet elektron pistolet nie ma zanieczyszczenia ciernika (niektóre nisko stopniowego topnienia materiałów celowych nadal wymagają cierników, ale można wybrać materiały obojętne).
Duża elastyczność procesu: obsługuje osadzenie pojedynczego celu, wielocelowe osadzenie ciągłe (dla przygotowania filmów wielowarstwowych) i osadzenie reaktywne (dla przygotowania filmów złożonych).Wydajność filmu można dostosować poprzez regulację parametrów takich jak temperatura, stopień próżni i przepływ gazu.
Struktura urządzenia jest stosunkowo prosta, a koszty utrzymania są umiarkowane.maszyna do powlekania wiązki elektronowej z bezpośrednim pistoletem ma mniejszą liczbę podstawowych komponentów, niższy próg eksploatacji, a wymiana wrażliwych części, takich jak katoda (przewód wolframowy), jest wygodna.
IV. Główne zalety
Jakość folii jest doskonała: folia osadzona ma wysoką gęstość, drobne ziarna, silną przyczepność do podłoża (szczególnie odpowiednia dla podłoża metalowego i szklanego),i dobrą jednolitość grubości (błąd jednolitości dla dużych części obróbkowych ≤±5%).
Wysoka wydajność osadzenia i krótki cykl produkcji: wiązka elektronów ma wysoką wydajność konwersji energii (około 30% do 50%), a prędkość parowania materiału docelowego jest szybka.Czas osadzenia folii o tej samej grubości wynosi tylko 1/3 do 1/2 czasu odparowania oporu, dzięki czemu nadaje się do masowej produkcji.
Możliwość dostosowania materiału docelowego jest niezwykle szeroka: od metali o niskiej temperaturze topnienia (aluminium, miedź), metali o wysokiej temperaturze topnienia (wolfram, molibden), po stopy, tlenki, fluorydy, siarczany itp.,niemal wszystkie materiały powłoki stałej mogą być dostosowywane do spełniania różnych wymagań funkcjonalnych.
Wydajność folii można precyzyjnie regulować: poprzez regulację parametrów wiązki elektronów, szybkości osadzenia, temperatury obrabiarków itp.,kluczowe wskaźniki folii, takie jak krystaliczność, twardość, przyczepność i właściwości optyczne (takie jak wskaźnik załamania, przepuszczalność światła) można precyzyjnie kontrolować.
Środowiskowo przyjazne i wolne od zanieczyszczeń: w trakcie całego procesu nie wytwarza się ciekłych odpadów chemicznych ani gazów odpadowych.spełniające wymagania ekologicznej produkcji.
Posiada szeroki zakres stosowanych podłożeń: może być powleczony na powierzchniach różnych podłożeń, takich jak szkło, płytki krzemowe, metale, ceramika i tworzywa sztuczne (wymagana jest wstępna obróbka),i powoduje niewielkie uszkodzenia podłoża (promienie elektronowe nie stykają się bezpośrednio z podłożem, a strefa dotknięta ciepłem jest niewielka).
V. Typowe scenariusze zastosowań
Pole optyczne (podstawowe aplikacje):
Przygotowanie folii optycznych: np. folii antyrefleksyjnych AR do soczewek okularów i soczewek aparatów fotograficznych (folie wielowarstwowe SiO2+TiO2),Folie o wysokiej odblaskowości HR do soczewek laserowych (folie dielektryczne wielowarstwowe), oraz folie filtrów interferencyjnych do filtrów (filtry wąskopasmowe/szerokopasmowe);
Pozostałe elementy optyczne: włókna optyczne, panele wyświetleniowe i folie antyrefleksyjne/odporne na zadrapania do pokryć ogniw słonecznych.
W dziedzinie elektroniki i półprzewodników
Chipy półprzewodnikowe: przygotowanie folii przewodzących dla metali, takich jak aluminium i miedź, oraz folii barierowych z tytanu i wolframu;
Komponenty elektroniczne: folie elektrodowe kondensatorów, folie medium magnetycznego rejestracji, folie wrażliwe na czujniki (takie jak folie wrażliwe na tlenek cyny);
Technologia wyświetlania: przezroczyste folie przewodzące dla paneli OLED (materiały alternatywne ITO, takie jak AZO) oraz dolna warstwa folii polaryzujących dla wyświetlaczy z ciekłymi kryształami.
Pole dekoracji i ochrony:
Wysokiej klasy dekoracja: imitacja złota (TiN), złoto różane (TiAlN) i czarne (CrN) filmy dekoracyjne do pasów zegarkowych, biżuterii i sprzętu łazienkowego.
Powłoki ochronne: powłoki odporne na zużycie do narzędzi i form cięcia (TiN, TiCN), powłoki przeciwkorodowe do części metalowych (folia aluminiowa, folia chromowa).
Przemysł lotniczy i wojskowy
składniki lotnicze: folie przeciwmgłowe/przeciwlodowe dla przednich szybków statków powietrznych, folie ochronne o wysokiej temperaturze dla łopatek silnika;
Urządzenia wojskowe: folie antyrefleksyjne dla detektorów podczerwieni, folie odblaskowe dla anten radarowych oraz folie odporne na zużycie i korozję dla broni i sprzętu.
Inne dziedziny
Obszar medyczny: Biokompatybilne folie (takie jak folie tytanowe, folie azotanowe tytanu) do wyrobów medycznych (takie jak instrumenty chirurgiczne, implanty);
W dziedzinie nowej energii: przewodzące folie (folie miedziane, folie aluminiowe) dla baterii litowych, folie odblaskowe (folie aluminiowe, folie srebrne) dla ogniw słonecznych;
Obszar opakowań: folia pokryta próżnią aluminium do opakowań spożywczych (wysoka właściwość barierowa, właściwość konserwacyjna).