- •Оптические покрытия
- •Методические указания к лабораторной работе
- •Нанесение просветляющих покрытий на оптическую деталь
- •Специальность 200204
- •1. Основные положения. Введение.
- •1.1 Теоретические сведения.
- •1. 2. Методы нанесения просветляющих покрытий.
- •1.3 Пленкообразующие материалы, применяемые в различных областях спектра.
- •1.4. Технологические факторы и их влияние на физические свойства просветляющих покрытий.
- •2. Практическая часть.
- •2.1. Меры безопасности.
- •3. Контрольные вопросы.
2. Практическая часть.
Цель практической части лабораторной работы - изучить технологический процесс нанесения двухслойного просветляющего покрытия.
2.1. Меры безопасности.
При эксплуатации вакуумной установки существует вероятность возникновения следующих опасных и вредных факторов:
• Повышенная запыленность и загазованность рабочей зоны;
• Опасность поражения электрическим током при контакте с токопроводящими частями вакуумной установки;
• Статическое электричество, которое может оказаться на любой металлической части вакуумной установки;
• Повышенная температура наружной поверхности нагревателя диффузного насоса.
Обслуживающий персонал обеспечивается спецодеждой: халатом, шапочкой из хлопчатобумажной ткани, тапочками на кожаной подошве.
Электронно-лучевой испаритель с блоками питания, входящий в вакуумную установку, представляет собой сложную электронную систему, эксплуатация которой требует квалифицированного обслуживания. Обслуживающий персонал обучается правилам технической эксплуатации и безопасности обслуживания электроустановок с напряжением выше 1000 В. Эксплуатация и профилактика испарителей и блоков питания осуществляется под руководством инженера или техника, умеющего производить наладку как системы в целом, так и отдельных ее частей.
При работе с электронно-лучевым испарителем оператор должен помнить о том, что применяемые в нем напряжения являются опасными для жизни.
При техническом обслуживании вакуумной установки разрешается: произведение замены предохранителей после снятия нагрузки и напряжения. В исключительных случаях допускается замена предохранителей под напряжением, но при снятой нагрузке. При этом работа производится в диэлектрических перчатках и защитных очках.
Контроль за работой вакуумной установки осуществляется по показаниям приборов и манометров на ресивере и установке.
Перед извлечением деталей из вакуумной камеры производится одно-, трехразовая прокачка для удаления, аэрозолей пленкообразующих материалов.
При открывании вакуумной камеры пользуются респираторами.
В случае аварийной ситуации вакуумная установка отключается от электросети, совместно с компрессором воздушной системы, выпускается сжатый воздух и докладывается руководителю.
2.2. Порядок выполнения работы.
Просвета. 88 ИЭ 41 ИЭ 250°C
5 60±20 нм
0,0299
380-780 нм
Материал подложки: ЛК - 5 ГОСТ 3514-76
nс= 1,482.
88-ТiO2; 41-SiO2
ИЭ - метод электронно-лучевого испарения в вакууме.
ТПОДЛ. =250°С
Вакуумная установка для нанесения покрытий - ВУ-1А.
Технологический процесс нанесения двухслойного
просветляющего покрытия включает следующие основные операции: 010 Очистка подложек 020 Подготовка вакуумной камеры 030 Ионная очистка подложек 040 Нагрев подложек до фиксированной температуры.
050 Нанесение оптических покрытий:
051 Нанесение оптического покрытия ТiO2
052 Нанесение оптического покрытия SiO2
060 Разгерметизация вакуумной камеры, выгрузка готовых изделий.
070 Контроль оптических параметров покрытия
Содержание операций:
010 - Очистка подложек: подложки из стекла ЛК - 5 ГОСТ 3514- 76 обезжиривают в смеси петролейного эфира и этилового спирта в соотношении 75% - 25% и окончательно протирают тампонами обезжиренной ваты, смоченной в абсолютном этиловом спирте. Очищенные детали протирают обезжиренными батистовыми салфетками. Готовые детали вставляют в съемные оправы подложкодержателя и с их поверхностей беличьей кисточкой удаляются ворсинки. Очищенные детали в оправах загружают в подложкодержатель, и подложкодержатель устанавливается в вакуумную камеру. При выполнении этой операции оператор должен работать в резиновых перчатках или напальчниках.
020 - Подготовка вакуумной камеры происходит параллельно с операцией 010:
- очистка элементов подколпачной аппаратуры (экранов, испарителей, заслонов) от пленок испаряемых материалов и протирку их спиртом.
- загрузка исходных пленкообразующих материалов в испарители (SiO2 и ТiO2 в виде таблеток в 2х позиционный тигель электронно- лучевого испарителя - ЭЛИ).
- загрузка подложкодержателя с очищенными оптическими деталями
- проверка работоспособности механизмов и устройств вакуумной камеры; вращение подложкодержателя, перемещение заслонок, работа фотометра.
- откачка камеры до давления примерно 2 Па.
030 - Операция ионной очистки подложек проводится в камере (р=2...1.38 Па) в течение 5-10 минут при напряжении 500 В на электроде ионной очистки и токе разряда 150-200 мА. При этом включается вращение подложкодержателя с частотой п =10-20 мин-1. В процессе ионной очистки ионами остаточных газов с поверхности удаляются пылинки и молекулы тяжелых газов. По окончании ионной очистки камера откачивается до Р =10-2 -10-3 Па.
040 - Нагрев подложек до фиксированной ТПОДЛ=2500С происходит в высоком вакууме при одновременном вращении подложкодержателя. При этом с поверхности оптических деталей удаляются пары воды и молекулы легких газов. Время нагрева 5-15 минут.
050 - Нанесение оптического покрытия начинают после обезгаживания пленкообразующих материалов при закрытой заслонке. Для этого материал нагревают до температуры на 100°С ниже, чем Тисп. В процессе прогрева давление вакуумной камеры повышается, а потом понижается до Р = 10-3 Па. Обезгаживание считается законченным, когда давление восстанавливается до первоначального значения. Далее включают фотометр, выводят ЭЛИ на режим испарения, открывают заслонку и проводят испарение материала, фиксируя параметры электронной пушки. Контроль за нанесением испарителя ведут по фотометру. При нанесении просветляющих покрытий метод контроля на пропускание, сквозной, т. к. m < 3, и экстремальный.
051 - Нанесение оптического покрытия TiO2 Режимы нанесения пленки: ИЭ Р=10-3Па ТИСП=1750°С
Тподл.=2500С
U=6кВ
IH=10-12A
Iэм=10-20мА
052 - Нанесение оптического покрытия SiO2. ИЭ Р=10-3 Па ТИСП=1600°С Тподл.=2500С
U=6кВ IН=10-12А IЭМ= 10-20 мА
060 - Разгерметизация вакуумной камеры: после окончания процесса нанесения выключается нагрев подложек и вращение подложкодержателя. При снижении Тподл до 50°С камера отсекается высоковакуумным затвором от высоковакуумной системы откачки, производится напуск воздуха, открывается вакуумная камера и производится выгрузка оптических деталей в специальную кассету.
070 - Контроль оптических параметров покрытий. В связи с проведением группового технологического процесса нанесения покрытий на контроль попадают от 2 до 3 штук из партии, проверяют
п араметры на фотометре СФ-8 или СФ-4 и сравнивают
полученные характеристики с расчетными. Определяют группу механической прочности на установке СД-500.
Расчетный график зависимости коэффициента отражения покрытия от
длины волны.