Технологический процесс

Технологический процесс 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 YF₃.

052 Нанесение оптического покрытия LaF₃.

053 Нанесение оптического покрытия YF₃

054 Нанесение оптического покрытия CaF₂.

060 Разгерметизация вакуумной камеры , выгрузка готовых изделий.

070 Контроль оптических параметров покрытия.

Содержание операций:

010 – Очистка подложек: подложки из стекла ЛК-1 ГОСТ 3514 – 94 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 съёмные оправы подложкодержателя и с 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 пропитку их спиртом.

• Загрузка исходных пленкообразующих материалов в испарители (YF₃,LaF₃, и CaF₂ в 4^х позиционный тигель электронно-лучевого испарителя).

• Загрузка подложкодержателя с очищенными оптическими деталями.

• Проверка работоспособности механизмов и устройств в вакуумной камере: 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 n = 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 температуры Т_подл =150⁰С, 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 ⁰С ниже, чем Т_исп . 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 нагреватель или ЭЛИ на режим испарения, открывают заслонку и проводят испарение материала, фиксируя параметры испарителя или ЭП. Контроль за нанесением испарителя ведут по фотометру. При нанесении просветляющих покрытий метод контроля на пропускание раздельный, так как m ≥3, и экстремальный.

051 – Нанесение оптического покрытия YF₃.

Режимы нанесения пленки:

ИЭ Р=10^-3 Па;

Т_исп = 1136 С;

Т_под =150 С;

U = 6 кВ;

I_н = 10-12 А;

I_эм = 20-60 мА.

052 – Нанесение оптического покрытия LaF₃ .

Режимы нанесения пленки:

ИЭ Р=10^-3 Па;

Т_исп = 1750 С;

Т_под =150 С;

U= 6кВ;

I_н = 10-12 А;

I_эм = 20-60 мА.

053 – Нанесение оптического покрытия YF₃

Режимы нанесения пленки:

ИЭ Р=10^-3 Па;

Т_исп = 1136 С;

Т_под =150 С;

U= 6кВ;

I_н = 10-12 А;

I_эм = 20-60 мА.

054 – Нанесение оптического покрытия CaF₂.

Режимы нанесения пленки:

ИЭ Р =10 ^-3 Па;

Т_исп.= 1360 С;

Т_под =150 С

U = 6кВ;

I_н = 10-12 А;

I_эм = 20-60 мА.

060 – Разгерметизация вакуумной камеры: после окончания процесса нанесения выключается вращение подложкодержателя. При снижении Т_подл до 50ºС камера отсекается высоковакуумным затвором от высоковакуумной системы откачки, производится напуск воздуха, открывается вакуумная камера и производится выгрузка оптических деталей в специальную кассету.

070 – Контроль. В связи с проведением группового технологического процесса нанесения покрытий на контроль попадают от 2 до 3 штук из партии, проверяют параметры _=f(), _=f() на фотометре СФ-8 или СФ-4 и сравнивают полученные характеристики с расчетными. Определяют группу механической прочности на установке СД-500.

Построим графики зависимости от разности фаз:

1. Для первого свидетеля (на отражении):

2. Для второго свидетеля(на отражении):

Номер свидетеля	λфотом	Фазовая толщина
1 свидетель	546	1,56384
	546	1,56569
	546	1,56569
2 свидетель	546	1,56384

Задание 2.

Для заданной марки оптического материала произвести расчёт однослойного, двухслойного и многослойного отражающего покрытия с максимальным коэффициентом отражения для данной длины волны λ₀.

Подобрать оптические толщины и материалы напыляемых покрытий, а также методы их нанесения.

Варьируя оптической толщиной плёнки в заданном интервале длин волн, построить спектральные зависимости коэффициента отражения R=f(β), R=f(λ). Для оптимальной конструкции покрытия составить технологическую карту его нанесения.

Исходные данные: Вариант№1

Материал: ЛК-1 ГОСТ3514-94, n_с=1.441

устойчивость к химическим реагентам – III;

устойчивость к влажной атмосфере – А;

однослойное покрытие : λ₀/4;

двухслойное покрытие: λ₀/4 – λ₀/4;

четырехслойное покрытие – λ₀/4 – λ₀/4 – λ₀/4 – λ₀/4.

λ₀=600±20нм

λ₁ – λ₂=400 – 800нм