4. Анализ результатов расчетов

Для выбора оптимальной конструкции отражающего покрытия построим графики спектральных зависимостей R= f(λ) для всех типов покрытий в единой системе координат.

Графики спектральных зависимостей R= f(λ) для всех типов покрытий

Оптимальной будет та конструкция, которая обеспечивает максимальный коэффициент отражения на рабочей длине волны λ₀=600нм и более широкую зону отражения в заданной области спектра.

Таким образом, оптимальным является 4-х слойное оптическое покрытие.=т4

Обозначим выбранную конструкцию отражающего покрытия:

(24 ИЭ 88 ИЭ)х2

λ₀ = 600 нм ±20 нм;

ρ_mах = 0,85;

λ₁ – λ₂ = 450 – 750 нм.

Материал подложки: ЛК-1 ГОСТ 3514-94;

n_с=1.8144

Для данной конструкции отражающего покрытия составим технологический процесс.

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. TiO₂

052 Нанесение оптического покрытия MgF₂.

053 Нанесение оптического покрытия TiO₂.

054 Нанесение оптического покрытия MgF₂..

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 (TiO₂, и MgF₂ 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 =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 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 экстримальный.

051 – Нанесение оптического покрытия TiO₂.

Режимы нанесения пленки:

ИЭ Р =10 ^-3 Па;

Т_исп.= 1640 С;

Т_под =250 С

U = 6кВ;

I_н = 10-12 А;

I_эм = 20-60 мА.

052 – Нанесение оптического покрытия MgF₂. .

Режимы нанесения пленки:

ИЭ Р=10^-3 Па;

Т_исп = 1263 С;

Т_под =250 С;

U= 6кВ;

I_н = 10-12 А;

I_эм = 20-60 мА.

053 – Нанесение оптического покрытия TiO₂.

Режимы нанесения пленки:

ИЭ Р =10 ^-3 Па;

Т_исп.= 1640 С;

Т_под =250 С

U = 6кВ;

I_н = 10-12 А;

I_эм = 20-60 мА.

054 – Нанесение оптического покрытия. MgF₂ .

Режимы нанесения пленки:

ИЭ Р=10^-3 Па;

Т_исп = 1263 С;

Т_под =250 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.

Список использованной литературы

1. Справочник технолога-оптика: Справочник/И. Я. Бубис, В. А. Вейденбах, И. И. Духопел и др.; Под общ. Ред. С. М. Кузнецова и М. А. Окатова. – Л.: Машиностроение, 1983. – 414 с..

2. Конспект лекций по курсу «Технология оптических покрытий»

16