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.

К онструкция двухслойного просветляющего покрытия:

Просвета. 88 ИЭ 41 ИЭ 250°C

5 60±20 нм

0,0299

380-780 нм

Материал подложки: ЛК - 5 ГОСТ 3514-76

n_с= 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 2^х 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 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°С 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 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 Т_ИСП=1750°С

Т_подл.=250⁰С

U=6кВ

I_H=10-12A

I_эм=10-20мА

052 - Нанесение оптического покрытия SiO₂. ИЭ Р=10^-3 Па Т_ИСП=1600°С Т_подл.=250⁰С

U=6кВ I_Н=10-12А I_ЭМ= 10-20 мА

060 - Разгерметизация вакуумной камеры: после окончания процесса нанесения выключается нагрев подложек и вращение подложкодержателя. При снижении Т_подл 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.