分子泵在光学镀膜行业中的应用

2023-02-13 11:00:54 北京中科科仪股份有限公司

光学镀膜是指在光学零件表面上镀上一层(或多层)金属(或介质)薄膜的工艺过程。在光学零件表面镀膜的目的是为了达到减少或增加光的反射、分束、分色、滤光、偏振等要求。其常用的镀膜法主要是真空镀膜。

光学薄膜需在高真空度的镀膜腔体中实现。常规镀膜工艺要求升高基底温度(通常约为300℃)；而较先进的技术，如离子辅助沉积(IAD)可在室温下进行。IAD工艺不但生产比常规镀膜工艺具有更好物理特性的薄膜，而且可以应用于塑料制成的基底（比如眼镜片等）。

图：离子束辅助电子束蒸发全自动光学镀膜系统示意图

冷却水进口；2.冷却水出口；3.坩埚；4.束流线圈；5.电子束发射器；6.加热灯；7.基片架；8.电机；9.监控片；10.离子源

抽真空主系统由真空获得设备组成（油扩散泵、低温泵、分子泵），电子束蒸发、光控、加热器控制、抽真空控制和自动过程控制集成整个镀膜机。

图一：光学镀膜系统外观

图二：光学镀膜系统内部布局

如上图一和图二是高真空镀膜机基板上的硬件布局，两个电子枪源位于基板两边，周围是环形罩并被挡板覆盖。离子源位于中间，光控窗口在离子源的前方。真空室内有含圆形夹具的行星系统。夹具用于放置被镀膜的光学元件。使用行星系统是保证被蒸发材料在夹具区域内均匀分布的首选方法，夹具绕公共轴旋转，同时绕其自身轴旋转。光控和晶控处于行星驱动机械装置的中部，驱动轴遮挡晶控。背面的大开口通向附加的高真空泵。

薄膜沉积的传统方法一直是热蒸发，采用电阻加热蒸发源或电子束蒸发源。

在光学镜片镀膜行业，真空腔室的直径一般有1350mm或者2700mm两种，根据腔体的大小选择适合抽速的真空泵，在提倡绿色制造和节能环保的今天，作为高真空抽气设备的分子泵因其低能耗和更经济的使用成本，已占据该行业的主流，但也有小部分采用油扩散泵作为高真空配置,油扩散泵作为主抽系统有部分局限性，一方面，油的加热和降温需要一定的时间，会影响镀膜机的生产节拍，且需要定期进行保养和更换；另一方面，镀膜的基底材料大多为树脂材料，其主要成分为有机物，镀膜的靶材大多为氧化物，在整个工艺过程中，一些有机物的杂质或者靶材粉尘随着真空管道沉积在扩散泵油中，在高温加热的条件下，油体会发生裂解，严重影响油体的物理化学性能，随着时间的延长，会影响扩散泵的真空性能，进而影响光学镜片的成膜质量和产量。