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單一蒸發源膜厚分布的均勻性

2020-01-10

国内偷拍国内精品视频光學薄膜厚度的均勻性是薄膜制備的一項重要指標,它影響著光學元件的光譜特性,并決定著能達到要求的實際有效鍍膜面積。同時,它也是衡量鍍膜裝置性能的一項重要指標。膜厚均勻性是指在基片不同位置或隨著基片位置的改變,所沉積的膜厚的變化情況。對于高精度、高性能的光學系統,或大口徑的光學元件和批量生產的光學元件,膜厚的均勻分布至關重要。

 

国内偷拍国内精品视频影響膜厚均勻性分布的因素有很多,例如,鍍膜系統的幾何配置、夾具的形狀、基片的運動方式、蒸發源的蒸發特性、鍍膜工藝等。鍍膜元件對膜厚均勻性精度要求苛刻,只通過優化上述幾個因素并不能滿足要求,此時,需要添加修正板對膜厚分布進行嚴格校正,這也是真空鍍膜中改善膜厚分布均勻性的一種重要方法。

 

在以往的理論研究和實際生產中,當涉及到改善均勻性分布時,通常會將修正板置于蒸發源的正上方。在大多數情況下,光學介質薄膜由交替沉積的高、低折射率膜料組成,而高、低折射率膜料的蒸發特性不同,很難用一塊修正板同時改善兩種膜料的厚度均勻性。此時,通常采用雙蒸發源、雙修正板并將修正板置于對應膜料正上方的方法,以改善多層膜的膜厚分布。但在實際應用中,考慮到成本和效率等因素,也存在數量較多的單一蒸發源配置的真空鍍膜設備,本文基于非余弦膜厚分布理論對膜厚分布進行了研究,分析了修正板位置對均勻性的影響,提出采用單一蒸發源鍍制單層鈦酸鑭、氟化鎂薄膜驗證這一方法。

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在常規可見光波段,增透膜是最常用的一種薄膜,通常采用交替蒸發鈦酸鑭、氟化鎂膜料進行制備。如果采用單一蒸發源同時蒸發這兩種膜料,單一修正板就無法保證組合光譜的均勻性。因此,對于使用兩種材料交替鍍制的光學薄膜, 需要考慮雙修正板修正組合的光譜均勻性。在理想情況下,一種膜料對應一種修正板,可以最大程度地保證均勻性。即鍍制鈦酸鑭膜層時用一個修正板,鍍制氟化鎂膜層時用另外一個修正板。在鍍膜過程中,可以通過控制修正板的升降來選擇對應的修正板。由此可知,關鍵在于尋找到合適的修正板放置位置。傳統的做法是將修正板放置于蒸發源的正上方。從圖中可以看出,在蒸發源正上方的曲線密集度較小,這意味著此處是膜厚梯度變化最敏感的區域,膜厚分布對修正板的仰角變化、蒸發源的位置 變化、蒸發源蒸鍍特性的變化很敏。這表明在修正膜厚時,在相同的遮擋角度條件下,沿球面夾具分布的方向所遮擋的膜厚最接近,修正板的修剪效率也會得到提升。可以預測,對于任意膜料,膜厚分布都存在這樣兩個角度,這也應為修正板放置的位置。

 

針對單源蒸發條件下旋轉球面夾具的膜厚均勻性進行了理論計算。利用極坐標法對膜厚分布進行簡化表征,對修正板放置位置進行分析。對于給定的膜料,存在兩個對稱的極角,在這兩個方向上放置修正板時,修正板更容易修剪,且膜厚分布對形狀、尺寸以及蒸發源光斑移動不敏感。