Многослойные диэлектрические покрытия и их назначения

Недостатки данного вида испарителей:менее чистые пленки из-за контакта материала пленок с нагретыми частями испарителя, а также, вследствие, испарения материала нагревателя.К материалам, которые используются для изготовления испарителей, предъявляются строгие требования:Испаряемость материала нагревателя при температуре испарения вещества должна быть пренебрежимо мала. Материал нагревателя должен очень хорошо смачиваться расплавленным испаряемым веществом, чтобы обеспечить хороший тепловой контакт. Отсутствие химических реакций между материалом нагревателя и испаряемым веществом.Отсутствие образования легко испаряемых сплавов, чтобы избежать загрязнения наносимых пленок.Этим требования удовлетворяют тугоплавкие металлы:вольфрам, молибден, тантал.Достоинства резистивного нагрева:высокий коэффициент полезного действия, низкая стоимость оборудования, малые габаритные размеры, безопасность в работе (низкое напряжение на электродах).Недостатки данного метода:возможность загрязнения наносимой пленки материалом нагревателя,малый ресурс работы из-за старения (разрушения) нагревателя.Принцип электронно-лучевого нагрева основывается на том, что кинетическая энергия потока ускоренных электронов, которые осуществляют бомбардировку поверхности испаряемого вещества, превращается в тепловую энергию, что приводит к тому, что испаряемое вещество нагревается до температуры испарения [14].Одним из основных достоинств электронно-лучевого облучения материалов является то, что можно достичь высоких значений плотности мощности. По данному параметру электронный пучок во много раз превосходит практически все другие известные источники нагрева. С этой точки зрения он лишь в некоторых случаях уступает лазерному излучению[15]. Концентрация сравнительно высокой мощности на малой площади обусловливает локальный нагрев материалов, что особенно важно при обработке различных тугоплавких металлов и сплавов с минимальным изменением исходной структуры материала в зоне термического воздействия. В отличие от металлов электронно-лучевая обработка непроводящих материалов (диэлектриков) имеет свои особенности, связанные в первую очередь с необходимостью нейтрализации заряда приносимого электронами пучка на облучаемую непроводящую поверхность. Одним из решений данной проблемы является использование форвакуумных плазменных электронных источников, способных генерировать электронные пучки в области повышенных, по сравнению с традиционной для электронных источников областью, давлений [16]. Компенсация отрицательного поверхностного заряда при давлениях 5-20 Па осуществляется как за счет потока ионов из пучковой плазмы, а также за счет потока из плазмы несамостоятельного разряда, возникающего между облучаемой мишенью и заземленными стенками вакуумной камеры. Эффективность передачи энергии электронного пучка облучаемой диэлектрической мишени в форвакуумной области давлений продемонстрирована на примере сварки и плавки керамических изделий, упрочнения поверхности. Другим применением электронного пучка в области повышенных давлений может являться испарение непроводящих (в частности керамических) материалов с последующим осаждением покрытий в вакууме. Ускоренные электроны пучка при попадании на испаряемый материал передают свою кинетическую энергию и вызывают значительный нагрев тонкого поверхностного слоя, толщина которого не превышает единиц микрометров. А поскольку испарение материала происходит именно с его поверхности, то такой способ нагрева наиболее эффективен по сравнению с другими его видами. Возможность непосредственной электронно-лучевой обработки диэлектрических материалов является ключевой особенностью форвакуумных плазменных электронных источников, а применительно к испарению диэлектриков возможна реализация и бестигельного испарения. Таким образом, эффективность процесса испарения может быть значительно повышена [17-18].4.Контроль и расчет коэффициента пропускания диэлектрических покрытийКоэффициентом пропускания называется отношение прошедшей энергии к падающей, который определяется по следующей формуле [19]:,(1)где , а n – показатель преломления вещества.В настоящее время на заводах по производствумногослойных диэлектрических покрытий возникает проблема контроля качества изготавливаемой продукции, так как существующие системы контроля, состоят из дорогостоящего и импортного оборудование.На сегодняшний день ведутся разработки альтернативных программных методов, которые позволяют производить контроль коэффициента пропускания при минимальных затратах на используемое оборудование. В результате внедрения данных разработок должна уменьшиться зависимость от импортных технологий [20]. ЗаключениеВ первой главе работы дано определение многослойных диэлектрических покрытий, а также выявлено их основное применение для создания оптических деталей, предназначенных для работы в устройствах, в которых используется лазерное излучение.Определены основные типы покрытий по функциональному назначению:зеркальное непрозрачное внутреннее,зеркальное непрозрачное внешнее,светоделительное,просветляющее,фильтрующее,защитное прозрачное,электропроводящее,поляризующее,светопоглощающее.Для каждого из типов покрытий приведены условные графические обозначения.Во второй главе приведены описания перечисленных типов покрытий и их основные характеристики, которые также обычно присутствуют в условных обозначениях.В третьей главе описаны три основных метода нанесения многослойных диэлектрических покрытий:метод термического испарения материалов в вакууме,метод электронно-лучевого испарения,метод испарения при резистивном нагреве.Приведены их описания, а также выявлены основные достоинства и недостатки каждого из перечисленных методов.В четвертой главе описаны методики контроля и расчета коэффициента пропускания диэлектрических покрытий.Список литературыЛандсберг Г.С. Оптика: учеб. пособие для вузов. – 6-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. – 8484 с.Окатов М.А. Справочник технолога-оптика – 2-е изд. – СПб.: Политехника, 2004. – 679 с.Дитчберн Р. Физическая оптика. – М.: Наука, 1965. – 632 с.Зубаков В.Г., Семибратов М.Н., Штандель С.К. Технология оптических деталей – М.: Машиностроение, 1985. – 368 с.Zachariasen W. Atomic Arrangement in Glass. – J. Am. Chetn. Soc. – 1932. – #54. P. 38-41.Кривовяз Л.М., Знаменская М.А. Практика оптической измерительной лаборатории. – Л.: Машиностроение, 1974. – 336 с.Хомич Н.С. Магнитно-абразивная обработка: технология и оборудование. – Мн.: БелНИИНТИ, 1991. – 48 с.Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. – М.: Наука, 1978. – 792 с.Долгополов В.И. Светотехнические материалы. – М.: Энергия, 1972. – 167 с.Панков Ж. Оптические процессы в полупроводниках. – М.: Мир, 1973. – 456 с.Бужинский, Л.И. Демкина, К.С. Евстропьев и др. Физико-химические основы производства оптического стекла. – Л.: Химия, 1976. – 456 с.Нагибина И.М. Интерференция и дифракция света – Л.: Машиностроение, 1974. – 360 с.Сакулевич Ф.Ю. и др. Магнитно-абразивная обработка точных деталей. – Мне.: Высш. школа, 1977. – 288 с.Вальчинская С.С. Оптические материалы и технологии: учебное пособие / С.С. Вильчинская, В.М. Лисицын; Томский политехнический университет. – омск: Изд-во Томского политехнического университета 2011. – 107 с.Климков Ю.М., Хорошев М.В. Лазерная техника: Учебное пособие – М.: МИИГАиК, 2014. – 143 с.: ил.Савельев И.В. Курс общей физики, т. 2, М., 1982.Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика, т.4, М., 1985.Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс общей физики. - М.: Высшая школа, 1989.Хайкин С.Э. Физические основы механики. - М.: Наука, 2003.Яворский Б.М., Пинский А.А. Основы физики, т.т. 1-2. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2000.