Giới thiệu về lớp phủ chân không bằng cách bay hơi nhiệt Ngày 7 tháng 1 năm 2021
Bình bay hơi nhiệt là gì?
Áp suất hơi bão hòa của các kim loại khác nhau
2 phương pháp phủ chân không bằng cách bay hơi nhiệt
Vật liệu phải được gia nhiệt đến nhiệt độ dẫn đến áp suất hơi nước cao đáng kể, hạn chế việc sử dụng vật liệu nóng chảy cao và lựa chọn bình chứa. Có thể bay hơi bằng cách làm nóng dây bằng điện hoặc lắng đọng chúng trong chén đựng mẫu dẫn điện được làm bằng vật liệu có điểm nóng chảy cao hơn đáng kể. Oxit có thể bay hơi ra khỏi bình bay hơi hình thuyền. Hình 2 cho thấy một lựa chọn các bình bay hơi nhiệt khác nhau.
Ví dụ về bình bay hơi
Áp suất cơ bản cần thiết trong thiết bị phủ là 10 -07 -10 -05 mbar tùy thuộc vào chất lượng lớp được yêu cầu. Điều này bao gồm:
- Đảm bảo đường dẫn tự do trung bình của các nguyên tử bay hơi dài hơn nhiều so với khoảng cách từ nguồn đến chất nền. Điều này đảm bảo các nguyên tử đến không bị phân tán bởi các phân tử khí còn lại.
- Cung cấp bề mặt sạch, nếu không các nguyên tử bay hơi sẽ không bám dính tốt, tạo thành một lớp không ổn định.
Vật liệu cũng có thể được làm nóng chảy bởi chùm tia điện tử. Sau đó, các vật liệu có thể bay hơi ở nhiệt độ cao hơn, cho phép tốc độ bay hơi cao hơn và khả năng nóng chảy các vật liệu oxit. Chén đựng mẫu làm mát bằng nước đảm bảo rằng vật liệu chén đựng mẫu bay hơi sẽ không làm nhiễm bẩn màng. Tốc độ bay hơi có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi công suất chùm tia điện tử. Chùm tia điện tử bị lệch 270 độ thông qua một nam châm, như thể hiện trong Hình 3. Bằng cách dao động chùm tia, khối lượng nóng chảy có thể được giữ ở nhiệt độ đồng nhất và sử dụng hết công suất.
Lưu ý rằng khoản đầu tư khởi động cho loại thiết bị này cao hơn một chút, vì cần có nguồn điện áp cao và ống dẫn nước làm mát.
Hệ thống chân không để bay hơi nhiệt
Nói chung, hệ thống chân không cho bình bay hơi nhiệt cần một giờ hoặc ít hơn để hút chân không từ khí quyển đến áp suất cơ bản 10 -06 mbar.
Hầu hết các thiết bị hiện nay sử dụng bơm turbo phân tử trong phạm vi 300-1000 l/giây, được hỗ trợ bởi bơm cánh quạt xoay hai tầng, bơm xoắn ốc khô hoặc bơm roots nhiều tầng. Lý tưởng nhất, các bơm turbo phân tử này được gắn ngang. Điều này ngăn chặn các mảnh vụn (tinh tế từ lớp phủ, sợi, vít nhỏ, v.v.) rơi vào bơm. Hầu hết các hệ thống không sử dụng van phía trước bơm phân tử turbo.
Một màn trập - được kích hoạt bằng tay hoặc bằng điện/khí nén - nằm trên bình bay hơi. Điều này giúp tránh lớp phủ liên tục trên toàn bộ khoang trong khi vật liệu bay hơi nóng, nóng lên hoặc nguội xuống. Điều này cũng đảm bảo các lớp có thể tái tạo được bằng cách cố định thời gian. Hầu hết các thiết bị cũng sử dụng màn hình màng mỏng để đo (và kiểm soát) độ dày của lớp phủ.
Các ứng dụng phổ biến của bay hơi nhiệt
Lớp phủ mỏng cho kính quang học
Bình bay hơi nhiệt thường được sử dụng để phủ kính quang học và mắt kính. Nhiều lớp được bốc hơi để cải thiện các đặc tính của mắt kính. Chúng bao gồm các lớp chống phản xạ, lớp phủ cứng, bảo vệ khỏi ánh sáng hồng ngoại hoặc tia cực tím, chống nắng và lớp phủ gương. Các buồng chân không có đường kính lên đến 1500 mm - mỗi buồng có thể chứa đến vài trăm thấu kính, tùy thuộc vào đường kính của chúng. Các ống kính được cố định trong các vỏ có thể xoay được thiết kế đặc biệt để đảm bảo các màng mỏng đồng đều trên tất cả các sản phẩm trong một lô. Do đó, hệ thống chân không bao gồm một máy bơm turbo phân tử lớn hơn ở cấp 2000 /s hoặc một máy bơm lạnh kết hợp với một hệ thống chân không trước máy thổi Roots nhỏ.
Lớp phủ màng mỏng cho bao bì tiêu dùng
Các máy phủ lớn hơn thường tạo lớp phủ dải cho giấy bạc đóng gói. Các màng như nhôm được bôi lên màng nhựa trong máy phủ dải "từ cuộn sang cuộn". Những lớp màng mỏng này tạo ra hàng rào bảo vệ chống lại không khí và độ ẩm, kéo dài độ tươi và thời hạn sử dụng của hàng tiêu dùng.
Trong các máy sản xuất này với công suất lá cao (vài mét mỗi giây!) dòng khí đi vào hệ thống chân không là rất lớn. Các bề mặt lá kim loại lớn được phủ sẽ tạo ra lượng khử khí lớn. Nói chung, hệ thống chân không bao gồm các bơm khuếch tán dầu lớn để bơm không khí được hỗ trợ bởi các tấm lạnh để ngưng tụ hơi nước. Những tấm lạnh này được làm mát bằng tủ lạnh đông lạnh, hoặc máy làm lạnh đông lạnh, đôi khi được gọi là "máy Polycold".
Máy làm lạnh lạnh đặc biệt được thiết kế để làm mát đến nhiệt độ 110 K. Điều này cung cấp tốc độ bơm lên đến 200.000 l/giây cho hơi nước bên trong buồng. Chân không sơ bộ được tạo ra bởi hệ thống máy thổi Roots.
Một ứng dụng khác là sản xuất trang sức trang phục. Các hiệu ứng quang học được tạo ra bởi các lớp phủ đặc biệt bám dính thông qua quá trình bay hơi nhiệt.
Như bạn có thể tưởng tượng, danh sách các ứng dụng như vậy có thể tiếp tục. Loạt bài đăng blog này chỉ là phần giới thiệu để giúp bạn bắt đầu với ứng dụng hệ thống chân không và lĩnh vực hấp dẫn này. Trong bài đăng tiếp theo trên blog của chúng tôi, chúng tôi sẽ tiếp tục hành trình của mình và giới thiệu công nghệ phún xạ và một số ứng dụng điển hình.
