Обладнання для вакуумного нанесення покриттів за допомогою електронно-променевого випаровування зазвичай використовується для нанесення покриттів AR/AF, включаючи тверді плівки, декоративні плівки, плівки ITO, смугові фільтри та плівки HR. Він має такі переваги, як висока ефективність, потужніша виробнича потужність і нижчі виробничі витрати. Для AR-плівок (коефіцієнт пропускання скла підкладки > 91,5%) у діапазоні довжин хвиль 420-680 нм односторонній середній коефіцієнт пропускання-> 95% і коефіцієнт відбиття < 0,5% (середній). Двосторонній середній коефіцієнт пропускання > 98 % і коефіцієнт відбиття < 0,5 % (середній). Він має широкий ринок застосування.
Технологія вакуумного напилювання передбачає розміщення матеріалу, що випаровується, у сталевий тигель із водяним{0}}охолодженням і безпосереднє нагрівання його електронним променем. Матеріал, що випаровується, випаровується, а потім конденсується на поверхні підкладки, утворюючи плівку. Це важливий метод нагрівання та тенденція, що розвивається у технології нанесення покриття вакуумним випаровуванням. Електронно-променеве випаровування усуває багато недоліків традиційного випаровування з резистивним нагріванням і особливо підходить для виготовлення тонкоплівкових матеріалів із високою-температурою-плавлення та високою{6}}чистотою.
Технологію вакуумного випаровування, яка базується на електронно-променевому бомбардуванні випаровуванням, можна далі класифікувати на кілька типів на основі форми джерела електронно-променевого випаровування, включаючи кільцеві гармати, прямі гармати, гармати типу E- та електронні гармати з порожнистим катодом.
Кільцева гармата випромінює електронний промінь із кільцевого катода-. Після фокусування та відхилення промінь потрапляє на тигель, у результаті чого метал випаровується. Його структура відносно проста, але його потужність і ефективність низькі, що робить його переважно лабораторним пристроєм; він більше не використовується у виробничих приміщеннях.
Прямий пістолет — це осесиметричний лінійний прискорювач, у якому електрони випромінюються з нитки катода, фокусуються в тонкий пучок, прискорюються анодом, а потім потрапляють у тигель, розплавляючи та випаровуючи матеріал покриття. Потужність стрільби варіюється від кількох сотень ват до кількох сотень кіловат; деякі використовуються для вакуумного випарювання, а інші - для вакуумної плавки. Недоліки прямих пістолетів полягають у тому, що випарений матеріал може забруднювати структуру пістолета, викликаючи нестабільність роботи. Крім того, іони натрію, що вириваються з нитки, також можуть забруднити покриття. Нещодавно західнонімецька компанія розробила вдосконалену версію прямого пістолета, додавши відхиляюче магнітне поле на виході електронного променя та включивши незалежну систему евакуації на нитку розжарювання. Це не тільки повністю усуває забруднення покриття нитками, але й збільшує термін служби пістолета.
Електронна гармата типу e- з відхиленням на 270-градусів усуває недоліки прямого-випаровування електронів і є одним із найбільш широко використовуваних джерел випаровування електронним променем. Електронна гармата типу e- може генерувати високу густину потужності, плавити метали з високою-температурою-плавлення та виробляти високоенергетичні частинки випаровування, що забезпечує міцний зв’язок між плівкою та підкладкою та гарну якість плівки. Недоліки полягають у тому, що електронна гармата потребує високого вакууму та негативної високої напруги, що призводить до складної конструкції обладнання, низької безпеки, труднощів у обслуговуванні та високої вартості.
Електронна гармата з порожнистим катодом використовує плазмовий електронний промінь, створений низько-напругою та високим-струмом порожнистого катодного розряду як джерело нагріву. Він використовує порожнисту танталову трубку як катод, тигель як анод і допоміжний анод біля танталової трубки. Під час осадження з парової фази за допомогою електронної гармати з порожнистим катодом іони, що генеруються при випаровуванні, мають високу енергію та високу швидкість іонізації, що призводить до високоякісних-плівок. Для електронної гармати з порожнистим катодом потрібен нижчий рівень вакууму, ніж для електронної гармати типу e-, і вона працює при низькій напрузі, що робить обладнання відносно простішим, безпечнішим і менш дорогим. В даний час як електронні гармати типу e-, так і електронні гармати з порожнистим катодом успішно застосовуються в обладнанні для осадження з парової фази та іонного покриття в нашій країні. Потужність гармати може досягати десятків тисяч кіловат, і різні тонкі плівки були відкладені для таких галузей промисловості, як машинобудування та електроніка.
Переваги джерела випаровування в електронно-променевому обладнанні для вакуумного нанесення покриттів:
1) Джерело тепла електронного променя має високу щільність струму пучка, що забезпечує набагато вищу щільність енергії, ніж джерела резистивного нагріву. Він може випаровувати матеріали до 3000 градусів Цельсія з високою швидкістю випаровування;
2) Оскільки матеріал, який випаровується, поміщається в-охолоджуваний водою тигель, випаровування матеріалу контейнера та реакції між матеріалом контейнера та матеріалом випаровування уникають, що є вирішальним для покращення чистоти покриття;
3) Тепло може бути прикладено безпосередньо до поверхні випаровуваного матеріалу, що призводить до високої теплової ефективності та мінімальних втрат через теплопровідність і випромінювання.
