El equipo de recubrimiento al vacío por evaporación por haz de electrones se usa comúnmente para depositar recubrimientos AR/AF, incluidas películas duras, películas decorativas, películas ITO, filtros de paso de banda y películas HR. Cuenta con ventajas como alta eficiencia, mayor capacidad de producción y menores costos de producción. Para películas AR (transmitancia de vidrio de sustrato > 91,5 %), en la banda de longitud de onda de 420-680 nm, transmitancia promedio de un solo-lado > 95 % y reflectancia < 0,5 % (promedio). Transmitancia promedio de doble cara > 98% y reflectancia < 0,5% (promedio). Tiene amplias aplicaciones en el mercado.
La tecnología de recubrimiento por evaporación al vacío implica colocar el material que se evapora en un crisol de acero enfriado con agua-y calentarlo directamente con un haz de electrones. El material que se evapora se vaporiza y luego se condensa sobre la superficie del sustrato para formar una película. Este es un método de calentamiento importante y una tendencia en desarrollo en la tecnología de recubrimiento por evaporación al vacío. La evaporación por haz de electrones supera muchos inconvenientes de la evaporación por calentamiento por resistencia convencional y es particularmente adecuada para fabricar materiales de película delgada de alto-punto de fusión-y alta-pureza.
La tecnología de evaporación al vacío, que se basa en la evaporación por bombardeo con haz de electrones, se puede clasificar en varios tipos según la forma de la fuente de evaporación del haz de electrones, incluidos cañones anulares, cañones rectos, cañones tipo E-y cañones de electrones de cátodo hueco.
Un cañón de anillo emite un haz de electrones desde un cátodo en forma de anillo-. Después de ser enfocado y desviado, el rayo golpea un crisol, provocando que el metal se evapore. Su estructura es relativamente simple, pero su potencia y eficiencia son bajas, lo que lo convierte principalmente en un dispositivo de laboratorio; ya no se utiliza en las instalaciones de producción.
Una pistola recta es un acelerador lineal simétrico en el que los electrones se emiten desde el cátodo del filamento, se enfocan en un haz fino, se aceleran mediante el ánodo y luego golpean un crisol, derritiendo y evaporando el material de recubrimiento. Las armas rectas varían en potencia desde varios cientos de vatios hasta varios cientos de kilovatios; algunos se utilizan para la evaporación al vacío, mientras que otros se utilizan para la fundición al vacío. Las desventajas de las pistolas rectas son que el material evaporado puede contaminar la estructura de la pistola y provocar inestabilidad operativa. Además, los iones de sodio que se escapan del filamento también pueden contaminar el revestimiento. Recientemente, una empresa de Alemania Occidental desarrolló una versión mejorada del cañón recto añadiendo un campo magnético deflector en la salida del haz de electrones e incorporando un sistema de evacuación independiente en el filamento. Esto no sólo elimina por completo la contaminación del recubrimiento por filamentos, sino que también mejora la vida útil de la pistola.
El cañón de electrones tipo e-, con una desviación de 270-grados, supera las deficiencias de la evaporación de electrones con cañón directo-y es una de las fuentes de evaporación por haz de electrones más utilizadas. El cañón de electrones tipo e-puede generar altas densidades de potencia, fundir metales de alto-punto de fusión-y produce partículas de evaporación de alta energía, lo que da como resultado una fuerte unión entre la película y el sustrato y una buena calidad de la película. Las desventajas son que el cañón de electrones requiere un alto vacío y un alto voltaje negativo, lo que conduce a una estructura compleja del equipo, poca seguridad, dificultad de mantenimiento y alto costo.
El cañón de electrones de cátodo hueco utiliza un haz de electrones de plasma generado por una descarga de cátodo hueco de bajo-voltaje y alta-corriente como fuente de calentamiento. Utiliza un tubo de tantalio hueco como cátodo, un crisol como ánodo y un ánodo auxiliar cerca del tubo de tantalio. Durante la deposición de vapor utilizando el cañón de electrones de cátodo hueco, los iones de evaporación generados tienen alta energía y una alta tasa de ionización, lo que da como resultado películas de alta-calidad. El cañón de electrones de cátodo hueco requiere un nivel de vacío más bajo que el cañón de electrones de tipo e-y funciona a bajo voltaje, lo que hace que el equipo sea relativamente más simple, seguro y menos costoso. Actualmente, tanto los cañones de electrones de tipo e- como los de cátodo hueco se han aplicado con éxito en equipos de deposición de vapor y revestimiento iónico en nuestro país. La potencia del arma puede alcanzar decenas de miles de kilovatios y se han depositado varias películas delgadas para industrias como la de maquinaria y electrónica.
Las ventajas de la fuente de evaporación en los equipos de recubrimiento al vacío por evaporación por haz de electrones son:
1) La fuente de calor por bombardeo de haz de electrones tiene una alta densidad de corriente del haz, logrando una densidad de energía mucho mayor que las fuentes de calentamiento por resistencia. Puede evaporar materiales hasta 3000 grados Celsius con una alta tasa de evaporación;
2) Dado que el material que se evapora se coloca en un crisol-enfriado con agua, se evita la evaporación del material del recipiente y las reacciones entre el material del recipiente y el material de evaporación, lo cual es crucial para mejorar la pureza del recubrimiento;
3) El calor se puede aplicar directamente a la superficie del material de evaporación, lo que da como resultado una alta eficiencia térmica y pérdidas mínimas por conducción y radiación de calor.
