La máquina de recubrimiento óptico por haz de electrones es un equipo central en el campo de la fabricación óptica de precisión. Utiliza haces de electrones de alta energía para fundir, evaporar e ionizar materiales ópticos de alto punto de fusión, luego deposita los materiales vaporizados sobre la superficie de los sustratos para formar películas ópticas ultrafinas, uniformes y de alto rendimiento. Estas películas se utilizan ampliamente en componentes ópticos como películas antirreflectantes, películas de alta reflexión, películas de filtro y películas de polarización, que son esenciales para dispositivos en industrias como la óptica, la electrónica, la aeroespacial y los semiconductores.
Creación de un entorno de vacío
Todo el proceso de recubrimiento se lleva a cabo en una cámara de alto vacío. Este entorno cumple dos propósitos críticos:
Evita que el material vaporizado reaccione con el aire o se disperse por las moléculas de gas, lo que garantiza la pureza de la película.
Reduce la colisión entre los átomos/moléculas vaporizados y las moléculas de gas, lo que permite que el vapor llegue al sustrato sin problemas y forme una película densa.
Generación y aceleración del haz de electrones
Un cañón de electrones genera electrones a través de la emisión termoiónica. Los electrones se aceleran luego mediante un campo eléctrico de alto voltaje para obtener una alta energía cinética.
Calentamiento y evaporación del material objetivo
El haz de electrones de alta energía se enfoca mediante una lente magnética y se dirige a la superficie del material objetivo. La energía cinética de los electrones se convierte en energía térmica al colisionar con el objetivo, calentando rápidamente el material hasta su temperatura de evaporación (incluso para materiales con puntos de fusión superiores a 2000°C, como la alúmina). El material luego se vaporiza en un vapor de alta densidad compuesto por átomos, moléculas o iones.
Deposición de vapor y formación de película
Las partículas de material vaporizado se mueven en línea recta en la cámara de vacío y se depositan sobre la superficie del sustrato giratorio. A medida que las partículas se acumulan, forman una película delgada con una estructura y propiedades ópticas específicas.
Monitoreo y control in situ
Durante el proceso de recubrimiento, se utiliza un microbalanza de cristal de cuarzo o un sistema de monitoreo óptico para rastrear en tiempo real el espesor de la película y el índice de refracción. El sistema retroalimenta los datos a la unidad de control, que ajusta parámetros como la potencia del haz de electrones, la temperatura del sustrato y la velocidad de deposición para garantizar que la película cumpla con los requisitos de diseño.
Alta eficiencia de evaporación para materiales de alto punto de fusión
Los haces de electrones calientan directamente el objetivo, lo que permite la evaporación de materiales con puntos de fusión > 3000°C.
Alta pureza de la película
El entorno de vacío y el calentamiento sin contacto minimizan las impurezas en la película.
Control preciso del espesor
Los sistemas de monitoreo in situ y la potencia ajustable del haz de electrones permiten una precisión de control del espesor de la película de hasta ±0,1 nm, lo que cumple con los requisitos de las películas ópticas multicapa.
Amplia compatibilidad de materiales
Compatible con óxidos, fluoruros, metales e incluso cerámicas, lo que amplía los rangos de aplicación.
Alta velocidad de deposición
Las velocidades de deposición pueden alcanzar 1–10 nm/s, lo que mejora la eficiencia de producción de componentes ópticos de gran lote.
Comunicación óptica
Recubrimiento de películas delgadas para fibras ópticas y acopladores ópticos, lo que garantiza una baja pérdida de señal durante la transmisión de la luz.
Electrónica de consumo
Películas antirreflectantes (AR) para pantallas de teléfonos inteligentes/portátiles. Filtros de corte infrarrojo (IR) para módulos de cámara.
Aeroespacial y defensa
Películas de alta reflexión para telescopios ópticos satelitales. Películas ópticas anti-hielo y anti-vaho para parabrisas de aviones.
Semiconductores y optoelectrónica
Películas dieléctricas para microchips. Recubrimientos de película delgada para diodos emisores de luz.