SATISLOH提供的光学制造解决方案
这份文献是本系列的第一个，提供了一个技术用于制造镜片和抗反射膜层的概述。
我们希望这份文献将是用于镀膜眼镜镜片良好的参考指南，并将帮助所有参与制造过程的技术人员解决问题。
介绍
真空镀膜的历史
真空镀膜的第一次工业应用可以追溯到20世纪30年代。在那些日子里，唯一质量足够的基底是玻璃透镜，大多数镀膜被用于防反射目的。玻璃眼镜镜片上的防反射镀膜于1959年进入德国市场。
只用于抗反射镀膜的材料是氟化镁（氟化镁），它很容易在热单元中熔化和蒸发。镜片首先用氟化镁冷镀，然后在回火炉中在约300°C下固化。当有足够质量的金属真空容器时，在蒸汽沉积过程中将玻璃基板加热到300°C，以达到镀膜所需的硬度和耐磨性。
当时不能生产多层镀膜，因为大多数高折射率材料是金属氧化物，不易通过热手段蒸发。与此同时，镀膜设计是一个费力的手工过程；计算机和软件都没有。
直到20世纪70年代初，随着电子束蒸发器的发展，过滤镀膜和多层防反射镀膜的技术才进入了快速发展的阶段。随后不久，塑料基板的镀膜也取得了进展。
SATISLOH真空镀膜
SATISLOH公司自1964年开始生产镀膜设备。早期的“钟形”装置被用于为太阳镜镜片涂上各种颜色和吸收层的镀膜；许多这样的工厂至今仍在使用。随后是使用电子束蒸发器的盒式涂膜器。这些可以作为镀膜的材料要灵活得多。
图1：SATISLOH盒式镀膜机的历史照片
图2：早期“钟形”装置的历史照片
从一开始，SATISLOH真空镀膜就专门提供完整的服务。SATIS的产品和服务范围包括清洁、镀膜和真空设备以及质量检验仪器。该项目还包括喷砂室、回火炉和层流箱。
背景
带抗反射功能的眼镜镜片
为什么眼镜镜片需要防反射？
目前生产眼镜镜片的材料包括玻璃、CR39、聚碳酸酯和高折射率塑料。高折射率的变体的优点是，具有特定光学作用的镜头可以变得更薄，因此重量更轻，因此对佩戴者更舒服。
抗反射镀膜有三个优点：
1)提高视力
2)美观
3)减少干扰反射图像的产生，减少眼睛疲劳
抗反射镀膜抑制了眼镜镜片前后表面的反射。导致视觉“鬼影”和视觉模糊的反射图像，实际上被消除了。折射率为1.50的普通透镜每个表面反射约4%的入射光；折射率为1.67的透镜每个表面的反射率已经超过6%。
不难想象，这些折射率——玻璃镜片可以更高，因此反射更多——当镜片没有镀膜时，会导致令人不安的反射，这些反射会损害视力。
同时，随着折射率数值的上升，反射率的增加也意味着透过率的减少。人们经常忘记，佩戴太阳镜时，改善视觉舒适时提供防反射镀膜。也不应忽视防反射镀膜的美观价值。
任何经历过无镀膜和有镀膜镜片之间差异的眼镜佩戴者总是会选择防反射镀膜。
以下描述了眼镜镜片在制造过程中通过的步骤：
玻璃镜片：铣削、研磨、抛光、洗涤、镀膜。
塑料镜片：生产、抛光、清洗（这是注塑镜片的第一步）、清洗、第二次清洗（取决于步骤之间的存储）、在烤箱中排气、镀膜。
排气步骤对于塑料镜片来说非常重要，因为它们在储存过程中会吸收水分。如果具有高含水量的镜头被放置在真空系统中，泵送时间将会延长。
真空镀膜
为什么镀膜要应用于真空中？
考虑一种在真空室大小的封闭容器中加热和蒸发的材料。不难看出，蒸发后的材料将沉积在容器的壁上和位于腔室顶部的基板上。
可以肯定的是，所生产的薄膜并没有与蒸发器中的初始材料相同的化学成分。由于两个原因，该镀膜也很不耐磨损和涂抹。
当材料从蒸发器运输到被镀膜的表面时，它会与腔室中的气体发生化学反应。
在沉积过程中会发生进一步的反应，而且由于在运输过程中与残留的气体粒子发生碰撞，碰撞能量较低。
为了将这些影响降到最低，在镀膜材料蒸发之前，必须排空腔室。
图3：Omsag - Satis真空镀膜机的历史照片08
“气体的动力学理论”和镀膜
蒸发后的粒子会怎么样？
当材料颗粒从加热的蒸发器逃逸到真空室时，它们与残留气体分子碰撞。
在实践中，在腔室中产生真空，以便尽可能多的蒸发粒子到达基底（眼镜镜片），而不会与残留气体碰撞，并以这种方式失去速度。
由此产生的冲击能量的增加导致了最佳的镀膜质量。
当气体分子穿过腔室时，它们就经历了许多碰撞，这就改变了它们的速度和方向。这些粒子以不规则的锯齿状路径运动。腔室的气体压力越高，粒子在碰撞之间的距离越短。
当然，碰撞之间的距离是不同的，但平均自由路径(L)可以被定义为表征所有碰撞之间距离的平均值的统计值。
下表给出了20°C时空气的一些参考值：
平均自由路径与压力成反比；压力越低，平均自由路径越长。
换句话说，真空状态越好，分子就能以不碰撞的方式移动得越远。
如何计算这个比率？
恒温下的比率为：
p x L =常数= c*
p=压力
L=平均自由路径
c* =是一个依赖于气体存在的常数
c*=6,67x10-1[cm X Pa]适用于空气
平均自由路径是气体的函数，因为不同气体的分子有不同的直径。
空气由几种气体组成，因此气体依赖常数是由若干常数混合而成。在20°C温度下的空气中含有78%的氮气、21%的氧气、0.9%的氩气和少量的惰性气体。
所提供的信息对真空沉积过程有两个重要的影响：
1.因为平均自由路径是一个统计量，所以并不是所有蒸发物质的分子从蒸发器逃逸到压力为1.33 x 1010-2 Pa的腔室中，到达50厘米外的基板而没有碰撞。
2.事实上，超过一半的分子确实经历过碰撞，这意味着会发生各种各样的反应。因此，在开始镀膜之前，将类似尺寸的腔室泵送至（约）10-3Pa。
3.适当的初始压力取决于真空室的大小，特别是蒸发器源和基板支架之间的间距。
蒸汽沉积化学
反应性镀膜工艺
请记住，绝大多数的化学反应都是在单个薄膜沉积在衬底表面时发生的。
经常发生的情况是，我们想在沉积之前或期间改变蒸发物质的化学成分，或者另一方面，在蒸发过程中，材料有被改变（如果只是轻微的）的危险，这违背了我们的意图。
一个典型的例子是用二氧化钛（TiO2）制造镀膜。我们允许一定量的氧气（O2）进入真空室，以使其完全氧化为TiO2。
用于眼镜镜片的反应性镀膜工艺的另一个例子是通过溅射生产氮化硅镀膜。这里使用纯硅靶作为溅射源，与氮气（N2）反应得到Si3 N4镀膜材料。
因为通过真空沉积应用于眼镜的高折射率镀膜大多是氧化物，实际上唯一以这种方式使用的气体是氧气。
此类镀膜的例子有：
TiO2 ，Ti2O3， Ta2O5， ZrO2 ，HfO2等
当然，在其他气相沉积参数相等的情况下，保持残余气体中的氧含量恒定是很重要的。控制装置在这里起作用。如果氧的分压不保持恒定，沉积的薄膜将不具有计算的指标值，并且可能发生吸收。这两种性质都取决于气相沉积膜的氧化程度。
1500-X
用于透明抗反射和太阳镜片的高通量真空镀膜机。每批处理多达305片镜片。
1200-DLX-2
用于抗反射和镜面镀膜的高容量真空镀膜机。每批处理多达245片镜片。
MC-380-X-2
高性能，紧凑尺寸。用于抗反射和镜面镀膜的中容积真空镀膜机。每批最多可加工74片镜片。
MC-280-X
用于抗反射和镜面镀膜的独立小型真空镀膜机。处理多达30片镜片/批。
声明：本文并非医学诊断建议也非眼部健康信息建议
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随着各类超发水膜层出现，防油污性能出色，但镀膜厂家和供应商对于加工问题给出的方案不多，适合零售店落地执行的标准化解决方案有限，很多企业其配套的用于加工的防滑贴本身似乎有问题，这类耗品在部分情况下依然导致跑轴现象出现，这类矛盾被转移给了加工人员，导致加工时很多情况下配送的防滑贴闲置不用，零售店用于发水膜加工的方式也是层出不穷，实际加工时很多情况下都依赖加工师个人习惯，最后是特定膜层类型的镜片跑轴时磨边机背锅。
尼德克LEXCE磨边机柔性加工模式！视频中镜片折射率1.6，度数-4.75D.
