眼镜镜片的镀膜第7章:可重复性标准-提示和技巧

百科   2024-12-16 06:19   上海  

SATISLOH提供的光学制造方案

提示与技巧

初始压力和校准压力

镀膜在真空下的沉积受到物理和化学两种的影响。真空室中存在的残留气体会影响到镀膜的质量和组成。

因此,将选择镀膜工艺的初始压力,以抑制任何负干扰(见表)。工厂默认会将此初始压力设置为3.10-3 Pa。这个压力是用电离测量管来测量的。该结果显示在一个显示器上。

由于该值取决于管的精度,应确保测量管使用时间不过长。通常精度可以接受三到四个月。此后,应该更换它。

“恒压”过程的情况下,可以通过在涂覆S15G时出现的降低氧气流量值的缓慢趋势来早期检测到偏差。通过确定S15G层的电流折射率,可以对反应性镀膜(S15G)期间的压力进行“校准”。

下表给出了20°C时空气的一些参考值:

折射层折射率

用于计算某一层的折射率的示例:

通常只需要校准S15G层的折射率。

由于S15G是高折射率层,其光学层厚度为n。λ/4n=1,3,5,7…)的反射增加。为了获得一个明确定义的最大值(相对急剧的增加到最大值),必须沉积3/4λ的层厚,计算出λ=520nm。沉积将由氧气反应性地进行。然后用光谱仪测量光谱反射。将衬底折射率纳入公式中进行计算。玻璃的折射率为1.52CR-391.49

公式为:


如果测量的反射最大值为30%(公式中为R=0.3),而底物为CR39,指数为1.49,则得到以下结果:

根据工艺协议,S15G的折射率要求为2.30。从这一结果得出的结论是,该折射率必须通过降低氧气比例来提高。

必须监测恒定的流动过程,以确定是否获得的总压力(包括。氧气流量)正在缓慢增加。这可能是由于测量管缺乏精度造成的。在极端情况下,这可能导致从系统中提取的透镜具有正确的反射颜色,但该层不具有正确的硬度和附着力。然而,这也可能是由于真空室中的排气或泄漏造成的影响。

如果在规定的时间内没有达到初始压力,但仅在几分钟后,这可能是由于以下原因:

1.由于不干净的室壁,排气过多

2.塑料镜片的脱气量不足

3.系统中的泄漏

4.镀膜实验室的湿度过高。(最大值为55% RH25°C)

泄漏率必须低于5x10-3Pa.l/s.该值存储在程序中,以确定泄漏率。

如果在编程时间内没有达到编程初始压力,在任何情况下都不应更改为更高的值(“更差的真空”)。通过这样做,这一过程的物理和化学方面可能会受到负面的影响。

压力调节过程中空气分子比例过高

减少平均自由路径(特别是流量调节过程的问题)

平均自由程与压力成反比;压力越低,平均自由程就越长。换句话说,真空越好,分子就可以以不碰撞的方式移动得越远。

沉积速率(沉积速度)

 一方面,沉积过程中的速率决定了堆积密度和硬度,在氧气进入后的反应过程中,另一方面决定了层中的氧化程度,影响了折射率。在一定公差内可以接受。

沉积过程中较长的偏差可能会影响基板支架(圆顶)上镀膜厚度的分布。

电子束焦点的位置或电子束的聚焦也会影响速率。

然而,对于颗粒形式的材料,速率有时可以更分散,但只持续很短的时间。这是由于材料的颗粒性质引起的,只要整个沉积时间的平均值满足设定的速率。

如果电子束蒸发器的编程最大输出设置过低,也会导致更长持久的负偏差。另一方面,超过最大输出将导致速率超调,这将导致非常长时间的调谐。

此外,打开EBG快门前的功率必须选择在沉积输出以下,以避免强超冲。

蒸发器与眼镜镜片之间的距离

所谓的“斑点”蒸发器通常用于光学层的镀膜,以确保蒸汽主要以球体的形式扩散。

以下规则适用于沉积镀膜厚度:

当从EBG源或热源(船)进行蒸发时,在距离r(球面半径)内会沉积一定数量的蒸汽。在该过程中获得的镀膜厚度在1/r2时减少(球面在r2时增加)。

因此,如果将距离加倍,则只能得到镀膜厚度的1/4。换句话说,距离源的距离随着平方的增加而增加,但在数学上成反比。

镀膜厚度与1/距离2成比例

示例:

在距离1处,镀膜厚度为= 1 / 12 = 1

在距离2处,镀膜厚度为= 1 / 22 = 1/4

在距离的两倍时,蒸汽束到达的球面半径也会翻倍。(R2 = 2 x R1 )

例如:R1= 25 cm    R2 = 50 cm因此

(Skugel= 4πR2 )

表面S1 = 7854 cm2

表面S2 = 31416 cm2 = 4 x S1

蒸发的材料量保持不变,但表面的尺寸增加了两倍,所以沉积的镀膜厚度只有1/4

这说明,蒸发器和基板之间的距离相对较小的变化将导致镀膜厚度的主要(不可接受的高)差异,这将自动导致反射颜色的变化。

造成间距变化不可接受的原因可能是:

旋转木马摆动(+/- 1.5 mm =3mm

弯曲的圆顶段(例如由于压力大的单面喷砂)

使用“环中环”插入镜片

设备清洁度

根据SATISLOH清洁建议,系统室的衬板必须定期改为三分之一并进行喷砂。

在对面板进行喷砂时,应注意避免压力过大。这些面板在过度的压力下可能会弯曲。定期更换(1/31/31/3)的优点是,系统从不完全不干净,也从不新清洗过。

这导致了在较长的一段时间内的平均清洁度,这对镀膜的重现性有积极的影响。在冷却阶段,当腔室被打开时,衬板上较厚的沉积层就像海绵。

它们实际上吸收了实验室周围的空气。当腔室随后被泵下时,这些吸收的气体被释放,并可能延长时间直到达到初始压力,或者它们对反应过程的影响到无法达到正确的折射率。

特别是水蒸气(蒸汽)将防止及时达到初始压力。因此,必须确保实验室中合适的相对湿度(最大约55%)。

气流

在大多数情况下,氧气(O2)被用于氧化钛(S15G)的反应性沉积。监视器上显示的气体流量(其中)应在特定镀膜的紧密公差范围内始终相等。当S15G镀膜过程中氧流量过低时,它会变为灰色,不再完全透明。

此外,该镀膜的折射率将会更高。残余气体中过量的氧气很容易导致黄黄色/棕色层。离子枪的氩气流量由其控制单元自动调节,以保持编程电流(灯丝电流/阳极电流/中和电流)恒定。

如果你想了解更多关于真空的信息,请看看我们系列的第二章。

基底温度

圆顶内眼镜镜片的温度既影响镀膜的折射率,也影响粘附阻力。温度的升高会导致镀膜过程中冲击材料颗粒的流动性提高。

这将防止某些沉积材料的“柱生长”,因此确保了更高的堆积密度。这保证了沉积镀膜持续的高折射率,同时增加了对机械和化学影响的阻力。

基底温度过高会导致镀膜中形成裂缝。因此,建议使用内置的阻力指示器温度计在镀膜期间定期控制温度和温度分布。

在监测器上关于温度的每个警告后,应检查监测器上的单个加热器电路,并在需要时采取纠正措施。

可能的故障原因是:

热电偶没有接触

热电偶故障

加热电路故障

如果加热分布不均匀,在检查热电偶后,应重新调整各个加热回路。以上也适用于特殊的塑料镜片。

当然,所有这些都必须在较低的温度下进行,否则镜片就会被破坏。为了保持良好的附着力,采用离子枪对透镜表面进行预清洗,并在显微镜下使其粗糙,防止水吸附。粗化使镀膜与表面良好粘接,增加附着力。

离子束枪

离子束枪有自己的调节装置,使编程参数自动恒定。重新调整气体流量以保持阳极、中和和排放电流恒定并在严格范围内。为了获得和满足编程参数,离子枪必须处于良好状态。

以下内容尤为重要:

a)对灯丝电流和阳极电流的可靠电气连接

当拆除离子枪进行清洗时,需要正确检查触针。经过一段时间后,这些物质可能会出现表面腐蚀。因此,这些接触针应定期用最好的砂纸或scotch brite表面处理砂带清洁。

同样,反极/s必须被清洗,最好是用一个最小直径的非常细的圆锉。他们说,反极子有时会加宽,必须用一对小的针鼻钳子向后弯曲,这样要非常小心,不要损坏绝缘子。每次更换时,也必须清洁灯丝的接触表面。

b)阳极和气体分配板(离子枪的部分)

当更换离子枪的灯丝时,应仔细清洗与真空吸尘器连接的纸组织沉积层。

石墨阳极在任何情况下都应该用这种方式清洗。对于金属阳极,建议使用最好的砂纸,而不是纸组织。在任何情况下,都不得用酒精或任何其他液体清洗石墨阳极和气体分配器板!

阳极和气体分配板,特别是由石墨制成时,都有一定的磨损。阳极的内锥将在相对较长的时间内变大,因此离子枪的调整将需要更长的时间。

在某个阶段,当系统发出错误或故障信息时,例如:“离子枪尚未打开”。

最终导致孔的腔将在气体分配板的中心缓慢发展。这必须被监控。检查是相当容易的,当一个直接看气体分配板时,看离子枪从上面。

离子枪的操作手册规定,腔内的剩余厚度为1.25 mm。因此,必须在每次常规的整体清洗时测量该厚度。

c)绝缘子

当打开离子枪进行清洗时,必须检查陶瓷绝缘子,以确保没有破损或脱落。这些必须被更换!(持续使用这种损坏的绝缘体可能会导致离子枪内部的闪光,从而导致故障。)

电子束枪(ebg)(蒸发器)

出于安全考虑,高压馈电电缆在电子束蒸发器前覆盖了一个金属罩。在提起此发动机罩之前,这些馈电电缆必须接地。在发动机盖上是一个由滚花螺丝固定的旋转盖。打开盖子后,高压电缆必须通过接地杆进行接地。

警告:这些行动只能由训练有素的人员来执行。必须遵守相关的安全规定。(8000V!!)

正确安装EBG的灯丝

正确安装EBG的灯丝对于电子束的形状和蒸发材料上的焦点的形状至关重要。这是根据材料进行调整的,并且对蒸发的重现性很重要。

因此,SATISLOH提供了一个安装灯丝的安装仪表。同样重要的是,在更换灯丝时,要彻底清洗压力块中的凹槽,以去除任何氧化层和鳞屑。这将确保一个可靠的联系。绝缘体可能不受深灰色到黑色沉积物的污染。否则就会有闪回的风险,这将导致捷径。

分配器掩模

SATISLOH公司的服务技术人员将很乐意为您提供帮助。

分配器面罩的设计方式是,对于SATISLOH安装的工艺,确保整个圆顶的镀膜厚度均匀。通常由静态下部和安装在上面的枢轴部分组成。

机械干扰(如压力过大的喷砂)可能会使掩模变形,从而导致枢轴部分堵塞。当腔室被打开时,偶尔可以帮助检查可扩展掩模的正常功能。

在进行任何喷砂前,必须将可扩展掩模驱动轴上的万向节接头粘好,否则可能会堵塞。在安装任何迄今未使用的工艺时,基本上必须制造一个新的掩模

薄膜厚度测量(石英晶体监测仪)

石英晶体支架安装在圆顶的中心。对于每一个单一的镀膜,单独的控制单元被输入存储在过程控制器中的数据,并根据编程的值调节厚度和速率的参数。

石英晶体位于一个螺旋插入式支架中,并通过三个伸缩式弹簧销连接到电子单元上。每周用软布或棉和酒精仔细清洁伸缩销的接触面。

应注意避免弯曲。面对镀膜工艺的螺钉支架的侧面应偶尔用细砂纸或苏格兰盐水清洗,但不得进行喷砂。

较厚的层可能会在石英晶体上形成微小的薄片,导致测量错误,甚至导致镀膜过程中断。

镀膜前清洗

如果镜片经过加硬镀膜过程(塑料镜片),则在清洗系统中进行事先清洗。这也适用于在真空系统中镀膜之前的玻璃镜片。必须确保临时储存是无尘。

必须特别注意,以确保定期更换滤芯。洗涤系统最后一个盆中的去离子水的电导值不能显著高于0,1μS

塑料镜片上的加硬镀膜

由于有不同类型的镀膜具有相同不同的性能和不同的应用方法,因此有必要发表一些评论。大多数现有的镀膜可按应用方法划分:在眼镜片,加硬镀膜通常采用浸涂或自旋涂,然后分别通过热负荷或紫外固化进行聚合过程。

使用硬树脂的浸渍镀膜技术是在80年代早期开发的,以提高FDA滴球测试结果和CR39镜片的耐刮性能。加硬镀膜工艺通常遵循镜头铸造(用于大量生产的库存透镜)或Rx表面处理(在Rx实验室)。

高折射率和超高折射率塑料单体比CR39更软,如果不加硬镀膜更容易划伤,导致了具有基底/镀膜指数匹配性能的浸渍镀膜工艺的引入。索引匹配为最终用户提供了更高的视觉舒适度和改进的化妆品。更复杂和高效的AR镀膜进一步刺激了加硬镀膜工艺的改进,从而产生了高性能的加硬/AR镀膜包。

自旋加硬镀膜技术已经被开发用于不同的应用,主要是在美国,聚碳酸酯有相当大的市场份额。由于其低抗刮性,聚碳酸酯毛坯镜片通常只有已经浸加硬镀膜。

然而,在标准的Rx生产中,在透镜的凹面(背面)表面上的加硬镀膜被移除。这就需要在新表面的镜头背面覆盖保护加硬镀膜,这也减少了材料的天然雾度,并允许通过FDA滴球测试。它也是为了着色,因为聚碳酸酯透镜是无孔的,当没有镀膜时不会接受着色。将加硬镀膜仅应用在镜头背面的唯一方法是使用旋转镀膜技术。


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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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