e型电子束蒸发源的原理及维修

电子束蒸发由于其显著的优点应用日趋广泛,成为工业镀膜工艺中最主要的技术之一。基于真空镀膜技术,首先对电子束蒸发的定义进行了阐述,介绍了电子束蒸发源的特点及优势,详细说明了e型电子束蒸发源的结构及工作原理。重点分析了电子枪灯丝与聚束极的相对位置对束斑及束流大小的影响。结合维修经验对e型电子束蒸发源的日常维护进行了总结,对更换电子枪灯丝步骤及注意事项进行了细致说明,着重提出了腔室及蒸发源的洁净度对工艺质量的影响。最后对于蒸发过程中常见故障现象及解决方法进行说明。     

偏转电子枪原理与结构

一、概述 随着光学、电子等工业的迅速发展,电子束加热方法在真空镀膜技术中也得到了较快的发展和应用,这是因为电子束作为热源能获得远比电阻加热更大的能量密度,并可避免坩埚杂质对蒸发源的沾污。 产生电子束的装置称为电子枪,根据枪体结构不同,可分三种:直形(自加速式)电子枪、环形(静电式)电子枪和最近发展起来的偏转电子枪。三种电子枪的性能比较略见表1。     

光学薄膜用真空镀膜机的进展

本文叙述了电阻加热蒸发和电子束加热蒸发真空镀膜机的进展。其次对蒸发源和蒸发速率、真空度对铝膜质量的影响、减少污染和电子束蒸发以及镀膜厚度及均匀性控制等作简单介绍。     

BA—510K镀膜机真空室的改装

BALZERS厂生产的BA-510K高真空光学镀膜机,具有较好的性能,如抽速较快,抽气系统能自动控制,有电子束蒸发设备,能监控膜厚等等。国内也进口了不少镀膜机,然而在镀制工件的面积,即膜厚均匀分布方面,电子束蒸发源设计及膜厚监控方面均有待进一步改善,因为这些方面是镀膜机最为重要的部件,为此,我们对BA-510K镀膜机过行了改装,设计了小型多柑涡全水冷的磁偏转电子枪代替了原来的环形电子枪,计算了膜厚分布的均匀性,改变了电子枪的位置,适当调整了蒸发源位置和球形夹具的半径,获得了最大的膜厚均匀面积,并为了用电子束蒸发氧化物等硬膜材料,改变了换监控片的方法,又采用单色仪代替了滤光片,可任意选择监控波长。     

电子束蒸发镀膜速率控制

介绍了电子束蒸发镀膜速率控制的基本原理和方法,选取实际生产中大量使用且蒸发特性较难控制的SiO2和HfO2,对两者的电子束蒸发速率控制分别进行了实验研究.采用比例积分微分(PID)闭环反馈控制,通过Ziegler-Nichols工程经验公式进行原始参最整定,并在实验的基础上对控制器的原始参量进行调整以及对积分作用和微分作用进行分区处理,速率控制的实验结果表明,采用该参量整定方法并结合工艺流程的改进,能获得良好的速率控制.针对速率控制中存在的难点问题进行了分析,并提出改进措施:将速率控制和电子枪扫描控制相结合能进一步改善速率控制.     

脉宽大于100微秒的强流大截面电子枪

在CO_2激光器的研究过程中,发现利用普通技术放电,在振动激发比较有效的E/N下,不能产生适当的电离。这两者往往是矛盾的,这就导致人们寻求在最佳的E/N下能产生适度电离的技术,即把电离和激发分开控制的技术。美国阿符科公司首先提出了电子束控制主放电的技术。 目前就电子束的激励方法有电子束控制放电用的电子枪和电子束直接激发激光介质用的电子枪。就产生电子束的方式有热阴极电子枪、冷阴极场致发射电子枪和等离子体电子枪。     

离子辅助沉积掺铝氧化锌透明导电膜的研究

报道了采用离子辅助电子枪蒸发技术制备优质氧化锌透明导电膜的工艺和结果,分析了源掺杂,镀膜气氛,衬底温度等参数与膜的电导率及透光特性的关系,作出了电阻率低达2×10     

高功率X射线曝光源的环状阴极电子枪的设计

X射线光刻技术是当前制作亚微米工艺结构大规模集成电路的关键技术之一,倍受重视。在实用化的X光刻机的研究探索和技术开发中,强功率高电流密度电子枪的设计是其中重要的课题之一。本文介绍作为X光光源用的环状阴极电子枪的通用计算机程序,这一程序可供计算多电极系统任意电极形状的束流控制特性、电子束着靶轨迹及电流密度分布等。文中给出一些典型计算实例,这将有助于这类仪器设备的设计与改进。由于这种高功率环状阴极电子枪具备一系列优点,同样可推广应用于电子束熔炼、电子束蒸发等装置中。     

俄歇电子能谱仪中场发射电子枪发射电流的稳定措施

场发射电子枪具有束斑直径小,能量色散小,亮度大等优点。它已广泛使用在扫描电子显微镜中。法国里昂第一大学材料物理系与里贝尔公司联合试制了一台俄歇电子能谱仪,所采用的电子源为场发射枪。使用场发射枪可使仪器体积缩小,但是获得稳定的场发射电子束流比较困难。发射电流大小与发射体的逸出功,灯丝形状和施     

离子辅助沉积电子束蒸发Si基SiO2薄膜的研究

研究了离子辅助沉积(IBAD)电子束蒸发和传统电子束蒸发两种镀膜方式在Si(100)面基底所镀SiO2光学薄膜的特性。特别是在离子辅助沉积下,分析了不同工艺条件改变对SiO2光学薄膜的光学特性的影响。结果表明,无论表面形貌、折射率均匀性,还是湿度稳定性,离子辅助电子束蒸发都优于传统电子束蒸发的SiO2光学薄膜,在离子辅助沉积条件下,薄膜折射率在40～160℃范围随衬底温度的升高而提高,镀膜时真空度为1.5×10-3 Pa、沉积速率为5nm/s、离子源驱动电压为285.4V、离子源辅助气体分压比PAr∶PO=1∶1时,SiO2光学薄膜的光学特性最好。     

声光可调滤光器400～1000nm宽带增透膜的制备

针对声光可调滤光器的使用要求,对常用的几种薄膜材料进行了沉积实验,采用传统的撕离法及纳米划痕法测试了薄膜材料的附着力。选择TiO_2和SiO_2分别作为高、低折射率镀膜材料,通过不同方案对膜系进行了优化设计。采用电子束蒸发兼离子束辅助沉积技术,制备了附着力牢靠、光谱透射率满足使用要求的TeO2晶体400~1 000nm宽带增透膜。     

电子束蒸发工艺中源飞溅的控制

采用电子束蒸发进行的背面金属化工艺中遇到的较为常见的问题,就是在蒸发过程中发生的蒸发源飞溅状况。这是影响工艺可靠性及稳定性的重要问题,如何通过工艺控制手段减少甚至杜绝此类问题的出现对实际生产是很有指导性意义的。文中对该问题产生的原因进行分析并展开讨论,并提出了相关控制措施。     

HfO2/SiO2高反射薄膜的应力控制技术研究

物理气象沉积的薄膜通常都有应力.为了防止高反膜应力破坏基底的面型,采用数字波面干涉仪对电子束蒸发方法制备的薄膜的应力进行了测量,并讨论了影响光学介质薄膜应力的多种因素.使用了一种交替沉积HfO2和SiO2薄膜的技术路线,HfO2薄膜作为高折射率材料体现出张应力,SiO2薄膜作为低折射率材料体现出压应力.结果表明,在稳定了很多实验条件的情况下,通过调整镀膜时的充氧量和镀膜材料的蒸发速率实现了应力的平衡;高反射薄膜有比较高的损伤阈值.     

可见与红外制导系统高通滤光片的研制

可见与红外的制导系统作为一种制导手段,在军事领域得到了越来越广泛的重视。为了满足红外光学仪器的使用要求,根据薄膜光学理论对可见-红外3个波段进行了膜系设计;对几种常用的可见与红外材料进行对比,分别用硫化锌和氟化镱作为镀膜材料。通过电子束加热蒸发的方式,配合离子辅助淀积技术,在锗基底上制备了多层介质膜,在450～950nm波段平均反射率约为91%,3.7～4.8μm和7.5～9.0μm红外波段平均透射率约86%。该薄膜将多个波段的要求集为一体,可使光学仪器的结构得到简化。测试结果表明,此薄膜各项指标满足使用要求。     

用荷能粒子镀光学薄膜

产生适合于光学薄膜沉积的荷能粒子镀膜技术多种多样。在一些很普通的能量粒子沉积工艺中,用辅助离子轰击生长薄膜,或者电离蒸气材料并且向衬底上加速轰击。离子辅助沉积(IAD)、离子束沉积(IBD)、电离原子团束沉积(ICBD)以及反应低压离子电镀(RLVIP)都属于这种工艺。镀膜材料可以从固态靶上高速发射,例如在离子束溅射(IB)中。这些工艺产生的每个沉积粒子的平均能量明显高于热蒸发或电子束蒸发的平均能量(仅0.1eV)。较高能量导致较高的表面迁移率,进而导致较高的生长膜密度,因为凝聚粒子能够填充所有或大部分可用表面空间。高能粒子(≥5eV)薄膜沉积的效果可与过渡液体膜相当。即使对于高熔点氧化物,当粒子平均等效温度超过镀膜材料的熔点时,这种方法同样适用。     

用环形电子束枪的真空蒸发实验

环行电子束枪,是一种以热阴极高真空二极管原理工作的较简单的装置。在真空蒸发的应用中,枪内存在要蒸发的材料及其蒸汽可使性能产生各种反常现象。了解这些反常现象及其后果,会有助于达到更有效使用作为真空蒸发源的环形枪。     

基于热阴极的相对论返波管电子枪设计

近年来热阴极特别是钪系阴极得到充分发展,有望成为高功率微波的电子源。提出一种基于热阴极的新型“面包圈”式电子枪模型,以此电子枪作为相对论返波管的环形电子束发射源。通过仿真软件CST PARTICLE STUDIO对模型进行仿真验证,所得电子枪发射电流为786 A,阴极发射电流密度为30 A/cm2,电子束密度为305 A/cm2,电子通过率为99.9%。最后对热阴极在高功率微波器件中的应用进行了初步探索。     

高亮度电子束及其作用

本文建议用脉冲激光形成的高温等离子体作为高亮度电子束源,估算表明亮度可能比热电子枪高百万倍.这种电子束源也许会对电子显微术和自由电子相干辐射有用.     

问与答

(8 6 )什么是平面彩电和超平面彩电 ?答 :什么是平面彩电和超平面彩电 ,到底谁更好 ?为了说明这个问题 ,还得从彩色电视机的显像管谈起。显像管成像的原理是这样的 ,在显像管的后部有一个电子枪 ,顾名思义它是通过灯丝加热发射出电子束的部件 ,这束电子流经过电子透镜汇聚后成为非常细的聚焦电子束 ,再经过偏转线圈生成的磁场产生偏转 ,使射击到显像管荧光屏上的电子束做有规则的扫描 ,并使荧光粉发光。由于电视信号对电子束强弱进行控制 ,于是在屏幕上就可以看到了电视图像。在成像时电子束必须非常精确地聚焦在荧光屏上 ,否则图像是不可能…     

可输入气体及加热样品的高分辨原位电子显微镜及其应用

在材料科学和工业生产中,气态-固态相互作用是材料合成及处理过程中的基本环节之一,很多研究诸如纳米材料的生长、纳米材料对生态环境及生物组织的影响、催化剂的制备和催化过程,以及微量气体探测等都离不开对气态-固态反应的深入了解.随着纳米时代的来临,对气态-固态作用机制的研究也随之进入了原子分辨率的水平.所以样品室能够接受气体和根据需要对样品进行加热,并具备原子分辨率成像能力的透射电子显微镜就变得非常重要.本文旨在介绍应用日立300 kV H-9500型高分辨透射电子显微镜对不同材料进行原位电子显微术观察的技术,目的是研究固体材料与气体相互作用而产生的原子水平上的结构变化.日立H-9500型电镜具有较为独特的真空系统设计.一台高速涡轮分子真空泵与样品室连接使得气体可以不断被注入样品室又不断被快速抽出.在样品室的上方加装有一个小孔光阑,其作用是让电子束正常通过但大幅减少样品室中的气体向高真空的电子枪区域的扩散.在电子枪的下方设有一个真空测量装置,当从样品室泄漏过来的气体过多时,电子枪下方的一个阀门会自动关闭从而保护电子枪不被损坏.这台电镜既可以作为普通电镜用于结构研究和成分分析,需要时又可以用日立公司的'气体-加热样品台'将气体注入电镜样品室和对样品加热进行动态结构变化的高分辨研究.用这种电镜可以研究半导体材料、催化剂颗粒、纳米碳管、以及陶瓷材料.本文对部分研究结果进行了简略的介绍.