ВКР / Дипломная работа (Э-8) на тему "Нанесение равномерных оптических покрытий на оптические детали методом электронно-лучевого испарения"

Что в архиве:
Расчетно-пояснительная записка на __112__ листах формата А4.

Перечень графического (иллюстративного) материала (чертежи, плакаты, слайды и т.п.)
_Чертежи А1 – 13 шт._
РЕФЕРАТ
Расчётно-пояснительная записка 108 с., 65 рис., 9 источников, 11 табл., 1 прил.
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ИСПАРИТЕЛЬ, ОПТИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ, РАВНОМЕРНОСТЬ, КОРРЕКТИРУЮЩИЕ МАСКИ, УСТАНОВКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ, ИОННЫЙ ИСТОЧНИК, ВВОД ВРАЩЕНИЯ
Целью выпускной квалификационной работы является проектирование установки для нанесения равномерных оптических покрытий на оптические детали методом электронно-лучевого испарения. Для нормальной работы установки необходимо спроектировать основные узлы, а также схемы: вакуумная, пневматическая, газовая, гидравлическая. Также целью работы является расчёт корректирующих масок для установки Гамма (НОЦ «Ионно-плазменные технологии»), которая предназначена для напыления покрытий методом электронно-лучевого испарения.
Для достижения целей необходимо ознакомление с особенностями и характеристиками оптических покрытий, а также со способами их нанесения.
 
СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ 5
ВВЕДЕНИЕ 7
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 10
1. Введение в оптические покрытия. Способы нанесения покрытий 10
1.1 Введение в оптические покрытия и способы их нанесения 10
1.2 Методы нанесения оптических покрытий 18
2. Расчёт корректирующих масок для нанесения оптических покрытий методом электронно-лучевого испарения 27
2.1 Расчёт скорости роста покрытия на неподвижный подложкодержатель 29
2.2 Расчёт скорости роста покрытия на подвижный подложкодержатель 32
2.3 Расчёт корректирующих масок 35
2.4 Экспериментальная часть 52
3. Проектирование установки для нанесения равномерных оптических покрытий методом электронно-лучевого испарения 60
3.1 Техническое задание 60
3.2 Технология нанесения оптических покрытий 60
3.3 Ионный источник 61
3.4 Ввод вращения 67
3.5 Проектирование схем обеспечения нормальной работы установки 69
3.6 Подбор оборудования для различных узлов 73
3.7 Расчёт корректирующих масок для проектируемой установки 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 86
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 89
ПРИЛОЖЕНИЕ А 90

 
ВВЕДЕНИЕ
История развития оптических интерференционных покрытий насчитывает несколько десятков лет. В современном мире данная тема не потеряла актуальность.
Оптоэлектронные элементы применяются при создании мощных полупроводниковых лазеров, систем ввода оптической информации, оптических квантовых усилителей, эффективных полупроводниковых фотоприемников. Для получения необходимых оптических характеристик применяются интерференционные покрытия, которые позволяют достигать высокие коэффициенты отражения, увеличивать величину пропускания и контрастности, разделять и складывать оптические сигналы. Также при создании оптических покрытий необходимо выдерживать высокие эксплуатационные свойства для увеличения срока службы элемента (например, стойкость к лазерному излучению, к износу под воздействием внешних условий).
Оптические свойства плёнок зависят от условий их нанесения. Среди методов нанесения оптических покрытий выделяют термическое резистивное испарение и электронно-лучевое испарение. Данные методы позволяют получать тонкие плёнки на основе тугоплавких оксидов металлов и полупроводников.
Также оптические покрытия должны обладать высокой равномерностью. Вследствие этого необходим точный контроль толщины во время нанесения покрытия.
Целями данной работы являются:
• изучение основных типов оптических покрытий;
• изучение способов нанесения оптических покрытий;
• расчёт корректирующих масок;
• проектирование установки для нанесения оптических покрытий методом электронно-лучевого испарения;
• проектирование ионного источника для установки;
• проектирование ввода вращения для установки;
• проектирование схем обеспечения нормальной работы установки (принципиальных и монтажных): вакуумная, гидравлическая, пневматическая, газовая.
Расчёт корректирующих масок провести для установки Гамма (рисунок 1), предназначенной для нанесения оптических покрытий методом электронно-лучевого испарения. При заданной геометрии рассчитать:
• скорость нанесения покрытия для обычного точечного источника и источника Ламберта-Кнудсена;
• толщину покрытия для обычного точечного источника и источника Ламберта-Кнудсена;
• корректирующую маску (для интервала радиусов от 125 до 275 мм) для обычного точечного источника и источника Ламберта-Кнудсена.


1 – электронно-лучевой испаритель; 2 – тигель электронно-лучевого испарителя; 3 – вращающийся подложкодержатель
Рисунок 1 – Установка Гамма для нанесения покрытия с помощью метода электронно-лучевого испарения
 
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1. Введение в оптические покрытия. Способы нанесения покрытий
1.1 Введение в оптические покрытия и способы их нанесения
В настоящее время всё более широкое применение находят оптические приборы и различные оптические методы исследования в различных областях науки. Для этого необходимы различные многослойные элементы (диэлектрические, металлодиэлектрические), а также их сочетание. Данные элементы должны обладать различными свойствами, в том числе оптическими, химическими, физико-механическими и т. д.