CH645136A5 - Process and apparatus for treating the surface of optical objects in vacuo - Google Patents
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2 2nd
PATENT AN S PRÜCHE PATENT TO S SPEECHES
1. Verfahren zur Behandlung der Oberfläche optischer Objekte im Vakuum, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte im Hochvakuum dem Elektronenstrahl einer Elek-tronenstrahlkanone ausgesetzt werden. 1. A method for treating the surface of optical objects in a vacuum, characterized in that the objects are exposed to the electron beam of an electron beam gun in a high vacuum.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Elektronenstrahl eine pendelnde und/oder rotierende Bewegung erteilt wird zum gleichmässigen Abwedeln der zu behandelnden Objektflächen. 2. The method according to claim 1, characterized in that an oscillating and / or rotating movement is given to the electron beam for uniform dodging of the object surfaces to be treated.
3. Verfahren nach Anspruch 1, zum Aufdampfen mindestens einer Vergütungsschicht auf optische Objekte im Vakuum, wobei sich die Aufdampfsubstanzen gemeinsam mit den zu bedampfenden Objekten im Innern eines evakuierbaren Rezipienten befinden und wobei die Aufdampfsubstanzen in der im Hochvakuum stattfindenden Aufdampf-phase der Wirkung des Elektronenstrahles einer Elektronen-strahlkanone ausgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Aufdampfphase die Objekte direkt dem Elektronenstrahl der genannten oder einer zusätzlichen Elektronen-strahlkanone ausgesetzt werden. 3. The method according to claim 1, for vapor deposition of at least one coating layer on optical objects in a vacuum, wherein the vapor deposition substances are located together with the objects to be vapor deposited inside an evacuable recipient and wherein the vapor deposition substances in the vapor deposition phase of the action of the electron beam taking place in a high vacuum are exposed to an electron beam gun, characterized in that, prior to the vapor deposition phase, the objects are exposed directly to the electron beam of the said or an additional electron beam gun.
4. Verfahren nach Anspruch 1, zum Aufdampfen einer reflexvermindernden Schicht auf optische Objekte aus Kunststoff im Vakuum, dadurch gekennzeichnet, dass die zu bedampfenden Flächen der Objekte im Hochvakuum zunächst direkt dem Elektronenstrahl einer Elektronen-strahlkanone ausgesetzt und dann mit Aufdampfsubstanzen nacheinander mit unterschiedlicher Schichtdicke und unterschiedlichen Brechwerten bedampft werden. 4. The method according to claim 1, for vapor deposition of a reflection-reducing layer on optical objects made of plastic in a vacuum, characterized in that the surfaces to be vaporized of the objects in a high vacuum are first exposed directly to the electron beam of an electron beam gun and then with vapor deposition substances in succession with different layer thicknesses and different refractive indices are steamed.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Objekte eine hochbrechende erste Schicht aus einem Aluminiumoxid und dann eine niedrigbrechende zweite Schicht unterschiedlicher Dicke aus einem Siliziumdioxid aufgedampft wird. 5. The method according to claim 4, characterized in that a high-refractive first layer made of an aluminum oxide and then a low-refractive second layer of different thicknesses made of silicon dioxide is vapor-deposited onto the objects.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Objekte Schichten unterschiedlicher Dicke und mit unterschiedlichen Brechwerten mindestens aus Hafnium und Silizium, vorzugsweise in Oxidform, aufgedampft werden. 6. The method according to claim 4, characterized in that layers of different thickness and with different refractive indices at least made of hafnium and silicon, preferably in oxide form, are vapor-deposited onto the objects.
7. Optisches Objekt aus Kunststoff, behandelt nach dem Verfahren nach Anspruch 1. 7. Optical object made of plastic, treated according to the method of claim 1.
8. Optisches Objekt nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine reflexvermindernde Schicht, die aus einem Belag aus Siliziummonoxid mit dem Brechwert 1,49 bis 1,90, einem Belag aus Hafniumoxid mit einem Brechwert von ca. 2,0 und einem Belag aus Siliziumdioxid mit einem Brechwert von ca. 1,46 besteht. 8. Optical object according to claim 7, characterized by a reflection-reducing layer consisting of a covering of silicon monoxide with a refractive index of 1.49 to 1.90, a covering of hafnium oxide with a refractive index of approximately 2.0 and a covering of silicon dioxide a refractive index of approximately 1.46.
9. Optisches Objekt nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine reflexvermindernde Schicht, die mindestens aus einem ersten, hochbrechenden Belag aus Aluminiumoxid und einem zweiten niedrigbrechenden Belag aus Siliziumdioxid unterschiedlicher Dicke besteht. 9. Optical object according to claim 7, characterized by a reflection-reducing layer, which consists of at least a first, high-index coating of aluminum oxide and a second, low-index coating of silicon dioxide of different thicknesses.
10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei welcher mehrere optische Objekte auf einem drehbaren Träger mit Wendemitteln unter einer Vakuumglocke angeordnet sind, wobei sich eine Aufdampfsubstanz in einem Tiegel befindet und dort dem Elektronenstrahl einer Elektronenstrahlkanone aussetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Elektronenstrahlkanone (10) Steuermittel (20) vorgesehen sind, um den Elektronenstrahl (11) direkt auf die Objekte (30) zu richten oder hierfür eine zusätzliche Elektronenstrahlkanone vorgesehen ist, wobei Elektro-nenstrahlablenkmittel vorgesehen sind zur Erzeugung einer pendelnden und/oder rotierenden Bewegung des auf die Objekte gerichteten Elektronenstrahles. 10. A device for performing the method according to claim 1, in which a plurality of optical objects are arranged on a rotatable carrier with turning means under a vacuum bell, wherein a vapor deposition substance is in a crucible and can be exposed to the electron beam of an electron beam gun, characterized in that the electron beam gun (10) control means (20) are provided in order to direct the electron beam (11) directly onto the objects (30) or an additional electron beam gun is provided for this purpose, electron beam deflection means being provided for generating an oscillating and / or rotating movement of the electron beam directed at the objects.
Es ist bekannt, dass die Transparenz von Brillengläsern durch eine Reflexverminderung soweit aufgehoben werden kann, dass der Träger einer entspiegelten Brille, insgesamt gesehen, nahezu den gleichen unbehinderten Seheindruck erhält, wie der Nxchtbrillenträger. Umgekehrt kommen dann auch die Augen des Brillenträgers viel klarer zum Ausdruck, wodurch nicht nur der Kontakt zum Gesprächspartner gefördert, sondern zugleich ein Teil der Aversion gegen das Brillentragen abgebaut werden kann. It is known that the transparency of spectacle lenses can be reduced to such an extent that the wearer of anti-reflective glasses, viewed overall, receives almost the same unimpeded visual impression as the spectacle wearer. Conversely, the eyes of the person wearing the glasses are also expressed much more clearly, which not only promotes contact with the conversation partner, but also reduces part of the aversion to wearing glasses.
Die polierten optischen Flächen der gebräuchlichen Brillengläser reflektieren bekanntlich etwa 4% des anfallenden Lichtes, also ca. 8% von beiden Flächen. Durch die Entspie-gelung der Gläser wird die Reflexion praktisch auf 1,5% pro Fläche reduziert. As is known, the polished optical surfaces of the usual spectacle lenses reflect about 4% of the light, that is to say about 8% of both surfaces. The anti-reflective coating on the glasses practically reduces the reflection to 1.5% per surface.
Die Vorzüge solcher reflexvermindernden Brillengläser konnte man bislang nur mit Silikatgläsern erwerben. Es ist bekannt, dass man hierfür eine N4-Schicht aus Magnesium-fluorid MgF2 aufbringt, die den Strapazen eines Brillenlebens gewachsen sind. Until now, the benefits of such anti-reflective lenses could only be acquired with silicate lenses. It is known that an N4 layer of magnesium fluoride MgF2 is applied for this, which can withstand the stresses of a life in glasses.
Damit diese MgF2-Schicht die geforderte Verschleissfestig-keit besitzt, wird das Brillenglas im Vakuum vor dem Aufdampfen der Schicht auf über 270°C erhitzt. Einen solchen Prozess jedoch übersteht kein Kunststoff-Brillenglas. To ensure that this MgF2 layer has the required wear resistance, the spectacle lens is heated to over 270 ° C in a vacuum before the layer is evaporated. No plastic eyeglass lens survives such a process.
Dem Wunsch, Kunststoffgläser zu entspiegeln, stehen somit grosse Schwierigkeiten entgegen, etwa auch schon deshalb, dass allein die Wärmeausdehnung von Kunststoffen etwa lOOmal grösser ist als alle bekannten Aufdampfsub-stanzen. Ferner bleiben selbst nach dem sorgfältigsten Reinigen im Vakuum noch dünne Wasserhäute oder sonstige Spuren, welche nur einige Atomlagen dick sind, auf den Oberflächen zurück. Sie würden die aufzudampfende Schicht beeinträchtigen oder gar unmöglich machen. Verfährt man nun wie bisher, so bringt man eine Glimmentladung im Druckbereich von 133 mbar und 13,3 mbar an, wobei ein Schutzgas, wie z.B. Argon über ein Dosierventil in den Rezipienten eingelassen wird, um den Druck möglichst konstant bei 5X133 mbar zu halten. Als Glimm-Kathode dient dabei ein Alu-Segment, welches auf einem Stativ sitzend auf die Gläser gerichtet ist. Die aus der Kathodenfläche austretenden Elektronen treffen auf die Objekte oder auf Gasatome und führen zur Bildung positiver Ionen. Dadurch, dass die Ionen mit sehr hoher Geschwindigkeit auf die Objekte prallen, wird an sich die störende Wasserhaut aufgerissen und entfernt. Da sich aber auch positive Gasione bilden und beim Aufprall auf die Alu-Kathode Alu-Atome losreissen, zerstäubt das Kathodenmaterial und verunreinigt seinerseits die Objekte. Es findet hier eine Kathodenzerstäubung statt. Nachweisbar können Aluminiumspuren auf den Objekten festgestellt werden, was zu einer gringen, unerwünschten Absorption und dem Pinhole-Effekt führt. The desire to antireflect plastic glasses is therefore very difficult, for example because the thermal expansion of plastics alone is about 100 times greater than all known vapor deposition substances. Furthermore, even after the most careful cleaning in a vacuum, thin water skins or other traces, which are only a few atomic layers thick, remain on the surfaces. They would impair the layer to be evaporated or make it impossible. If one proceeds as before, a glow discharge in the pressure range of 133 mbar and 13.3 mbar is applied, whereby a protective gas, e.g. Argon is introduced into the recipient via a metering valve in order to keep the pressure as constant as possible at 5X133 mbar. An aluminum segment is used as the glow cathode, which is directed onto the glasses while sitting on a tripod. The electrons emerging from the cathode surface hit the objects or gas atoms and lead to the formation of positive ions. Because the ions hit the objects at a very high speed, the disruptive water skin is torn open and removed. However, since positive gas ions also form and aluminum atoms break loose when they strike the aluminum cathode, the cathode material atomizes and in turn contaminates the objects. Cathode sputtering takes place here. Traces of aluminum can be detected on the objects, which leads to wringing, unwanted absorption and the pinhole effect.
Aber auch bei der Auswahl der geeigneten Aufdampfsub-stanzen für Kunststofflinsen stösst man auf viele Probleme. Da keine geeignete Substanz bekannt ist, welche einen niederen Brechwert hat als die Kunststofflinsen, nachdem ja MgF2 aus den erwähnten Gründen ausscheidet, muss daher mindestens eine Doppelschicht aus einem hoch- und einem niedrigbrechenden Material gefunden werden, das allen Erfordernissen gerecht wird. Hierbei muss beachtet werden, dass sich die an den Grenzflächen Luft-Aufdampfschicht-Trägerglas reflektierenden Wellen durch Interferenz auslöschen. Die Schicht muss erstens der sogenannten Indexbedingung genügen, die den Brechungsindex der Schicht vorschreibt und bewirkt, dass die Amplituden der beiden Wellenzüge gleich gross werden. Zweitens muss die Schicht der Phasenbedingung genügen, welche eine bestimmte Dicke der Schicht verlangt, damit die zur gegenseitigen Auslöschung erforderliche Phasenumkehr auftritt. Eine weitere Forderung ist, dass diese Schichten nach der Aufdampfung auch hart But there are also many problems with the selection of suitable vapor deposition substances for plastic lenses. Since no suitable substance is known which has a lower refractive index than the plastic lenses, since MgF2 is eliminated for the reasons mentioned, at least one double layer must be found from a high and a low refractive index material that meets all requirements. It should be noted here that the waves reflecting at the air-vapor deposition-carrier glass interfaces are canceled out by interference. First, the layer must meet the so-called index condition, which prescribes the refractive index of the layer and has the effect that the amplitudes of the two wave trains become the same size. Second, the layer must satisfy the phase condition that requires a certain thickness of the layer in order for the phase reversal required for mutual cancellation to occur. Another requirement is that these layers are hard after evaporation
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
3 3rd
645136 645136
sein und gut halten müssen. Zudem müssen sie widerstandsfähig sein gegen mechanische Abnutzung und gegen atmosphärische Einflüsse. Schliesslich müssen die Schichten noch gegen das Altern widerstandsfähig sein und dürfen mit dem Sauerstoff der Luft nicht reagieren, da sonst eine Fleckenbildung entstehen würde. be and have to hold up well. They must also be resistant to mechanical wear and atmospheric influences. Finally, the layers must still be resistant to aging and must not react with the oxygen in the air, otherwise staining would occur.
Es ist somit zunächst Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, um optische Objekte, insbesondere aus Kunststoff, durch ein spezifisches Glimmverfahren optimal zu reinigen und ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Aufdampfen einer reflexvermindernden Schicht auf Brillengläser aus Kunststoff zu schaffen. It is therefore first of all the object of the present invention to create a possibility for optimally cleaning optical objects, in particular made of plastic, by means of a specific glow process, and further the object of the present invention to create a method for evaporating an anti-reflective layer on plastic eyeglass lenses.
Dies wird nun erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Objekte im Hochvakuum dem Elektronenstrahl einer Elektronenstrahlkanone ausgesetzt werden. Vorzugsweise wird dem Elektronenstrahl eine pendelnde und/oder rotierende Bewegung erteilt zum gleichmässigen Abwedeln der zu behandelnden Objektflächen, und ferner werden in einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens nach diesem Glimmvorgang die zu bedampfenden Flächen mit Aufdampfsub-stanzen nacheinander mit unterschiedlicher Schichtdicke und unterschiedlichen Brechwerten bedampft. This is now achieved according to the invention in that the objects are exposed to the electron beam of an electron beam gun in a high vacuum. An oscillating and / or rotating movement is preferably imparted to the electron beam in order to evenly dodge the object surfaces to be treated, and furthermore, in a further embodiment of the method, after this glowing process, the surfaces to be vapor-deposited are vapor-deposited with vapor deposition substances in succession with different layer thicknesses and different refractive indices.
Hierbei können die Objekte eine hochbrechende erste Schicht aus einem Aluminiumoxid Al2O3 und dann eine niedrigbrechende zweite Schicht unterschiedlicher Dicke aus einem Siliziumdioxid SÌO2 erhalten. The objects can receive a high-refractive first layer made of an aluminum oxide Al2O3 and then a low-refractive second layer of different thicknesses made of a silicon dioxide SÌO2.
Ferner können die Schichten unterschiedlicher Dicke und unterschiedlicher Brechwerte auch aus Hafnium und Silizium, vorzugsweise in Oxidform, bestehen. Furthermore, the layers of different thicknesses and different refractive indices can also consist of hafnium and silicon, preferably in oxide form.
Eine reflexvermindernde Schicht kann aber auch aus einem Belag aus Siliziummonoxid SiO mit einem Brechwert von 1,49 bis 1,90, einem Belag aus Hafniumoxid HfOa mit einem Brechwert von ca. 2,0 und einem Belag aus Siliziumdioxid SiO; mit einem Brechwert von ca. 1,46 bestehen. A reflection-reducing layer can, however, also consist of a covering made of silicon monoxide SiO with a refractive index of 1.49 to 1.90, a covering made of hafnium oxide HfOa with a refractive index of approx. 2.0 and a covering made of silicon dioxide SiO; with a refractive index of approximately 1.46.
Durch diese Massnahmen zeigt sich zunächst der überraschende Effekt, dass eine totale Zerstörung der Wasserhaut stattfindet und die Objekte nach dem Elektronenstrahlbe-schuss völlig frei von Verunreinigungen sind. Ein weiterer Vorteil gegenüber den bisherigen Glimmtechniken mittels Glimmerkathoden besteht darin, dass dieser Vorgang nun im Hochvakuum stattfinden kann, also keine Zusammenstösse zwischen Restgas und Elektronen zu befürchten sind, abgesehen von der erheblichen Beschleunigung des Gesamtverfahrens durch Wegfall einer Rücksteuerung in ein Vorvakuum für das bisherige Glimmen. Ferner wird durch die Bedampfung mit den vorgenannten Materialien und gegebenenfalls einer abschliessenden Verdichtung der Schicht mit einem flüchtigen, absorptionsfreien, wasserabweisenden und gleitfähigen Silikonöl ein vollkommen absorptionsfreier, harter und haftfester Belag beispielsweise auf einem Glas aus CR39 oder Polycarbonat erhalten, mit einer herabgesetzten Reflexion weniger als 3% und somit Erhöhung der Transmission auf über 97%. These measures initially reveal the surprising effect that the water skin is completely destroyed and that the objects are completely free of contamination after the electron beam bombardment. Another advantage over the previous glow techniques using mica cathodes is that this process can now take place in a high vacuum, i.e. there are no collisions between residual gas and electrons to be feared, apart from the considerable acceleration of the overall process by eliminating a backward control into a previous vacuum for the previous glow . Furthermore, the evaporation with the aforementioned materials and, if appropriate, a final densification of the layer with a volatile, absorption-free, water-repellent and lubricious silicone oil, gives a completely absorption-free, hard and adhesive coating, for example on a glass made of CR39 or polycarbonate, with a reduced reflection less than 3% and thus an increase in transmission to over 97%.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, bei welcher mehrere optische Objekte auf einem drehbaren Träger mit Wendemitteln unter einer Vakuumglocke angeordnet sind, wobei sich eine Aufdampfungssubstanz in einem Tiegel befindet und dort dem Elektronenstrahl einer Elektronenstrahlkanone aussetzbar ist, welche sich erfindungsgemäss dadurch auszeichnet, dass an der Elektronenstrahlkanone Steuermittel vorgesehen sind, um den Elektronenstrahl direkt auf die Objekte zu richten oder hierfür eine zusätzliche Elektronenstrahlkanone vorgesehen ist, wobei Elektronenstrahlablenkmittel vorgesehen sind zur Erzeugung einer pendelnden und/oder rotierenden Bewegung des auf die Objekte gerichteten Elektronenstrahles. Furthermore, the present invention relates to a device for carrying out the method according to the invention, in which a plurality of optical objects are arranged on a rotatable carrier with turning means under a vacuum bell, an evaporation substance being located in a crucible and being exposed there to the electron beam of an electron beam gun which is according to the invention characterized in that control means are provided on the electron beam gun in order to direct the electron beam directly onto the objects, or an additional electron beam gun is provided for this purpose, electron beam deflection means being provided for generating an oscillating and / or rotating movement of the electron beam directed at the objects.
Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes soll nun nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert werden, welche schematisch und stark vereinfacht eine Vakuumaufdampfanlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zeigt. An example embodiment of the subject matter of the invention will now be explained in more detail below with reference to the drawing, which shows schematically and in a highly simplified manner a vacuum evaporation system for carrying out the method according to the invention.
Vakuumaufdampfanlagen sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. Je nach dem, ob und an welcher Stelle eine oder mehrere Verdampfungsquellen 10 in der als Rezi-pient ausgebildeten Vakuumglocke 1 angeordnet sind, werden die zu beschichtenden Gegenstände, wie optische Linsen, Filter, Spiegel u. dgl. und hier insbesondere Kunst-stoff-Brillenglässer 30, die ganz allgemein auf einem Trägerteller 2 befestigt sind, in der Regel von unten und/oder auch von oben beschichtet. Weil bei einer Bedampfung von oben die Gefahr besteht, dass aus der Verdampfungsquelle Stoffteilchen herausfallen oder verspritzt werden und die zu beschichtenden Flächen verunreinigen, gibt man der betriebssicheren Bedampfung von unten den Vorzug. Diese Betriebsart macht jedoch zur zweiseitigen Beschichtung ein Umwenden der Gegenstände notwendig, wozu der Trägerteller häufig in mehrere Schwenksektoren unterteilt ist (nicht dargestellt). Bekanntermassen sind unter der Vakuumglocke 1 auch Blendeneinrichtungen zur Regulierung des Bedamp-fungsfeldes oder zum Abdecken, sei es einer oder mehrerer Verdampfungsquellen, insbesondere während des Umschwenkvorganges des Trägertellers vorgesehen (nicht gezeigt). Zum Betreiben bzw. Bedienen der im evakuierten Rezipienten zu bewegenden Apparateteile sind Einrichtungen mit Betätigungsbauteilen notwendig, die von aussen in den Vakuumraum hineinreichen, wie etwa der Drehmechanismus 3 mit dem Motor M für den Trägerteller 2. Alle diese Mittel sind in der Regel von einem Steuerteil 20 ansteuerbar. Im übrigen ist der Aufbau solcher Vakuumaufdampfanlagen soweit bekannt, dass sich eine nähere Konstruktionsbeschreibung erübrigt. Vacuum evaporation systems are known in various forms. Depending on whether and at which point one or more evaporation sources 10 are arranged in the vacuum bell 1 designed as a receiver, the objects to be coated, such as optical lenses, filters, mirrors and the like. Like. And here in particular plastic glasses 30, which are quite generally attached to a support plate 2, usually coated from below and / or from above. Because there is a risk of vapor deposition from above that substance particles fall out of the evaporation source or are sprayed and contaminate the surfaces to be coated, reliable vapor deposition from below is preferred. However, this operating mode makes it necessary to turn the objects over for the two-sided coating, for which purpose the carrier plate is often divided into a plurality of swivel sectors (not shown). As is known, aperture devices for regulating the vaporization field or for covering, be it one or more evaporation sources, are provided under the vacuum bell 1, in particular during the pivoting process of the carrier plate (not shown). In order to operate or operate the apparatus parts to be moved in the evacuated recipient, devices with actuating components that reach into the vacuum space from the outside, such as the rotating mechanism 3 with the motor M for the carrier plate 2, are necessary. All of these means are generally from a control part 20 controllable. In addition, the construction of such vacuum evaporation systems is known to such an extent that a more detailed description of the construction is unnecessary.
Erfindungswesentlich ist hier hingegen die Verdampfungsquelle 10. Diese Verdampfungsquelle umfasst eine sogenannte Elektronenstrahlkanone mit einem Heizfaden 15, dessen austretende Elektronen nach seiner Erhitzung in einer Fokusierungseinrichtung 16 strahlenförmig gebündelt werden. Beispielsweise kann der Elektronenstrahl von einer an negativer Hochspannung liegenden Wolframkathode erzeugt und mit einem geformten Wehnel-Zylinder vorfoku-siert werden. Dieser Elektronenstrahl 11 'lässt sich nun durch Umlenkmagnetmittel 13 in einen Tiegel 17 umlenken, in dem sich das Aufdampfmaterial befindet. Dabei kann dem Strahl eine pendelnde und/oder rotierende Bewegung durch weitere magnetfelderzeugende Mittel 14 erteilt werden, um mit dem Elektronenstrahl 11' die ganze Tiegeloberfläche zu bestreichen. Im vorliegenden Fall sind zudem drei Tiegel vorgesehen, die nacheinander vom Elektronenstrahl 11 ' beschossen werden können, um innerhalb eines Bedamp-fungszyklus mehr als eine Bedampfungssubstanz verdampfen zu können. The evaporation source 10, on the other hand, is essential to the invention. This evaporation source comprises a so-called electron beam gun with a filament 15, the emerging electrons of which are radially bundled after being heated in a focusing device 16. For example, the electron beam can be generated by a tungsten cathode connected to negative high voltage and pre-focused with a shaped Wehnel cylinder. This electron beam 11 'can now be deflected by deflecting magnet means 13 into a crucible 17 in which the vapor deposition material is located. In this case, the beam can be given an oscillating and / or rotating movement by further magnetic field-generating means 14 in order to cover the entire crucible surface with the electron beam 11 '. In the present case, three crucibles are also provided, which can be bombarded successively by the electron beam 11 'in order to be able to vaporize more than one vaporization substance within one vaporization cycle.
Ist bei der vorbeschriebenen Verdampfungsquelle 10 das Umlenkmagnetsystem 13 abgeschaltet, gelangt der Elektronenstrahl 11 auf die Gläser 30, die mit dem Träger 2 langsam umlaufen. Durch eine zusätzliche Ablenkung mit dem Ablenkmagnetsystem 12 kann der Strahl 11 so verschoben werden, dass ein gleichmässiges Abwedeln der Gläser 30 bei beispielweise einem Emissionsstrom von 15 mAmp und 10 kW erfolgen kann. Eine Bestrahlzeit könnte etwa 4 Minuten sein, wenn der Träger 2 mit 25 Umdrehungen pro Minute umläuft. Die Taktsteuerung der ganzen Anlage kann dabei über die Steuereinrichtung 20 erfolgen, wie das in der Figur angedeutet ist. If the deflection magnet system 13 is switched off in the above-described evaporation source 10, the electron beam 11 reaches the glasses 30, which slowly rotate with the carrier 2. The beam 11 can be displaced by an additional deflection with the deflection magnet system 12 in such a way that the glasses 30 can be deflected evenly with, for example, an emission current of 15 mAmp and 10 kW. An irradiation time could be about 4 minutes if the carrier 2 rotates at 25 revolutions per minute. The cycle control of the entire system can take place via the control device 20, as is indicated in the figure.
Für ein Aufdampfen beispielsweise einer reflexvermindernden Schicht auf Polycarbonat-Brillengläser, welche For vapor deposition, for example, of an anti-reflective layer on polycarbonate glasses, which
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
645136 645136
Schicht beispielweise aus Siliziummonoxid, Hafniumoxid und Siliziumdioxid bestehen soll, werden zunächst die Kunststoffgläser 30 nach einem Vorreinigen in den Träger 2 bzw. in dessen Wendemittel (nicht gezeigt) eingesetzt. Da hier eine Schicht mit 3 verschiedenen Aufdampfsubstanzen gebildet werden soll, muss die Elektronenkanone bzw. Verdampfungsquelle 10 auch 3 Tiegel 17 umfassen (nur 1 Tiegel dargestellt). Dementsprechend wird ein Tiegel mit HfCh, ein anderer Tiegel mit SiCh und der dritte Tiegel mit SiO gefüllt. If the layer is to consist, for example, of silicon monoxide, hafnium oxide and silicon dioxide, the plastic glasses 30 are first inserted into the carrier 2 or its turning means (not shown) after pre-cleaning. Since a layer with 3 different vapor deposition substances is to be formed here, the electron gun or evaporation source 10 must also comprise 3 crucibles 17 (only 1 crucible shown). Accordingly, one crucible is filled with HfCh, another crucible with SiCh and the third crucible with SiO.
Nunmehr kann die Anlage geschlossen und der Vakuumzyklus eingeleitet werden. Nach beispielsweise 20 Minuten Laufzeit und einem Vakuum besser als 8 x 10~5 mbar wird der Glimmvorgang eingeleitet. Wie einleitend beschrieben, kann hierfür eine separate Elektronenkanone vorgesehen sein. Im vorliegenden Beispiel wird hierfür die Elektronenkanone der Verdampfungsquelle 10 verwendet, zunächst ohne deren Umlenkmagnetsystem 13 einzuschalten. Hierbei wird die Emission auf 15 m Amp hochgeregelt, während der Träger 2 mit den Gläsern 30 etwa mit 25 Umdrehungen pro Minute umläuft. Die Glimmzeit kann dann etwa 4 Minuten in Anspruch nehmen. The system can now be closed and the vacuum cycle initiated. After, for example, 20 minutes of running time and a vacuum better than 8 x 10 ~ 5 mbar, the glow process is initiated. As described in the introduction, a separate electron gun can be provided for this. In the present example, the electron gun of the evaporation source 10 is used for this, initially without switching on its deflection magnet system 13. Here, the emission is regulated up to 15 m amp, while the carrier 2 rotates with the glasses 30 at approximately 25 revolutions per minute. The glow time can then take about 4 minutes.
Nach dem Glimmvorgang wird dann das Umlenkmagnetsystem 13 eingeschaltet, so dass der Elektronenstrahl 11' in den ersten Tiegel 17 umgelenkt wird und so der Aufdamp-fungsvorgang in bekannter Weise eingeleitet wird. After the glow process, the deflection magnet system 13 is then switched on, so that the electron beam 11 'is deflected into the first crucible 17 and the evaporation process is initiated in a known manner.
Nach dem Aufdampfen verbleiben die Gläser noch etwa 5 s Minuten in Ruhe im Vakuum, um anschliessend der Anlage entnommen zu werden. After evaporation, the glasses remain in a vacuum for about 5 s minutes, after which they can be removed from the system.
Nach einer Wartezeit von ca. 5 Stunden werden dann die Gläser noch mit einem gleitfähigen, flüchtigen und wasserabweisenden Silikonöl AK65 verdichtet. After a waiting time of approx. 5 hours, the glasses are then compacted with a lubricious, volatile and water-repellent silicone oil AK65.
io Durch diese Massnahmen gelingt es nun erstmals, optische Objekte aus Kunststoff mit einer reflexvermindernden Schicht zu belegen unte Erfüllung aller gestellten, vorgenannten Forderungen. Thanks to these measures, it is now possible for the first time to cover optical objects made of plastic with an anti-reflective layer and to fulfill all of the above requirements.
Es sei hierbei erwähnt, dass sich die einleitend genannten i5 unterschiedlichen Verfahrensschritte und unterschiedlichen Aufdampfsubstanzen sowie auch nicht genannte Substanzen mit der vorbeschriebenen oder mit anderen bekannten Vakuumaufdampfanlagen durchführen bzw. verwenden lassen. It should be mentioned here that the i5 different process steps and different vapor deposition substances mentioned above, as well as substances not mentioned, can be carried out or used with the above-described or with other known vacuum vapor deposition systems.
20 Ebenso sei erwähnt, dass sich das vorbeschriebene Verfahren auch zum Glimmen auch ohne Folgeschritte allein zum Reinigen verwenden lässt. 20 It should also be mentioned that the above-described method can also be used for glowing without cleaning, for cleaning alone.
B B
1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
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|---|---|---|---|
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