DE1521251A1

DE1521251A1 - Vorrichtung zum gleichmaessigen Verdampfen von hochschmelzenden Materialien,insbesondere Quarz

Info

Publication number: DE1521251A1
Application number: DE19661521251
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Karl Dietzel
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1966-05-03
Filing date: 1966-05-03
Publication date: 1969-05-08
Also published as: CH492033A; BE697974A; DE1521251B2; US3488426A; GB1151818A

Description

FARBENFABRIKEN BAYER AG Ll VIKKU S1N · Kytrwwti

Mr/Αχ *» Mai 1966

Vorrichtung zum gleichmäßigen Verdampfen von hochschmelzenden Materialien, insbesondere Quarz

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum gleichmäßigen Verdampfen und Auftragen von hochschmelzenden Materialien im Hochvakuum, insbesondere Quarz, auf Kunst stoff oberflächen, bestehend aus einer Elektronenstrahlquelle mit magnetischer Fokussierung, einer Halterung für das im Brennpunkt der Elektronenstrahlen zu verdampfende Material und einem zur Erzeugung der Elektronenstrahlen erforderlichen Hochspannungsnetzgerät·

Derartige Vorrichtungen finden Anwendung zum Aufdampfen von Überzügen auf Körper, deren Oberfläche vergütet .werden soll. Zum Erzeugen eines gleichmäßigen Überzuges und einer festen Haftung ist es unbedingt erforderlich, daß das Material äußerst gleichmäßig verdampft wird.

Bei den bekannten Vorrichtungen wird ein Netzgerät mit einer möglichst oberwellenfreien Gleichspannung für die Elektronen-

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etrahlquelle zum Erzeugen der Elektronenstrahlen verwandt. Der laohteil eines solchen Netzgerätes ist, daß beim Verdampfen von Quarz eine unerwünschte Dissoziation stattfinden kann, die auf zu hohen lokalen Temperaturen im Quarz durch zu starke fokussierung beruht. Auch von der Gestalt des zu verdampfenden Körpers hängt die Verdampfungsrate entscheidend ab. Als zu verdampfenden Körper wählte man bisher ein· Platte, die durch den Fokus geführt wurde und in die eine Furche einbrannte. Dadurch änderte sich laufend der Verdampfungswinkel, der im Idealfall 180° betragen soll, um eine gleichmäßige Verdampfungsrate zu gewährleisten. Das Ergebnis war eine ungleichmäßige Aufdampfschicht mit starken mechanischen Spannungen, von schlechter Haftung und von geringer Härte* Diese Nachteile lassen sich nur vermeiden, wenn dafür gesorgt wird, daß die Verdämpfungsrate während der Verdampfungszeit so konstant wie möglich gehalten wird, indem die *: smperatur im Fokus und der Verdampfungswinkel von 180° unverändert bleiben.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht, wenn im Hochspannungsnetzgerät primärseitig selbsttätig und kontinuierlich arbeitende Hegelglieder zur Konstanthaltung der für die Verdampfung erforderlichen Leistung angeordnet sind, wie beispielsweise lyristoren, Traneduktoren oder Röhren und das zu verdampfende Material in eint drehbare . und gleichzeitig in axialer Richtung bewegbare

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Halterung eingesetzt ist, die das Material laufend in den Fokus nachschiebt. Durch die Regelglieder wird die Leistung dauernd auf gleicher Höhe gehalten, so daß auf der Hochspannungsseite auch laufend die gleiche Energie für die Elektronenstrahlquelle zur Verfügung steht und eine Überlastung und Schädigung des Netzgerätes ausgeschlossen ist. Es hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn die Hochspannungsseite des Netzgerätes eine oberwellenreiche Hochspannung führt, denn gerade diese Maßnahme wirkt sich auf die Fokussierung bzw. die Verdampfung überraschenderweise besonders günstig aus. Die in der Hochspannung enthaltenen Spannungsspitzen bewirken ein-sofortiges Wiederzünden der Verdampfung,falls während einer Halbwelle der zulässige Strom infolge zu großen Dampfdruckes überschritten wurde und in der darauffolgenden Halbwelle durch die kontinuierlich arbeitenden Leistungsregelglieder die Leistung durch die Anschnittsteuerung herabgesetzt wurde. In der auf diese Anschnittssteuerung folgende Halbwelle tritt dann die durch die Anschnittssteuerung hervorgerufene oberwellenreiche Spitze auf, die wiederum das Zünden des als Isolator wirkenden Quarzes bewirkt. Da dieser gesamte Vorgang sich ±n drei bis vier Halbwellen abspielt, kann der Quarz während dieser kurzen Zeit im Gegensatz zu bei den bisherigen Netzgeräten bekannten Erscheinungen nicht mehr abkühlen. Die Folge ist daher eine absolut konstante Verdampfungsrate.

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Mit Vorteil wird der zu verdampfende Körper in zylindrischer .Form stnkreoht stehend mit seiner oberen Stirnseite dauernd im Brennpunkt gehalten, indem die Vorschubeinrichtung den Körper in einer Schraubbewegung dauernd nachführt. Erfindungsgemäß wird der Fokus so eingestellt, daß sein Durchmesser dem Radius des zu verd'ampfenden Körpers entspricht, und sich vom Mittelpunkt der Stirnfläche einseitig bis zu deren Rand erstreckt. Diese Gestaltung und Anordnung des zu verdampfenden Körpers im Zusammenwirken mit den Regelgliedern des Netzgerätes gewährleistet eine sehr gleichmäßige Verdampfung und einen Verdampfungswinkel, der immer auf annähernd 180° gehalten werden kann.

In einer Zeichnung sei das Wesen der Erfindung schematisch erläutert«

Die Phasen R, S,.T des Stromnetzes führen zu den als Transduktoren 1 ausgebildeten Regelgliedern, deren Durchlaßgrad über den Hilfstransformator 2 geregelt wird. Die Transduktoren sind mit dem Transformator 3» der eingangsseitig beispielsweise 380 Volt aufweist, hochspannungsseitig hingegen 10 KV, verbunden, dem der geerdete Gleichrichter 4 nachgeschaltet ist. Dem Glättwiderstand 5 und dem Glättkondensator 6 kommt die Aufgabe zu, einen Teil der oberwellenreichen Spannung abzusieben. Mit dem Hilfstransformator 7 wird über den Transformator 8 die Heizung der Kathode 9 geregelt, die Hauptbestandteil der

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Elektronenquelle ist. Sie besteht weiterhin aus der geerdeten Platte 10, dem als Stütze ausgebildeten Isolator 11, der Abschirmung 12, dem Wehnelt 13 und der Hilfsanode 14. Durch den Permamentmagneten 15 mit dem iiagnetjoch 16 wird der Elektronenstrahl 17 auf den als Anode dienenden und zu verdampfenden Quarz 18 umgelenkt und derart fokussiert, daß der Fokus vom Mittelpunkt des Quarzstabes 18 bis an eine Stelle seines Randes reicht. Per Quarzstab 18 ist in einer mit Außengewinde versehenen Halterung 19 gelagert, die in einem Gewinderohr 20 mittels des Antriebs 21 entsprechend der Verdampfungsrate kontinuierlich nachgeführt wird.

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Claims

Belegexemplar

Darf nicht geändert werden

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Pat ent ans prüche

1· Vorrichtung zum gleichmäßigen Verdampfen und Auftragen von hochschmelzenden Materialien im Hochvakuum, insbesondere Quarz auf KunststoffOberflächen, bestehend aus einer Elektronenstrahlquelle mit magnetischer Fokussierung, einer Halterung für das im Brennpunkt der Elektronenstrahlen zu verdampfende Material und einem zur Erzeugung der Elektronenstrahlen erforderlichen Hochsplftnnungsnetzgerät, dadurch gekennzeichnet, daß im Hochspannungsnetzgerät primärseitig selbsttätig und kontinuierlich arbeitende Regelglieder (1) zur Konstanthaltung der für die Verdampfung erforderlichen Leistung angeordnet sind und daß das zu verdampfende Material (18) in einer drehbaren und gleichzeitig in asialer Richtung bewegbaren Halterung (19) eingesetzt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungsseite des Netzgerätes eine oberwellenreiche Hochspannung führt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu verdampfende Körper (18) zylindrische Porm aufweist, senkrecht gehalten ist und seine obere Stirnseite dauernd im Brennpunktstäit.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich-

(18) net, daß der Radius des zu verdampfenden Körpers dem Durchmesser

des fokus entspricht.

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