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一、学习目标
了解CR-39树脂镜片的真空镀膜生产工艺。
二、工作程序(生产流程)
(一)生产工艺流程。如图2-5-3所示。
(二)生产工艺流程简要说明
1.擦片
擦片检查的目的一是把镜片表面擦的更干净；二是把不宜镀膜的镜片挑出来。如果是涂敷周转盒送来的镜片，则可以不擦不检。
将可镀镜片逐一卡在清洗架上，并做好生产标记。
2.清洗
一般使用7槽以上的超声波清洗机。清洗后进烘道干燥，未洗干净的镜片返洗。
3.干燥
将已经清洗干净并预烘干的镜片，连清洗架一起送到干燥箱进一步干燥。
4.上片
将干燥好的镜片从清洗架取下，再用压缩空气吹镜片两面，摆放在镀膜盘上，置于超净操作台备镀。
5.真空镀膜
(1)准备工作
开机前检查冷却水压力和温度，检查压缩空气压力和质量。扩散泵预热 75分钟。检查机械泵、罗茨泵、超低温系统、电子枪、离子源及其控制系统是否正常。清炉结束后检查坩埚盘旋转是否正常。镀膜材料是否装好，待镀盘是否已准备好。
(2)镀膜
将待镀盘安放到行星旋转架上，并检查旋转正常后关真空室门，然后自动抽真空，当达到规定真空时，开始轰击，轰击结束后真空室达到镀膜真空时，按膜系设计程序由计算机自动控制镀膜过程，镀膜结束后打开真空室门，取下镀膜盘，将镜片翻面或取下放入镜片盒，送质量检查。
(3)清炉
镀膜完毕取出镀膜盘后，立即认真清理真空室并定期撤换衬板、清理或更换坩埚、填加镀膜材料。
6.检查
将镀膜镜片按质量标准准确检查分类。
7.包装
按规定分类包装入库。
三、注意事项
(一)擦片
1.操作人员必须带细纱手套进行操作。
2.将不宜镀膜的镜片挑出退库。
(二)清洗
1.有关设备的注意事项同基片的镜片清洗。
2.清洗的重点是洗去镜片表面的附着物。
3.清洗环境、超声波功率、高纯水的质量对清洗效果影响很大，必须引起重视。
(三)干燥
1.清洗后的彻底干燥非常重要，因为微量水的存在，对镜片膜层的牢固度影响很大。
2.干燥箱必须非常干净，环境必须洁净。温度控制和显示应准确。
3.如果有条件使用真空干燥箱效果更好。
4.干燥的过程实际上也有利于消除内应力，必须引起重视。
(四)上片
1.上片必须在超净工作台进行。
2.操作人员必须带胶指套、戴口罩和工作帽进行操作(最好穿超净工作服)。
3.压缩空气的质量必须达到无水、无油、无尘标准。
4.上片周边环境的空气洁净度应达到万级。
(五)镀膜
1.操作人员必须严格按操作规程进行操作。
2.清炉质量对产品质量影响非常大，因此清炉不仅要求速度要快，而且一定要认真负责。
3.一定要杜绝返油现象出现，因为返油一旦发生，将会对产品质量产生致命的影响。
4.超低温系统不仅可以提高抽真空的速度，而且可以控制返油和捕捉微量水分，对提高产品质量十分关键。
5.轰击对提高产品质量十分重要，因此必须掌握好这一工艺要求。
6.镀膜的环境条件(空气洁净度、相对湿度等)都会直接影响产品质量，必须做好。
(六)检查与包装
1.按质量标准对产品实施最终检查，应严格、准确。
2.检查与包装协同配合，杜绝出现差错。
四、相关知识
(一)真空知识
1.真空度
“真空”是指空气压力低于101325Pa时的气体状态。“真空度”用来表示真空状态下的气体稀薄程度，通常用气压表示，其单位用帕[斯卡]（Pa）表示，过去还用“托”(Torr)表示，1pa=1kg/(s2.m)。
2.真空区域的划分
低真空 105~102Pa
中真空 ＜102~10-1Pa
高真空 ＜10-1~10-5Pa
超高真空 ＜10-5Pa
3.旋片真空泵
使用油保持密封，靠旋转的偏心凸轮在缸内旋转抽气形成真空。其极限真空度约为10-1Pa(单级)，抽气速率一般为lL/s~500L/s。
4.罗茨真空泵
泵内装有二个反向同步旋转的双叶或多叶形转子，转子间以及转子与泵壳内壁都保持一定间隙，成为旋转变容真空泵。该泵在102pa~1Pa之间有较大抽速，可以弥补旋转真空泵和扩散泵在此压力范围内抽速较慢的不足，在真空系统中起增压作用，故又称机械增压泵，其极限真空度约为10-2Pa，抽气速率为15L/s~40000L/s。
5.扩散泵
是以低压高速蒸气流作为工作介质的气体动量传输泵，常用的油扩散泵是以低饱和蒸气压的扩散泵油为工质，在前级真空条件下(1Pa~10-1Pa)可获得10-1~10-7Pa的真空度，抽气速率为2L/s~40000L/s。
(二)真空镀膜
1.真空蒸镀
在真空条件下把材料加热熔化或升华，使大量的原子、分子、原子团离开熔体表面，凝结在被镀件表面形成薄膜。
由于此种方法温度很高，不适宜用于光学树脂镜片镀膜。
2.溅射镀膜
当高能粒子冲击固体表面时，固体表面的原子、分子、与高能粒子交换能量后，飞溅出固体表面，然后又沉积在被镀件表面形成薄膜。
溅射镀膜是光学树脂镜片镀膜最常用的方法之一。
3.离子镀
在真空条件下，利用气体放电或被蒸发物质离子化，在气体离子或被蒸发物离子轰击被镀件表面的同时，把蒸发物或反应物沉积在表面形成薄膜。
离子镀是光学树脂镜片近年来采用的镀膜方法。
(三)膜厚控制
1.蒸发速率
单位时间内膜料单位面积上蒸发出来的材料质量称为蒸发速率。
薄膜厚度的增长和蒸发速率成正比。
2.膜厚控制方法
通常有目视法、极值法、光控法和晶体控制法等，由于前两种方法精度较低，在光学树脂镜片镀膜中，只能作为辅助方法。
(1)光控法
光控法又称波长调制法。其原理是当光源发出的白光，透过(或反射)控制片(俗称比较片)而照明单色仪的入射狭缝，从单色仪振动狭缝出射的单色光被光电倍增管接收，以电信号显示，而输出电信号是控制片膜厚的函数。
波长调制法的单层膜控制精度可达2%左右，对多层膜控制精度有时下降较多。
(2)晶体控制法
由于石英晶体振动频率变化△f与石英晶体厚度增量△d之间有如下关系:
△f=-N△d/d2
N为取决于石英晶体的几何尺寸和切割类型的频率常数。
如果以膜层厚度增量AdM取代石英晶体厚度增量△d，则有关系式
△f=(-ρm/ρq)(F2△dM/N)
其中，ρm为膜层密度(对既定材料为已知)
ρq为石英密度(2.65g/cm3)
F为石英晶体的基频(如5MHz)
由此可见 (ρm/ρq)(F2/N) 为常数
则△f与△dM为线性关系，由石英晶体的频率变化值可得到膜的几何厚度，再与折射率的乘积即为控制的光学厚度。
五、练习题
1.什么是加硬片和真空镀膜片?
2.加工和使用光学树脂镜片应注意哪些问题？ |
