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半球形基底鍍膜機膜厚均勻性理論分析

發布日期:2016-08-01 00:00 來源:http://www.teefurs.com 點擊:

      對特殊的非平麵基片-半球表麵上鍍製薄膜的膜厚均勻性進行了理論分析研究。首先,鍍膜機推導了半球麵靜止時球麵各點的膜厚方程以及此時半球麵能夠鍍膜的區域。然後推算了半球表麵沿通過球心豎直方向的軸轉動後球麵各位置處的膜厚方程, 另外當蒸發源與球心的水平距離小於半球麵半徑時, 存在一定區域無法鍍膜, 對該區域進行了理論計算。最後通過計算相對膜厚分析了半球表麵膜層厚度分布情況。選擇合適的蒸發源與基底間的幾何配置可獲得小範圍內相對較為均勻的鍍膜區域。該研究工作對半球麵這種複雜的非平麵基片上鍍膜膜厚均勻性研究工作具有理論指導意義,同時對改善此種表麵上的膜厚分布研究提供了相關的理論依據。

半球形基底鍍膜機膜厚均勻性理論分析

  在真空鍍膜工作中, 膜厚不均勻性是製約各類功能薄膜發揮作用的重要因素。這類影響不止涉及光學薄膜這類對厚度控製有著較大要求的薄膜, 同時對應用於光電、微機電係統(MEMS)等器件上的各類功能薄膜的影響也較大。因此對於平麵基片上鍍製薄膜層的膜厚均勻性工作很早就吸引了諸多鍍膜工作者的注意, 這些研究包括各種不同的鍍膜方式, 如蒸發、磁控濺射、激光脈衝沉積、等離子增強化學氣相沉積(PECVD)等, 但是這些研究都是基於平麵基片在平麵夾具或者球形夾具下進行的。


  隨著現代鍍膜工作的複雜化、多樣化, 需要鍍製薄膜層的表麵已經不再僅限於平麵基片, 特別是在半球麵上鍍膜的情況越來越多, 如一些半球形的護罩、外殼等。顯然, 對於此類半球麵上鍍膜的膜層厚度分布較之平麵基片更加複雜, 嚴重製約了在此類特殊表麵上鍍製的各類功能薄膜的正常使用, 因此對半球麵鍍製薄膜層的膜厚分布研究是必不可少的, 然而對於此類非平麵基片-半球麵基底鍍製薄膜層的膜厚分布研究工作幾乎沒有出現過。


  本文對蒸發下半球麵鍍膜膜厚均勻性進行了理論研究, 由於半球麵內部鍍膜的情況類似於基於球形夾具下的小平麵基片鍍膜, 因此本文隻對半球麵外部鍍膜的膜厚均勻性進行理論分析。分析過程中將蒸發源作為常見的兩類蒸發源,即向四周均勻發射的點源和遵守餘弦分布的小平麵麵源。首先推導了該半球形基底在靜止時各點的膜厚公式, 然後在此基礎上計算了半球麵轉動後各位置的膜厚方程。最後對該半球麵鍍膜的膜厚分布進行了理論分析, 計算了相應的均勻性方程並畫出了對應的函數曲線圖。


  結論


  本文著手對特殊表麵半球麵鍍膜的膜厚分布進行了理論研究, 光學鍍膜機研究過程中分別將蒸發源作為點源以及小平麵麵源。首先推算了球麵靜止時半球麵各點的膜厚方程以及相應的可鍍膜範圍, 在此基礎上, 推算出了半球麵沿通過球心的軸轉動後,半球麵的膜厚方程,同時計算了R >n ≥0 時相應的不可鍍膜區域。最後推算了半球表麵的膜厚分布公式, 結果表明, 此類半球麵鍍膜膜厚分布受蒸發源與半球麵球心的豎直距離以及與球心的橫向平行距離與半球麵半徑的比值影響變化很大。通過計算機編程畫出了h/R =2,不同nR值以及n/R=2,不同hR時的膜厚分布曲線。選擇合適的基底與蒸發源之間的幾何配置,可獲得一定範圍內厚度均勻的膜層, 但是該範圍都是較小的。在此文的理論指導下,改善此種半球麵膜厚均勻性的進一步工作還需要進行。


相關標簽:鍍膜機

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