Beschichtungstechnik
Konventionelle Technik / e-beam
Unter konventioneller Beschichtung versteht man das thermische Verdampfen des Beschichtungsmaterials im Vakuum, mit Hilfe eines Widerstandsverdampfers oder einer Elektronenstrahlkanone (daher die Bezeichnung „e-beam coating”).
Metallische Schichten oder Beschichtungen von beispielsweise verkitteten oder thermisch empfindlichen Substraten werden bei Raumtemperatur hergestellt.
Durch das Heizen der Substrate auf etwa 280°C lässt sich die Haftfestigkeit sowie die Härte und Dichte und damit auch der Brechwert der Schichten deutlich erhöhen. Aus diesem Grund werden dielektrische Schichten in der Regel „heiß” aufgedampft. Dabei kommen zumeist Fluoride und Metalloxide als Aufdampfmaterialen zum Einsatz. Metalloxide werden reaktiv, das heißt unter Zugabe von Sauerstoff verdampft.
Mit dieser kostengünstigen Technik kann eine Vielzahl hochwertiger und effizienter Beschichtungen hergestellt werden.
Ion Plating
Beim Ion Plating (eigentlich: Reactive Low Voltage Ion Plating, kurz: RLVIP) handelt es sich um eine plasmagestützte Beschichtungstechnik.
Dabei wird ein Niederspannungsbogen von einer Plasmaquelle auf den Tiegel (mit dem Verdampfungsmaterial) einer speziellen Elektronenstrahlverdampfungsquelle gezündet. Der Bogenstrom liegt bei 35 bis 70 Ampere, als Arbeitsgas dient Argon, bei oxidischen Schichten wird Sauerstoff als Reaktivgas zugegeben.
Die effektive Ionisierung des Bedampfungsmaterials und des Reaktivgases führt zu einer sehr hohen Reaktivität der auf das Substrat auftreffenden Atome bzw. Moleküle. Durch das positive Potential am Tiegel und das negative Potential am isolierten Substrathalter, das sich durch die Anwesenheit des Plasmas selbst einstellt, erhalten die positiven Ionen zudem eine hohe kinetische Energie. Diese liegt bei etwa 30 eV bis 50 eV und führt zu maximaler Packungsdichte (nahezu 100% auch ohne Substratheizung) und somit zu höchstmöglichen Brechwerten. Die Schichten haften hervorragend, sind extrem hart und absolut gas- und wasserfrei.
Die optischen Eigenschaften mit einer durch Ion-Plating-Technik hergestellten Beschichtung sind völlig stabil, unabhängig von Faktoren wie etwa Temperatur oder Luftfeuchtigkeit. Mit ihrer geringen Absorption sind IP-Schichten für höchste Laserleistungen geeignet, Streuverluste sind wegen der glatten Oberflächen äußerst gering. Das Einsatzgebiet wird zusätzlich durch die hohe Umweltbeständigkeit (abriebfest, weltraumtauglich und salzwasserbeständig) und eine mögliche thermische Maximalbelastung von 550°C (auf Quarz oder Saphir) größtmöglich erweitert.
Die hohe Verdichtung führt zu einer starken mechanischen Druckspannung. Diese ist jedoch berechenbar und kann auf beidseitig polierten, planparallelen Substraten durch eine Ausgleichsschicht auf der Rückseite mit beliebiger optischer Funktion kompensiert werden.
Für sehr aufwendigen Schichtsysteme sind nur spezielle Gläser und Kristalle als Substrat geeignet, wie etwa Quarzglas, Schott Borofloat®, D263 T, Saphir, Silizium, YAG, LiNbO3 oder vergleichbare Materialien.
