Нитевидные и ленточные испарители

Широкое применение пленок, получаемых испарением в вакууме, зависело от разработки эффективных испарителей, способных испарять небольшие количества (1 г в менее) металлов и диэлектриков. Установлено, что многие металлы можно испарять из MgO тиглей, что и положило начало применению для данных целей керамических тиглей. Однако некоторые из основных металлов, особенно алюминий, взаимодействуют с керамическими материалами при высоких температурах. Кроме того, керамические тигли неудобны для обычного нанесения слоев тем, что требуют медленного нагрева и могут испарять материал только в одном направлении. Их преимущество состоит в возможности испарять большие количества металла что необходимо, например, в производстве толстых фольг.

Способ испарения веществ с тугоплавких металлических нагревателей обладает значительными преимуществами перед тигельным способом простотой соответствующих устройств и легкостью получения нужных температур. С тугоплавких металлических нагревателей возможно испарение целого ряда металлов, причем нагреватель может быть изготовлен заданной формы из металлической ленты для размещения веществ, которые не могут удержаться на нагревателе силами адгезии (в частности, диэлектрик в порошке).

Тугоплавкие металлические испарители могут быть разделены на две главные группы:

1) проволочные (прямые или конические спирали и т. д., см. рис. 2.3):

2) изготовленные из листового материал (чашки, ленты, лодочки т. д., см. рис. 2.4).

Испарение металлов с проволочных нагревателей может происходить в телесные углы вплоть до 4π, тогда как с ленточных оно ограничено телесным углом 2π.

Металлы для проволочных нагревателей должны иметь высокую температуру плавления и низкую летучесть. Такими являются (в порядке убывания температуры плавления): вольфрам, тантал, молибден, ниобий, платина, железо, никель, хром. Наиболее часто применяемыми из них являются вольфрам и молибден.

Вольфрамовая проволок бывает хрупкая (рекристаллизованная) и дуктильная (нерекристаллиаованная). Спирали из первой модификации можно изготавливать только при нагревании проволоки до температуры не ниже 400°С (обычно газовой горелкой). Дуктильность нерекристаллизованного вольфрама при обычных температурах достаточно высока и достигает максимума при 1000⁰ С. После нагревания свыше 1000°С вольфрам рекристаллизуется и становится весьма хрупким при обычных температурах. Перед наматыванием вольфрама на оправу следует нагревать проволоку до 1000⁰ С.

Тантал о молибден обрабатываются легче, чем вольфрам. Тантал, так же как вольфрам и молибден, становится хрупкими после обезгаживания при высокой температуре в вакууме; тантал вдвое дороже вольфрама, Поверхность обычного товарного вольфрама загрязнена летучими окислами и углем; более дорогие сорта могут быть значительно чище. Для получения высококачественных покрытий нагревательный элемент обычно прокаливают в вакууме или водороде. Если нагревательный элемент заэкранирован заслонкой, он может быть обезгажен вместе с испаряемым материалом перед нанесением без нарушения вакуума. Удобный метод очистки вольфрамовых спиралей после их изготовления состоит в электролитической обработке в слабом растворе NaOH при низком напряжении. При этом спираль является анодом ванны, катод же делается из вольфрамовой сетки.