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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蕭文育
研究生(外文):Wen-Yu Hsiao
論文名稱:量產型光學鍍膜系統之研究
論文名稱(外文):The Study of Mass-Production Type Optical Thin Film Evaporation System
指導教授:周錦惠周錦惠引用關係
指導教授(外文):John Chou
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:電機工程系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:77
中文關鍵詞:光學薄膜電子束蒸鍍抗反射鏡片紫外光-紅外光截止濾光鏡片
外文關鍵詞:Optical thin filmElectron-beam evaporationAR coating filterUV-IR cut filter
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在眾多光電科技產業中,真空蒸鍍系統應用之範疇極為廣泛且重要。加之近年來各種鍍膜產品已被廣泛運用於各種現代光電產品中,因此對於光學鍍膜系統之需求量亦隨之增加。然而目前大部分之光學鍍膜系統皆仰賴進口取得,價格昂貴。有鑑於此,本研究即針對目前產業界之產品量產需求,規劃並建立一套適用於量產之光學薄膜蒸鍍系統。
本論文以真空技術為基礎,規劃設計並建置完成一電子束蒸鍍系統。首先就電子束蒸鍍系統規劃作探討,進而對本研究中所使用到的主要元件及設備作分析
,並建立完成一套量產型電子束蒸鍍系統。在蒸鍍系統完成後,復以光學薄膜理論為基礎,使用三氧化二鈦及二氧化矽兩種高、低折射率材料,實際由製程選取、尋找適當製程參數到設計與製鍍,逐步完成了具代表性之抗反射鏡片與紫外光-紅外光截止濾光鏡片之製鍍與分析。
全系統的規劃、設計、測試及薄膜製鍍結果,皆能達到預期之目標,即一套具有高穩定性及再現性之量產型光學薄膜蒸鍍系統建置完成。亦期盼未來能利用此建置之系統,做更多之效能提升或更高階之光學薄膜製程研究。
In many optical-electronic technology industries, the category of vacuum evaporation system application is very wide and important. In the past few years, various kinds of coating productions have been extensively utilized in various modern optical-electronic productions, therefore, bringing about an increasing demand of optical thin film evaporation system. Nevertheless, the bulks of optical thin film evaporation systems are mostly imported from overseas and are highly priced. Thus, this study is planning and building an optical thin film evaporation system for the use of mass-production that is aimed at meeting the mass-production demand of the industrial circle product.
In this thesis, we plan and set up an electron-beam evaporation system based on vacuum technology. First, we explore the planning of electron-beam evaporation system. We then analyze the basic theory of the major-used equipment and element in this article, also building up a mass-production type electron-beam evaporation system. Finally, we use Ti2O3 and SiO2 as relatively high and low refractive index materials to design the antireflection coating filter and UV-IR cut filter based on optical thin film theory. We also select optimal process and find out the proper deposition parameters to fabricate antireflection coating filter and UV-IR cut filter. Several filters have been successfully fabricated and analyzed.
The plan, design, test and thin films fabrication of the whole system reach the due lodestar and build a highly stable and reproducible performance mass-production type optical thin film evaporation system. We wish the future study can research on the efficiency raising or the higher-level optical coating process utilizing this system.
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與背景 1
1.2 研究目的 1
1.3 本文概述 2
第二章 真空系統與鍍膜機制 3
2.1真空系統之規劃設計 3
2.1.1 系統需求 4
2.1.2 本研究之真空系統 4
2.2真空腔體 5
2.3真空幫浦 6
2.3.1 真空幫浦之簡介 6
2.3.2 旋轉柱塞幫浦 7
2.3.3 魯式幫浦 9
2.3.4 擴散幫浦 10
2.3.5 快速週期水蒸氣凝結幫浦 14
2.4儀器設備之介紹 14
2.4.1 真空壓力計 14
2.4.2 質量流量計 19
2.4.3 氦氣測漏儀 19
2.4.4 光學膜厚控制器 23
2.5材料與元件之選用 24
2.5.1 真空封合 24
2.5.2 真空閥門 27
2.5.3 真空引入 28
2.5.4 油擋板 28
2.6鍍膜機制 29
2.7基板加熱裝置 30
第三章 薄膜光學相關之理論 32
3.1電磁波基礎理論 32
3.2光學薄膜特徵矩陣 33
3.3抗反射鏡片 37
3.4紫外光-紅外光截止濾光鏡片 39
3.5 二氧化矽及三氧化二鈦之材料特性 42
第四章 系統架構與量測儀器 44
4.1系統架構 44
4.1.1 真空系統 44
4.1.2 薄膜材料蒸發系統 45
4.1.3 監控系統 45
4.1.4 蒸鍍架構 45
4.2量測儀器 46
4.2.1 紫外光/可見光、近紅外光光譜儀 46
第五章 實驗結果與分析討論 47
5.1真空系統特性分析 47
5.1.1 降壓曲線 47
5.1.2 昇壓曲線 49
5.2單層SiO2薄膜之分析 50
5.2.1 電子束掃描範圍及電子槍功率 50
5.2.2 通氧量 52
5.2.3 膜厚均勻性之修正 53
5.3單層TiO2薄膜之分析 55
5.3.1 電子束掃描範圍及電子槍功率 55
5.3.2 通氧量 56
5.3.3 膜厚均勻性之修正 57
5.4抗反射鏡片之製鍍結果與分析 59
5.4.1 製鍍結果 59
5.4.2 均勻性測試 60
5.4.3 再現性測試 62
5.5紫外光-紅外光截止濾光鏡片之製鍍結果與分析 62
5.5.1 製鍍結果 63
5.5.2 均勻性測試 64
5.5.3 再現性測試 65
第六章 結論與建議 67
3.1結論 67
3.2建議及未來展望 69
參考文獻 70
附錄
A系統照片 71
[1] 飯島徹穗、大塚寿次、飯田峻郎,真空技術活用手冊,東京:真空機工株式會社,1990。
[2] 李正中,「光學薄膜與真空科技」,真空科技,第九卷,第三、四期合訂本,1996。
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[5] 精儀中心,真空技術與應用,行政院國家發展委員會精密儀器發展中心,民國九十年。
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[7] 李正中,薄膜光學與製鍍技術,藝軒圖書出版社,2001。
[8] G. L. Weissler and R. W. Carlson, Vacuum Physics and Technology, Academic Press, 1979.
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[14] J. D. Rancourt, Optical Thin Films User’s Handbook, McGraw-Hill Book Company, 1987.
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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