Vacuum- Bedampfungsanlage im Kleinformat

no ... do sag ich einmal hut ab
lg
wolfi

Als ehemaliger Vakuum- bzw. Beschichtungstechniker bin ich immer wieder begeistert, was da auf die Beine gestellt wird! Gratuliere!

Eine kleine Anmerkung noch: auch wenn es verlockend ist, wenn ein halbwegs passabler Druck nach 15min erreicht wird, würde ich vor einer Beschichtung möglichst lange evakuieren! Speziell Aluminium gettert sehr stark und holt sich alles aus dem Restgas (speziell O2 und H2O), was die Reflexion herabsetzt oder allgemein die Qualität der Schicht verringert. Nachdem du wahrscheinlich nicht 10 Spiegel pro Tag beschichten wirst, würde ich mindestens 3-4 Stunden evakuieren und erst dann bedampfen. Noch besser wäre sogar über Nacht. Auch wenn sich vielleicht nicht viel tut am Vakuum-Messgerät (Penning?), so wird die Zusammensetzung des Restgases umso besser je länger man evakuiert. In meiner Dissertation habe ich den Einfluss von O2 und H2O im Bereich von 50ppm bis 1% im Restgas auf Aluminium- bzw. Aluminium-Zinn-Schichten untersucht. Man glaubt nicht, welche Effekte auftreten, wenn das Restgas nicht passt...

Hallo Kurt,

sauber Arbeit! Meinen allerhöchsten Respekt![:)]

Alu verschweißen ist wirklich nicht so einfach.
Zunächst geht es nur darum, keine zusätzlichen Löcher rein zu brutzeln[xx(]
"Vakuumtauglich" ist dann eine ganz andere Hausnummer, kein Vergleich zu Edelstahl[;)]

Das Flansch-Problem ist mittels "Auftragsschweißung" elegant gelöst.
Ich hoffe meine im Bau befindliche Carbon-Kammer funktioniert, andernfalls werde ich auch noch zu Alu greifen (müssen).

Viele Grüße
Kai

Hallo Kurt,
ich gratuliere zum größeren Töpfchen, genial einfach, dennoch funktionsfähig.[:)]
Mir würde ein wenig das Herz in die Hose rutschen, wenn ich die 20kg Zerodur auf die Abstandshalter legen müsste. Wenn da was schief geht, nicht auszudenken.[:0] Der Teufel steckt im Detail und nach Murphys Gesetzmäßigkeiten, wäre ich vor dem Absenken, schon beim Einfädeln vermutlich 3x mit der polierten Fläche an einer Spitze angeeckt.
Wird man da als Rentner unerschrockener? Trinkst du da ein besonderes Zielwässerchen?[:D]
Viele Grüße
Jörg

Hallo Kurt,

hochinteressante Beitragsserie!

Habe gerade einen frisch geschliffenen 12,5-er zur Verfügung.

Wenn Du also ein Testobjekt zum verpiegeln und belegen brauchst, sag Bescheid. Habe ich Glück, taugt der Spiegel hinterher etwas.

Wenn nicht: Natronlauge und Salzsäure.

besten Gruß

John

Hallo Kurt,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Trotzdem möchte ich natürlich derartige Kontakte für die Zukunft vermeiden und hab deshalb die Spitzen der Substrathalter mit aufsteckbaren Hörnern aus dünnem Alublech bestückt. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
das ist schon viel besser, jetzt kann man den Spiegel schon fast aus einem halben Meter Enfernung Richtung Aufnahme werfen, der fädelt sich schon ein. [:D]
Einzige Ergänzungsmöglichkeit für noch mehr Sicherheit: Kleine blinkende Begrenzungsleuchten an den Spitzen, gewissermaßen als Befeuerung für den Landeanflug.[;)] In Deutschland ist sowas wichtig und sollte eigentlich sofort als Vorschrift umgesetzt werden.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">ie passenden Verse und weitere Bilder dazu werden in einem neuen Beitrag folgen. Hier nur so viel, bei dem Ritchey Common Test wird das Licht 2x vom Planspiegel und 1x von der Referenzsphäre reflektiert bevor es wieder zum Interferometer oder sonstigem Prüfzeugs zurückkommt. Da würde man bei nicht verspiegelten Spiegeln mit dem Bath fast nix, den PDI nix und mit dem TG garnix sehen. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Verspiegel doch als Abhilfe deine Referenzsphäre, ich weiß da jemanden, der sowas kann.[xx(][^]

Viele Grüße
Jörg

Hallo Kurt,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Die Referenzsphäre ist doch bereits verspiegelt. Ist auf dem Bild 183 klar zu erkennen. Das hat bereits vor 4 Monaten mit dem großen Frickeltopf funktioniert. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
ähm, hab ich doch glatt übersehen...[B)]
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">meinst du vielleicht den, der noch heute furchtbar darunter leidet weil er vor 11 Jahren keine absolut perfekte 16" Referenzsphäre zum Nulltarif bekommen hat? <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
nö, das war nur auf das Verspiegeln der Referenzsphäre bezogen und mit der Person, die sowas kann, habe ich selbstverständlich DICH gemeint.
War als kleine Gedankenstütze gedacht, dass du die Sphäre zum Belegen nicht unbedingt wegschicken musst.[:D] Das war natürlich unnötig, weil ja schon erledigt ... mein Fehler.[:(!]
Viele Grüße
Jörg

Hallo Allerseits,

Kurt hatte mich eingeladen, mal bei ihm vorbeizukommen um die Anlage am realen Objekt - in diesem Falle 12,5 Zoll - zu testen. So ließ ich mich nicht 2 mal bitten und bin gleich gestern zu ihm hin. Nach einem überaus freundlichen Empfang mit Kaffee und Kuchen ging es gleich in medias res.

Kurt gab mir eine kurze Einführung in die Hauptkomponenten der Anlage. Es ist ja nun keine Bedampfungsanlage im Kleinformat mehr, sondern eher Großformat, immerhin gehen sogar 16-Zöller.
Hier ein Bild der Anlage mit aufgesetzter Glocke. Der Zylinder besteht aus 3 mm Alu und ist mit dem ca. 2 cm starken Deckel verschweißt. Der rote Sensor ist der Hochvakuum-Sensor. Ein Bullauge zur optischen Kontrolle ermöglicht das Glimmen und das Glühen beim Verdampfen zu erkennen.

3mm Alu Wandstärke kommen mir etwas dünn vor, aber Kurt meinte, das reicht auf jeden Fall.
Nun, ein etwas mulmiges Gefühl konnte ich nicht ganz ablegen.

Im nächsten Bild erkennt man die funktionellen Anlagenteile unter der Basisplatte.

Im vorderen Bereich steht die 2-stufige Drehschieberpumpe, die unter beruhigendem Knöttern ihnen Dienst verrichtet. Zentral unter der Basisplatte hängt die leistungsstarke Turbopumpe, ein kugelgelagertes Modell mit 45000 U/min. Man hört sie im Betrieb kaum, sie surrt ganz leise vor sich hin. An einem Bein ist die Versorgung für die Glimmspannung angebracht, ein Elektronik-Trafo der eigentlich zu einem He-Neon-Laser gehört. Hinter der Vorpumpe ist der Schweißtrafo für die Bestromung der drei in Reihe geschalteten Verdampfungs-Schiffchen platziert. Der Vakuum-Topf ist mit einer Gummi-Flachdichtung auf der feingefrästen Bodenplatte aufgesetzt und gedichtet. Zusätzlich ist da noch ein zähes Fett vorhanden um Mikro-Rauhigkeiten zu füllen und Gasdurchtritt zu verhindern.

Und dann ging es auch schon los. Zunächst musste eine gründliche Reinigung her. Gereinigt wurde mit Sil Flecken-Frei, weil dies einen Sauerstoff-Spender (als Bleichmittel gedacht) enthält, der die Glasoberfläche entsprechend konditioniert. Ohne den geht es nicht, versicherte mir Kurt. Über die Natur dieses Spenders kann man nur spekulieren, ob es H2O2 ist oder ein Salpetersalz? Jedenfalls wurde mit der verlederten Seite eines Topfschwamms gründlich gewischt und dann mit Küchentuch einfach trocken geputzt. (Mit Küchentuch habe ich auch schon beim polieren immer gearbeitet, man kann es bedenkenlos verwenden, da sind keine Sandkörner drin).

Nach der Reinigung kann der Spiegel auf 3 Stützen aufgelegt werden. Zur Sicherung wird ein Draht umspannt, damit beim Aufsetzen der Glocke ein versehentliches Anstoßen an die Halter der Spiegel nicht herausfallen kann.

Nach der Montage des Spiegels werden die 3 Tantal-Schiffchen mit je einem ca. 1cm langen Reinst-Aluminiumdraht (Durchmesser 1 mm) beschickt. Das Tantal der Schiffchen bildet mit Alu eine Legierung, was den Schmelzpunkt erniedrigt, so dass die Schiffchen nur 4 - 5 Bedampfungen aushalten, dann fallen sie auseinander.

Beim Verspiegelungsprozess selber gilt das alte Sprichwort: alles ist einfach, wenn man nur weiß wie es geht. So wird die Vorpumpe eingeschaltet, bis nach ca. 10 min ein Vakuum von &lt; 0,1 mbar erreicht ist. Dann zündet man für ca. 30 s die Glimmvorrichtung. Hernach wird die Turbopumpe eingeschaltet, bis man etwa 5x10^-5 mbar erreicht. Nach 3-5 min wird dann nochmal über ein Feinventil Luft hinzu gegeben und ein zweites mal für ca. 30 s das Glimmen gestartet. Das Glimmen erkennt man an einem schönen violett-rosa Leuchten. Nach dem Schließen des Feinventils fällt der Druck innerhalb weniger Sekunden wieder auf 5x10^-5 mbar ab.
Nun folgt das Einschalten des Heizstroms und die Schiffchen erreichen nach wenigen Sekunden Gelbglut. Das Bullauge leuchtet hell auf. Dann fällt die Helligkeit etwas ab, bis nach 30s abgeschaltet wird.

Die Ausschaltreihenfolge hab ich mir vor lauter Aufregung nicht gemerkt. Ich vermute: Turbopumpe aus, 1min warten. Drehschieberpumpe aus. Feinventil öffnen. Nach einer weiteren Minute Drucksensor abschrauben und so System komplett mit Luft fluten. Glocke abheben.

=&gt; Kurt: bitte korrigieren, wenn hier Fehler in der Beschreibung sind.

Nach dem Öffnen kann man gleich mal von unten schauen, ob die Verspiegelung grob gelungen ist.

Im ersten Versuch wurde schnell klar, dass hier ein Fehler unterlaufen war: der Spiegelrand ist bei mir sehr rau und speichert viel Wasser. Der wurde nicht gründlich genug getrocknet und so lief Wasser auf die Oberfläche. Da kann natürlich kein Alu haften.

Viel Oberfläche war nicht betroffen, eigentlich hätte man es tolerieren können, aber Kurt meinte gleich: "Ach was, das machen wir gleich nochmal!". Beim ersten Mal ist auch eines der Schiffchen nach ca. 20s durchgebrannt. Aber das hätte auch gereicht, die Durchlichtprobe zeigte: es war genug Alu drauf. Der Tesa-Test zeigte, dass die Haftung generell sehr gut war. Abgelaugt wurde mit Rohr-Reiniger-Gel und Schwämmchen innerhalb 3 Minuten.

So wurden schnell neue Schiffchen geschnitten, gebogen und montiert, eine Arbeit, die in ca. 10 Min. erledigt war. Dann lief alles genau so ab wie oben beschrieben, dank neuer Schiffchen mit voller Bedampfungsdauer.

Der Spiegel war nun bis zum Rand fehlerfrei. Zuhause erkannte ich, dass ich beim Einpacken wohl einmal zu fest zugepackt habe und die Aluminisierung an einigen wenigen Stellen etwas abgerieben wurde.
Die optische Qualität wird darunter allerdings nicht merkbar leiden.

Nun kann man gespannt sein, wie lange so eine Schicht ohne SiO2 leben wird. Wahrscheinlich länger als man glaubt. Auf jeden Fall kann ich schon mal testen, ob der Spiegel wirklich asti-frei ist, bevor eine professionelle Bedampfung drauf kommt.

Der Nachmittag endete dann noch mit anregender Fachsimpelei z.B. über zulässige Rauhigkeiten und wie man diese eigentlich quatitativ messen könnte. Weiterhin diskutierten wir die Frage der Passivierung von Silberschichten. Ich schlug vor, mal ein Material von 3M auszuprobieren, namens Novec 1700 oder Novec 2702. Es ist ein Fluor-Polymer und gedacht für Elektronik-Beschichtungen (Schutz vor Feuchte). Da die Schicht nur ca. 0,5 mü dick ist (und natürlich auch transparent), ist dies ein interessanter Kandidat. Dünnere Schichten könnten evtl. durch Rotieren des Spiegels ermöglicht werden, oder auch durch stärkeres Verdünnen. Das müsste man mal ausprobieren. Das Hauptproblem ist sicher die Beschaffung, das Zeug ist wohl teuer. Damit kann man evtl. auch Alu passivieren, nicht nur Silber.

Nochmals vielen Dank an Kurt für diesen unvergesslich interessanten Nachmittag.

klare Grüße
John

Hallo Kurt,

ich möchte Dich als Selber-Beschichter mal fragen, wie sich denn Kratzer oder Löcher vom evtl. nicht-ganz-auspoliert-worden-sein auf die Verspiegelung auswirken. Löcher in der Oberfläche sind ja dann wohl einfach kleine Löcher in der Schicht, die man im Gegenlicht sieht ? Kratzer sind dann unbeschichtete Linien ? Das sind dann ja wohl alles Verluste an wirksamer Fläche im Bereich von 0.x Prozent, insofern eher kosmetischer Natur.
Leidet denn auch die Haltbarkeit der umgebenden Schicht ausgehend von solchen Fehlstellen ?

Habe davon so gar keine Vorstellung, danke für die Antwort.

Gruß
Daniel

Hallo Kurt, da meine Drehschieberpumpe komische Geräusche macht, sehe ich mich nach einer neuen um. Ich sehe gerade Du verwendest eine Trivac. Um welche Type handelt es sich dabei?

Viele Grüße

Armin

(==&gt;)Daniel:

Das Aluminium legt sich auf sämtliche Oberflächen in der Vakuumkammer, dabei bevorzugt auf solche, die in der Sichtlinie der Verdampfer liegen. Also auch in die Kratzer und Löcher des Spiegels. Leider werden die dadurch nicht gefüllt.

Löcher in der Beschichtung kann es aber geben, wenn irgendwelche kleinen Verunreinigungen auf der Oberfläche sind, die sich später wieder lösen. Das kann z.B. durch mangelhaftesReinigenvor dem Beschichtenpassieren, oder Metallspritzer oder -tropfen des Beschichtungsmaterials fallen auf den Spiegel.
Kurts Anordnung mit Verdampfern unten und "hängendem" Spiegel hat da gewisse Vorteile [;)].

Gruß,
Martin