KRI 考夫曼离子源应用案例发布日期：2026-02-12

上海伯东 KDC 40 考夫曼离子源用于光学元件离子辅助镀膜

1. 应用介绍

行业领域：精密光学 / 航空航天
工艺设备：电子束蒸发镀膜机 + 离子辅助系统
镀膜材料：氧化物、氟化物薄膜
基底材料：光学玻璃、微晶玻璃、CaF₂ 等
工件类型：球面、非球面透镜，窗口片，棱镜

工艺背景：

传统电子束蒸发镀膜由于沉积粒子能量低，膜层呈现疏松的柱状晶结构，导致折射率偏低、附着力差、环境稳定性不足、应力大等问题。基底加热虽可改善膜层质量，但对大尺寸、异形、热敏感基底难以应用。

工艺目标：

在低温基底上沉积致密、稳定、低应力的光学薄膜，满足航空航天、高功率激光、消费电子等领域对薄膜性能和基底温度的苛刻要求。

2. 推荐产品

美国 KRI 考夫曼离子源 KDC 40

KDC 40

本应用在镀膜机中集成 KDC 40 直流考夫曼离子源，以一定入射角对旋转工件进行离子辅助轰击，实现低温致密镀膜。

选型依据：

工艺需求	KRI KDC 40 解决方案
低温工艺	低能离子轰击提供表面原子迁移能，无需基底加热
致密膜层	离子束流密度足以抑制柱状晶生长
复杂曲面工件	宽束离子源，发散角可调，覆盖球面/非球面区域
反应气体兼容	可通入 O₂、N₂，辅助沉积氧化物/氮化物薄膜
运行经济性	DC 放电，灯丝阴极，初始投资和维护成本低

3. 工艺实现与技术优势

离子辅助沉积机理：

低能离子束轰击生长中的薄膜，通过动量传递增强表面原子迁移率，通过溅射重沉积消除柱状晶结构，通过缺陷注入细化晶粒，通过反应离子参与成膜改善化学计量比。

工艺能力：

a. 支持 SiO₂、TiO₂、Ta₂O₅、Al₂O₃、MgF₂ 等多种光学薄膜的离子辅助沉积

b. 离子能量宽范围可调，根据薄膜材料优化致密化效率

c. 离子束发散角可调，匹配工件曲面形状

d. 可配合行星转架实现三维均匀轰击

4. 关键性能参数（源自KRI官方数据表）

参数名称	技术规格
离子源型号	KRI Kaufman KDC 40
放电方式	DC 热离子放电
栅极直径	4 cm Φ
最大离子束流	>120 mA（@1000eV）
离子能量范围	100 - 1200 eV
离子束类型	聚焦、平行、散射（OptiBeam™）
工作气体	Ar, O₂, N₂ 等
气体流量范围	2 - 10 sccm
典型工作压力	< 0.5 mTorr
中和器	灯丝型
配套电源	KSC 1202 控制器
源体尺寸	长度：17.1 cm，直径：9 cm

5. 应用成果与客户价值

工艺效果：

a. 膜层致密化：堆积密度显著提升，折射率接近块体材料

b. 附着力增强：离子清洗去除表面污染层，轰击增强界面结合

c. 环境稳定性：致密膜层吸潮漂移小，通过温湿度、盐雾等环境测试

d. 应力可控：通过调节离子能量可调控薄膜应力状态

e. 低温沉积：室温至100℃低温工艺，适用于热敏感基底

客户收益：

a. 实现大尺寸、异形、热敏感光学元件的低温致密镀膜

b. 薄膜附着力提升，环境测试通率显著提高

c. 面形畸变减小，降低后续装配调整难度

d. 同一台设备可处理多种基底材料，工艺灵活性高

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