Для создания эффективных солнечных коллекторов концентрирующего типа требуются селективные поверхности, обладающие стабильностью свойств при высоких температурах (400 - 500° С). Хорошую термическую стабильность до температуры 900° С имеет интерференционное покрытие А12О3- Мо - А12О3 с толщиной слоев ~ 400 А, полученное методом испарения (а$ = 0,85, ет= 0,11 при 500°С) [ 254]. Подходящим способом создания тонких многослойных покрытий является распыление, поскольку в процессе нанесения слоев обеспечивается строгий контроль толщины и однородности слоев.
Путем распыления можно получить тонкие слои из очень многих материалов, что является большим достоинством этого метода. Процесс распыления происходит в вакууме, при этом распыляемый материал переходит в паровую фазу при ионной бомбардировке мишени, состоящей из этого материала. В этом процессе переход распыляемого вещества в паровую фазу обусловлен механическими изменениями, а не химическим или тепловым процессом, так что таким способом можно наносить практически любой материал. Основная проблема при осуществлении процесса распыления - поддержание достаточно эффективной плазмы, чтобы ионизированный поток вещества мог обеспечить получение однородного покрытия при использовании мишени, форма которой повторяет, как правило, форму поверхности подложки. Чтобы покрытие имело одинаковую толщину по всей поверхности, плотность плазмы над поверхностью мишени должна быть одинаковой, причем плазму такой интенсивности необходимо поддерживать в атмосфере аргона, т.е. при достаточно низком давлении, обеспечивающем большую длину свободного пробега распыляемых атомов без сильного рассеяния при столкновениях. Успехи, достигнутые в последнее время при разработке этого метода, позволили существенно повысить скорость нанесения покрытий и увеличить площадь подложек благодаря применению плазмы, заключенной в магнитном поле так называемой магнетронной формы, когда над цилиндрическими или плоскими мишенями поддерживается циркуляция плоских или круговых токов [374]. Магнитное поле не оказывает влияния на параллельную полю составляющую скорости электрона в этом поле. Однако перпендикулярная магнитному полю составляющая скорости электрона начинает круговое движение около магнитных линий поля, если перпендикулярно магнитному полю приложено электрическое поле (рис. 5.13.1,а). В результате электрон движется по спирали перпендикулярно направлениям обоих полей (рис. 5.13.1, б).
Рис. 5.13.1. Плоский (а) и цилиндрический (б) катоды в электромагнитном поле [ 3741.
Рис. 5.13.2. Установка для нанесения трехслойных селективных поглощающих покрытий интерференционного типа на трубчатые секции [254].
1 — вакуумная камера; 2 — камеры загрузки и разгрузки подложек·, 3 — цилиндрический магнетронный источник для распыления второго окисного слоя; 4 — цилиндрический магнетронный источник для распыления металлического слоя; 5 — подложки; 6 — цилиндрический магнетронный источник для распыления первого окисного слоя; 7 — шлюзовые вводы; 8 — подвод реактивного газа; 9— подвод инертного газа; 10 — система откачки.
Были изготовлены многослойные интерференционные покрытия, состоящие из слоев окисла, металла и окисла толщиной 400 λ каждый [254]. Покрытие наносили на внешнюю сторону трубы длиной 0,9 м и диаметром 5 см, предназначенной для фокусирующего солнечного коллектора. Установка для нанесения покрытий показана на рис. 5.13.2 [254]. Значения поглощательной способности относительно солнечного излучения и степени черноты многослойных покрытий структуры окисел - нержавеющая сталь - окисел составляли 0,85 - 0,9 и 0,2 соответственно.
