Thiết bị phủ chân không chống bay hơi chủ yếu bao gồm buồng chân không và hệ thống bơm chân không. Buồng chân không chứa nguồn bay hơi (tức là bộ gia nhiệt bay hơi), bộ phận giữ chất nền và chất nền, bộ gia nhiệt chất nền và hệ thống xả. Vật liệu phủ được đặt vào nguồn bay hơi trong buồng chân không. Trong điều kiện chân không cao, nguồn bay hơi làm nóng vật liệu, khiến nó bay hơi. Khi đường tự do trung bình của các phân tử hơi vượt quá kích thước tuyến tính của buồng chân không, các nguyên tử và phân tử của hơi sẽ thoát ra khỏi bề mặt của nguồn bay hơi với sự va chạm hoặc cản trở tối thiểu từ các phân tử hoặc nguyên tử khác, cho phép chúng tiếp cận trực tiếp với bề mặt của chất nền. Do nhiệt độ bề mặt thấp hơn, các hạt hơi ngưng tụ trên đó tạo thành màng.
Để cải thiện độ bám dính giữa các phân tử bay hơi và chất nền, chất nền có thể được kích hoạt bằng cách gia nhiệt hoặc làm sạch ion thích hợp. Các quá trình vật lý liên quan đến lớp phủ bay hơi chân không, từ bay hơi và vận chuyển vật liệu đến lắng đọng màng như sau:
(1) Sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để chuyển đổi các dạng năng lượng khác thành nhiệt năng, làm nóng vật liệu màng để gây bay hơi hoặc thăng hoa, tạo ra các hạt khí (nguyên tử, phân tử hoặc nhóm nguyên tử) có năng lượng nhất định (0,1 ~ 0,3 eV);
(2) Các hạt khí rời khỏi bề mặt màng và được vận chuyển đến bề mặt chất nền theo đường tương đối thẳng với va chạm tối thiểu ở tốc độ đáng kể;
(3) Các hạt khí tiếp cận bề mặt chất nền ngưng tụ và tạo mầm, phát triển thành màng mỏng pha rắn;
(4) Các nguyên tử cấu thành màng mỏng sắp xếp lại hoặc hình thành liên kết hóa học.
Bốc hơi gia nhiệt bằng điện trở là phương pháp gia nhiệt đơn giản và được sử dụng phổ biến nhất, thường thích hợp cho các vật liệu phủ có điểm nóng chảy dưới 1500 độ. Thông thường, kim loại có điểm-nóng chảy{3}}cao (W, Mo, Ti, Ta, boron nitrit, v.v.) ở dạng dây hoặc tấm được chế tạo thành nguồn bay hơi có hình dạng thích hợp để nạp vật liệu phủ lên đó. Nhiệt lượng Joule của dòng điện làm tan chảy, bay hơi hoặc thăng hoa vật liệu phủ. Hình dạng của nguồn bay hơi chủ yếu bao gồm hình xoắn ốc nhiều sợi, hình chữ U, hình sin, dạng tấm mỏng, hình thuyền và hình giỏ hình nón.
Đồng thời, phương pháp này yêu cầu vật liệu nguồn bay hơi phải có các đặc tính như nhiệt độ nóng chảy cao, áp suất hơi bão hòa thấp, tính chất hóa học ổn định (không phản ứng hóa học với vật liệu phủ ở nhiệt độ cao), khả năng chịu nhiệt tốt và biến thiên mật độ công suất nhỏ. Một dòng điện lớn được sử dụng để đi qua nguồn bay hơi để làm nóng và làm bay hơi trực tiếp vật liệu phủ hoặc vật liệu phủ được đặt trong nồi nấu kim loại làm bằng than chì hoặc một số oxit kim loại chịu nhiệt độ cao-(chẳng hạn như Al₂O₂, BO) để gia nhiệt và bay hơi gián tiếp.
Thiết bị phủ chân không chống bay hơicó những hạn chế trong việc lắng đọng phim. Kim loại chịu lửa có áp suất hơi thấp nên khó tạo thành màng mỏng; một số nguyên tố dễ dàng tạo thành hợp kim với dây đốt nóng; và rất khó để thu được màng hợp kim có thành phần đồng nhất. Tuy nhiên, bay hơi nhiệt điện trở là phương pháp bay hơi được sử dụng rộng rãi do cấu trúc đơn giản, chi phí thấp và dễ vận hành.
