งานหลักสูตร: การสะสมของสุญญากาศ การทำให้เป็นโลหะแบบสุญญากาศ - คำอธิบายเทคโนโลยี อุปกรณ์ และบทวิจารณ์

หากต้องการเปลี่ยนคุณสมบัติพื้นฐานของโลหะ พลาสติก เซรามิก หรือวัสดุอื่นๆ ก็สามารถดำเนินการกระบวนการทำให้เป็นโลหะได้ การทำให้เป็นโลหะแบบสุญญากาศ– หนึ่งในวิธีการพ่นโลหะที่พบบ่อยที่สุด เนื่องจากพื้นผิวป้องกันถูกสร้างขึ้นด้วยคุณสมบัติบางอย่างที่ผิดปกติสำหรับพื้นผิว มาดูคุณสมบัติของเทคโนโลยีการเคลือบโลหะแบบสุญญากาศกันดีกว่า

กระบวนการทางเทคโนโลยีของการชุบโลหะแบบสุญญากาศ

วิธีการแปรรูปชิ้นส่วนที่ได้รับการพิจารณานั้นใช้มานานแล้ว การทำให้เป็นโลหะแบบสุญญากาศเป็นกระบวนการที่ขึ้นอยู่กับการระเหยและการตกตะกอนของคอนเดนเสทของวัสดุลงบนพื้นผิว ในบรรดาคุณสมบัติของกระบวนการนี้ควรสังเกตประเด็นต่อไปนี้:

1. ความเก่งกาจและ ประสิทธิภาพสูงวิธีการนี้จะกำหนดการกระจายตัวในวงกว้าง กระบวนการทำให้เป็นโลหะสำหรับโพลีเมอร์และวัสดุอื่นๆ คาดว่าจะมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นในอนาคต การพัฒนาวิธีการประมวลผลภายใต้การพิจารณานั้นเกี่ยวข้องกับการปรับปรุงอุปกรณ์ที่ใช้ ดังนั้นการติดตั้งสูญญากาศที่ทันสมัยทำให้ขั้นตอนการทำให้เป็นโลหะของชิ้นส่วนเป็นไปโดยอัตโนมัติปรับปรุงคุณภาพของพื้นผิวที่ได้และลดต้นทุนของผลิตภัณฑ์ที่ได้ อุปสรรคเดียวในการพัฒนาอุตสาหกรรมนี้คือ ราคาสูงอุปกรณ์ที่ทันสมัยและความยากลำบากที่พบในระหว่างการติดตั้ง การใช้งาน และการบำรุงรักษา
2. กระบวนการทางเทคโนโลยีของการทำให้เป็นโลหะแบบสุญญากาศนั้นค่อนข้างซับซ้อน ผลลัพธ์ที่ได้จะสะท้อนให้เห็นในสภาวะของแต่ละขั้นตอน เมื่อวัสดุที่จะกลายเป็นสารเคลือบในอนาคตได้รับความร้อน วัสดุจะผ่านกระบวนการ จำนวนมากการเปลี่ยนแปลง ตัวอย่างคือ ในตอนแรกสารเคลือบจะระเหย จากนั้นเกิดการดูดซับ ตามด้วยการควบแน่นและการตกผลึกเพื่อยึดชั้นบนพื้นผิว
3. คุณภาพของผลลัพธ์ที่ได้รับนั้นได้รับอิทธิพลจากปัจจัยจำนวนมากพอสมควร โดยที่เราสังเกตคุณสมบัติทางเคมีกายภาพของสารตั้งต้นและเงื่อนไขที่คงไว้สำหรับการทำให้เป็นโลหะ
4. การก่อตัวของการเคลือบแบบพ่นในระหว่างการเคลือบโลหะเกิดขึ้นในสองขั้นตอนหลัก: การถ่ายโอนพลังงานและมวลจากแหล่งกำเนิดไปยังพื้นผิวและการกระจายไปทั่วพื้นผิว

การติดตั้งสำหรับการชุบโลหะแบบสุญญากาศ

เทคโนโลยีการทำให้เป็นโลหะแบบสุญญากาศเหมาะสำหรับการแปรรูปมากที่สุด ส่วนต่างๆ- ตัวอย่างก็คือ วัสดุม้วนทำจากพลาสติกหรือพลาสติก

เทคโนโลยีทั่วไปประกอบด้วยหลายขั้นตอนหลัก:

1. การเตรียมชิ้นส่วนสำหรับกระบวนการ ในบรรดาข้อกำหนดสำหรับชิ้นส่วนเราสามารถสังเกตได้ว่าไม่มีขอบคมและพื้นที่ที่ซ่อนอยู่จากการคอนเดนเสทโดยตรง การทำโลหะให้เป็นโลหะแบบสุญญากาศของพลาสติกหรือวัสดุอื่น ๆ จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อรูปร่างของชิ้นงานไม่ซับซ้อนเท่านั้น
2. การล้างไขมันและการอบแห้ง วัสดุบางชนิดอาจมีความชื้นที่ถูกดูดซับจำนวนมาก เช่น โพลีเมอร์ การอบแห้งจะดำเนินการที่อุณหภูมิประมาณ 80 องศาเซลเซียส ระยะเวลาในการถือครองคือ 3 ชั่วโมง การล้างไขมันได้ดำเนินการไปแล้วในห้องสุญญากาศที่ ขั้นตอนการเตรียมการ- เทคโนโลยีการล้างไขมันเกี่ยวข้องกับการคลายม้วนและสัมผัสกับการปล่อยแสง จากผลการศึกษาพบว่า การหลอมในขั้นตอนการเตรียมโพลีเมอร์มีประโยชน์ต่อโครงสร้างของวัสดุที่เป็นปัญหา เนื่องจากตัวบ่งชี้ความเค้นภายในลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ควรทำการเคลือบโลหะแบบม้วนสุญญากาศ ยกเว้นความเป็นไปได้ที่จะเกิดรอยพับในขั้นตอนการเตรียมชิ้นงานเนื่องจากอาจเรียกว่าข้อบกพร่องได้
3. ขั้นตอนการเปิดใช้งานการรักษาพื้นผิว การทำให้เป็นโลหะด้วยสุญญากาศของพลาสติกและวัสดุอื่น ๆ เกี่ยวข้องกับการกระตุ้นพื้นผิว ในกรณีนี้มากที่สุด วิธีการต่างๆการเปิดใช้งานซึ่งการเลือกขึ้นอยู่กับคุณภาพของวัสดุนั้นเอง กระบวนการนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อปรับปรุงการยึดเกาะพื้นผิว
4. การทาสารลงบนพื้นผิว ในกรณีส่วนใหญ่ การทำให้เป็นโลหะในสุญญากาศของอลูมิเนียมหรือโลหะผสมอื่น ๆ เกิดขึ้นโดยใช้วิธีการระเหยแบบต้านทานภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิ เทคโนโลยีการระเหยของทังสเตนมีการใช้งานไม่บ่อยมากนัก เนื่องจากเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่ตัวกลางถึงอุณหภูมิต่ำ ซึ่งส่งผลให้เครื่องระเหยถูกทำลายในเวลาที่สั้นที่สุด
5. ขั้นตอนสุดท้ายเกี่ยวข้องกับการควบคุมคุณภาพของการทำให้เป็นโลหะ หากชั้นที่ใช้มีลักษณะเป็นการตกแต่ง ในกรณีส่วนใหญ่ การควบคุมคุณภาพจะประกอบด้วยการบันทึกคุณสมบัติทางแสง นอกจากนี้ยังให้ความสนใจกับความสม่ำเสมอของการฉีดพ่นความแข็งแรงของการเชื่อมต่อของชั้นพื้นผิวและโครงสร้าง

ผลลัพธ์ของการชุบโลหะแบบสุญญากาศ

เทคโนโลยีการทำให้เป็นโลหะสูญญากาศของพลาสติกและวัสดุอื่น ๆ มีความซับซ้อนในการได้มา พื้นผิวคุณภาพสูงต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขการประมวลผลทั้งหมด

ขอบเขตของการประยุกต์ใช้การทำให้เป็นโลหะแบบสุญญากาศ

เมื่อพิจารณาขอบเขตการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้ เราทราบว่าสามารถใช้เคลือบวัสดุต่อไปนี้ได้:

1. พลาสติก;
2. อลูมิเนียม;
3. โพลีเมอร์ต่างๆ
4. กระจก;
5. เซรามิกส์;
6. โลหะ

การทำให้เป็นโลหะของผลิตภัณฑ์พลาสติกเป็นที่แพร่หลายมากที่สุด นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าด้วยวิธีนี้ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากพลาสติกราคาถูกจะได้รับมากขึ้น ลักษณะที่น่าดึงดูด.

หากคุณต้องการประหยัดการผลิต แต่ในขณะเดียวกันก็มั่นใจได้ในระดับสูง คุณภาพการตกแต่ง, พ่นอลูมิเนียมหรือโลหะอื่นๆ

ตัวอย่างคือการผลิตชิ้นส่วนรถยนต์ที่ใช้ตกแต่งภายใน ผู้ผลิตรถยนต์ในจีนและญี่ปุ่นเริ่มใช้เทคโนโลยีดังกล่าวมานานแล้วเพื่อลดต้นทุนรถยนต์ของตน ในเวลาเดียวกันการใช้การทำให้เป็นโลหะแบบสุญญากาศนั้นไม่เพียงดำเนินการเท่านั้น วัตถุประสงค์ในการตกแต่งเนื่องจากชั้นผิวมีความแข็งแรงสูง ชิ้นส่วนจึงมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นและระดับแรงเสียดทานลดลง อย่างไรก็ตาม การทำให้เป็นโลหะไม่ได้เพิ่มความแข็งแรงของผลิตภัณฑ์โพลีเมอร์ทั้งหมด

เทคโนโลยีนี้ยังใช้ในการผลิตของใช้ในครัวเรือนและเครื่องประดับราคาไม่แพงอีกด้วย การกระจายตัวในวงกว้างนั้นเกิดจากการที่ ชั้นผิวไม่เสื่อมสภาพตลอดระยะเวลาการทำงานที่ยาวนาน เทคโนโลยีการฉีดพ่นที่ใช้ก่อนหน้านี้ไม่ได้มีไว้สำหรับการสร้างสรรค์ การยึดเกาะสูงระหว่างพื้นผิวและการเคลือบตกแต่ง

ข้อดีของการทำให้เป็นโลหะแบบสุญญากาศ

เทคโนโลยีนี้มีข้อดีค่อนข้างมาก:

1. ความเป็นไปได้ของกระบวนการอัตโนมัติ ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ อุปกรณ์ที่ติดตั้งทำให้กระบวนการที่เป็นปัญหาเป็นอัตโนมัติได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ซึ่งช่วยลดโอกาสที่จะเกิดข้อบกพร่องเนื่องจากข้อผิดพลาดของมนุษย์
2. พื้นผิวที่ได้จะมีความสม่ำเสมอซึ่งทำให้มั่นใจได้ถึงรูปลักษณ์ที่น่าดึงดูดและประสิทธิภาพสูงของชิ้นส่วน ตามกฎแล้วหลังจากการทำให้เป็นโลหะแล้ว พื้นผิวของโพลีเมอร์จะมีลักษณะคล้ายกับโลหะขัดเงา
3. หากใช้เทคโนโลยีการพ่น ชั้นผิวสามารถคงอยู่ได้นานหลายปี ขั้นตอนการควบคุมคุณภาพช่วยลดความเป็นไปได้ที่จะเกิดการบิ่นของชั้นที่พ่นบนพื้นผิวหรือการเสียดสีอย่างรวดเร็ว
4. ด้วยวิธีนี้ คุณสามารถให้ผลิตภัณฑ์มีคุณสมบัติที่หลากหลาย: ความต้านทานการกัดกร่อน การนำไฟฟ้า ลดระดับแรงเสียดทาน เพิ่มความแข็งของพื้นผิว ในกรณีส่วนใหญ่ การเคลือบโลหะแบบสุญญากาศจะใช้ในการตกแต่งชิ้นส่วน
5. คุณสมบัติการทำงานพื้นฐานของวัสดุพิมพ์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเลย ในระหว่างขั้นตอนการทำให้แห้ง วัสดุจะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่ไม่นำไปสู่การปรับโครงสร้างใหม่
6. สามารถนำเทคโนโลยีมาประยุกต์ใช้กับ จบขั้นตอนการผลิตชิ้นส่วน ที่ การดำเนินการที่ถูกต้องไม่จำเป็นต้องปรับแต่งชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูปในทุกขั้นตอน

หากเราพิจารณาข้อเสียเราควรสังเกตความซับซ้อนของกระบวนการเปลี่ยนสารที่พ่นจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง สามารถมั่นใจเงื่อนไขที่ต้องการได้เฉพาะระหว่างการติดตั้งเท่านั้น อุปกรณ์พิเศษ- ดังนั้นให้ดำเนินการเคลือบโลหะแบบสุญญากาศด้วยมือของคุณเอง คุณภาพสูงพื้นผิวเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ

โดยสรุปแล้วเราสังเกตได้ว่าแม้แต่ชั้นโลหะก็มีความหนาเพียงเล็กน้อยเท่านั้น เคลือบโพลีเมอร์สามารถให้ความแวววาวของโลหะและการนำไฟฟ้าแก่โพลีเมอร์ เพื่อปกป้องโครงสร้างจากการสัมผัส แสงแดดและการแก่ชราของชั้นบรรยากาศ โดยที่ กำลังสร้างเลเยอร์สามารถมีความหนาได้เพียงไม่กี่เศษส่วนของมิลลิเมตรเนื่องจากน้ำหนักของผลิตภัณฑ์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในทางปฏิบัติ นอกจากนี้การทำให้เป็นโลหะแบบสุญญากาศยังทำให้ได้อย่างสมบูรณ์ วัสดุที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งจะมีความยืดหยุ่นและความเบาตลอดจนคุณสมบัติที่มีอยู่ในโลหะ

ระบบสุญญากาศเป็นองค์ประกอบที่ซับซ้อนที่เชื่อมโยงถึงกันซึ่งรับประกันการสร้างและการบำรุงรักษาสุญญากาศที่กำหนดในปริมาณที่แน่นอน ระบบสุญญากาศทั้งหมดจะถูกแบ่งตามระดับของสุญญากาศ เป็นระบบสุญญากาศต่ำ สูง และสูงพิเศษ

การนำทาง:

นอกจากนี้ระบบสุญญากาศ

ส่วนประกอบหลักของระบบสูญญากาศ:

ปั๊มสุญญากาศหรือการติดตั้งที่ให้การสูบตัวกลางที่เป็นก๊าซ

ท่อเชื่อมต่อส่วนประกอบของระบบสุญญากาศ

ภาชนะ ภาชนะ หรือปริมาตรปิดอื่น ๆ ที่สร้างสุญญากาศ

วาล์วปิดและอุปกรณ์ความปลอดภัยต่างๆ

ระบบเซ็นเซอร์ที่ส่งข้อมูลสถานะของระบบ

ตัวควบคุมที่ให้การควบคุมทั้งระบบตามข้อมูลที่ได้รับจากเซ็นเซอร์

องค์ประกอบบางอย่างที่ระบุไว้ข้างต้นอาจหายไป ทั้งหมดขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะสำหรับระบบ นอกจากนี้ องค์ประกอบบางส่วนหรือทั้งหมดสามารถทำซ้ำได้ เพื่อให้มั่นใจในการบำรุงรักษาสุญญากาศที่กำหนดอย่างต่อเนื่อง ระบบสุญญากาศอัตโนมัติเต็มรูปแบบสามารถเชื่อมต่อโมดูลเพิ่มเติมกับการทำงานได้อย่างอิสระ ควบคุมวาล์วปิด และรักษาระดับสุญญากาศที่ต้องการในปริมาตรที่กำหนดอย่างต่อเนื่อง

แบบร่างของระบบสุญญากาศในแต่ละกรณีได้รับการพัฒนาโดยคำนึงถึงความต้องการของลูกค้าและต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของ NTD สิ่งเหล่านี้เป็นส่วนสำคัญของโครงการ โดยคำนึงถึงตัวแปรทั้งหมด และได้รับการพัฒนาโดยผู้เชี่ยวชาญที่ผ่านการฝึกอบรม

ตัวอย่างคือระบบสูญญากาศทางการแพทย์ การปิดระบบซึ่งอาจเป็นอันตรายถึงชีวิตได้ในระหว่างการผ่าตัด เซ็นเซอร์แต่ละตัวของระบบสุญญากาศประเภทนี้จะต้องทำซ้ำ มักใช้ซ้ำซ้อนกับระบบและ แหล่งจ่ายไฟอัตโนมัติ- ระบบสุญญากาศอัตโนมัติจะรักษาสุญญากาศที่ต้องการโดยการเปิดและปิดปั๊มที่สูบลมออกตามค่าที่เซ็นเซอร์อ่านได้

ระบบสุญญากาศส่วนใหญ่จะใช้สำหรับ:

การสร้างเงื่อนไข ปฏิกริยาเคมีในทางเคมี อุตสาหกรรมน้ำมันและห้องปฏิบัติการวิจัย

การผลิตเลนส์ในด้านทัศนศาสตร์

บรรจุภัณฑ์สุญญากาศของผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรมอาหาร

การไล่ก๊าซที่หลอมละลายในเตาถลุงโลหะ

การประมวลผลแผงวงจรไฟฟ้าในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

สร้างความมั่นใจในการทำงานของอุปกรณ์ดูดเลือดและการผลิตยาบางชนิดในทางการแพทย์

การฉีดพ่นวัสดุที่มีโครงสร้างต่างกันและไม่ผสมกันในอุตสาหกรรมยานยนต์

สร้างสุญญากาศในเครื่องรีดนมของสถานประกอบการทางการเกษตร

อุปกรณ์ระบบสุญญากาศแบ่งออกเป็นวาล์วปิด วาล์วนิรภัย และวาล์วควบคุม วาล์วควบคุมบางประเภทสามารถเปลี่ยนวาล์วปิดได้หากจำเป็น ถึง วาล์วปิดใช้กับสุญญากาศส่วนใหญ่และ เช็ควาล์วมี 2 ​​ตำแหน่ง และให้ตัด (ผ่าน) สภาพแวดล้อมการทำงาน อุปกรณ์ควบคุม และอุปกรณ์ความปลอดภัยเท่านั้น

รูปแบบการทำงานของการติดตั้งสุญญากาศที่ใช้สำหรับการสอนนักเรียน:

การติดตั้งระบบสุญญากาศ (ฉีดพ่น)

การติดตั้งระบบสุญญากาศที่ใช้ในการฉีดพ่นเป็นแบบเป็นระยะ กึ่งต่อเนื่อง และ การกระทำอย่างต่อเนื่อง- สำหรับการประมวลผลชิ้นส่วนจำนวนมากและต่อเนื่อง จะใช้หน่วยสุญญากาศต่อเนื่อง การติดตั้งแบบแบตช์และแบบกึ่งต่อเนื่องอาจมีห้องทำงานที่รับน้ำหนักหลายห้องหรือห้องหนึ่งมีห้องทำงานหลายตำแหน่ง กระบวนการฉีดพ่นสามารถแบ่งได้เป็นหลายขั้นตอน:

• การโหลดชิ้นส่วนและการปิดผนึกห้องทำงาน
• การสร้างสุญญากาศที่จำเป็น
• การระเหยหรือการพ่นวัสดุที่พ่น
• การพ่นด้วยความร้อน

การสะสมสูญญากาศใช้ในการผลิตแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ การย้อมสีกระจกรถยนต์ และการชุบโลหะของพลาสติกบางชนิด โดยทั่วไปแล้วการออกแบบการติดตั้งเครื่องพ่นแบบสุญญากาศจะมีองค์ประกอบดังต่อไปนี้:

• พื้นที่ปิดที่ปิดสนิท (ห้องทำงาน);
• แหล่งที่มาของการระเหยหรือการทำให้เป็นละอองของวัสดุที่พ่น
• ระบบที่สร้างสุญญากาศซึ่งรวมถึงปั๊มและท่อที่มีวาล์วปิด ควบคุม และนิรภัยทั้งหมด
• เซ็นเซอร์ที่เชื่อมต่อกับระบบควบคุมกระบวนการ
• สายพานลำเลียงหรืออุปกรณ์ป้อนอาหารอื่น ๆ
• อุปกรณ์เพิ่มเติม (ตัวกรอง, ตัวจัดการ, ไดรฟ์, หน่วยตัวกรอง)
• การสะสมสูญญากาศสามารถทำได้โดยใช้:
• การสปัตเตอร์แคโทดของวัสดุ ( ไฟฟ้าถูกป้อนเข้ากับแคโทดสปัตเตอร์ และเนื่องจากชิ้นส่วนทำหน้าที่เป็นขั้วบวก วัสดุที่ถูกสปัตเตอร์จึงถูกพ่นลงบนมัน)
• แมกนีตรอนสปัตเตอร์;
• การสปัตเตอร์ไอออนพลาสม่าของแคโทด

เนื่องจากเมื่ออุณหภูมิพื้นผิวของชิ้นงานเพิ่มขึ้น อนุภาคที่ใช้จะถูกปฏิเสธ ดังนั้นการระบายความร้อนที่ได้รับการจัดระเบียบอย่างเหมาะสมจึงมีความสำคัญมาก ชื่อการติดตั้งทั้งหมดขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ที่ใช้สร้างสุญญากาศ ตัวอย่างเช่น การติดตั้งสุญญากาศวงแหวนเหลวหมายถึงการใช้ปั๊มวงแหวนของเหลวเมื่อสูบก๊าซจากห้องทำงาน

มีการติดตั้งสุญญากาศหลายแบบ ซึ่งแตกต่างกันไปในหลักการฉีดพ่น ประเภทของปั๊มสุญญากาศที่ใช้ ระดับของระบบอัตโนมัติ ปริมาตร และองค์ประกอบอื่น ๆ ตัวอย่างเช่น เราสามารถอ้างอิงการติดตั้งระบบสุญญากาศ UV-24S, UV-947, Bulat-3T, UVN-15, Magna 2M, Oratoria-9 และอื่นๆ อีกมากมายที่อิงจากสิ่งเหล่านี้

แผนผังการติดตั้งระบบสุญญากาศสำหรับ แมกนีตรอนสปัตเตอร์โลหะ:

อุปกรณ์สำหรับระบบสุญญากาศ (ฟิตติ้ง หน้าแปลน เซ็นเซอร์)

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดในการออกแบบระบบสุญญากาศคือความซับซ้อนของโครงการและการมีองค์ประกอบที่ไม่จำเป็นมากมาย สิ่งเหล่านี้อาจเป็นเหมือนวาล์วพิเศษที่นำไปสู่พื้นที่เพิ่มเติมสำหรับการปิดผนึก เซ็นเซอร์ในตำแหน่งที่ไม่สะดวกและถูกทำลายอย่างต่อเนื่อง หน้าแปลนที่ติดตั้งในตำแหน่งที่สามารถใช้โครงสร้างที่มั่นคงได้

ผู้ผลิต อุปกรณ์สูญญากาศในกรณีส่วนใหญ่ อุปกรณ์จะผลิตขึ้นเพื่อให้ตรงตามความต้องการของลูกค้าในด้านความสามารถในการผลิต สุญญากาศสูงสุด และความเร็วในการปั๊ม บนระบบที่มีประสิทธิภาพสูง การติดตั้งองค์ประกอบที่ไม่จำเป็นอาจทำให้อุปกรณ์ลดแรงดันและไม่รับประกันการทำงาน อุปกรณ์ความปลอดภัย- ดังนั้นจึงควรคำนึงว่าระบบสุญญากาศที่ออกแบบอย่างไม่เป็นมืออาชีพอาจไม่เพียงแต่ไม่น่าพึงพอใจต่อสภาพการทำงานเท่านั้น แต่ยังเป็นอันตรายต่อบุคลากรปฏิบัติงานอีกด้วย

ข้อต่อทั้งหมดที่ใช้ในการติดตั้งระบบสุญญากาศจะต้องเป็นไปตามสภาวะการทำงานโดยสมบูรณ์และผลิตด้วยเทคโนโลยีที่เหมาะสม การผลิตอุปกรณ์สูญญากาศควรเป็นกิจกรรมหลักขององค์กรที่จัดหาองค์ประกอบทั้งหมดของระบบ

เซ็นเซอร์สูญญากาศสูง:

เทคโนโลยีสุญญากาศ (เทคนิคการสร้างและบำรุงรักษาสุญญากาศ)

เทคโนโลยีสุญญากาศและคอมเพรสเซอร์มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกันหลายประการ บ่อยครั้งที่ผู้ผลิตอุปกรณ์คอมเพรสเซอร์ผลิตระบบสุญญากาศและส่วนประกอบต่างๆ การผลิตเทคโนโลยีสุญญากาศนั้นขึ้นอยู่กับ วิธีการเพิ่มเติมการประมวลผลอุปกรณ์บรรลุการปิดผนึกระบบสูงสุด

เทคโนโลยีในการสร้างและบำรุงรักษาสุญญากาศได้รับการปรับปรุงเมื่อเวลาผ่านไป บน ช่วงเวลานี้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีด้านสุญญากาศทำให้สามารถสร้างสุญญากาศที่สอดคล้องกับสุญญากาศระดับลึกในอวกาศได้

ปั๊มสุญญากาศแนวตั้งและแนวนอน:

ปั๊มสุญญากาศ (ประเภทและการใช้งาน)

ปั๊มสุญญากาศที่ใช้งานมีหลายประเภท แต่ละคนมีข้อดีและข้อเสียซึ่งมีขอบเขตการใช้งานของตัวเอง

ปั๊มน้ำวงแหวนมีชื่อมาจากความจริงที่ว่าสุญญากาศในระบบสุญญากาศนั้นถูกสร้างขึ้นโดยใช้วงแหวนน้ำคงที่ในระนาบการทำงาน เพลาปั๊มถูกชดเชยเพื่อให้ด้านหนึ่งของปั๊มใบพัดผ่านเข้าไปใกล้กับตัวเรือน (โดยไม่ต้องสัมผัส) และด้านตรงข้ามมีระยะห่างจากผนังอย่างมาก

ขณะที่ใบพัดหมุน ใบพัดจะจับของเหลว (น้ำ) แล้วปั่นให้เป็นวงแหวน แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นในกรณีนี้ทำให้ของเหลวร้อนขึ้น ดังนั้นน้ำในวงแหวนจึงถูกแทนที่ด้วยน้ำจืดตลอดเวลา เนื่องจากการดูดแก๊สโดยใช้วงแหวนน้ำ สิ่งปนเปื้อนที่มีฤทธิ์กัดกร่อนส่วนใหญ่ในตัวกลางที่ถูกสูบจะถูกกรองออกและก๊าซสะอาดจะออกมา

ปั๊มดังกล่าวบำรุงรักษาง่ายมาก สูบก๊าซออกอย่างรวดเร็ว ไม่ต้องการมากในแง่ขององค์ประกอบ แต่ไม่สามารถสร้างสุญญากาศลึกซึ่งจำกัดการใช้งานในอุตสาหกรรม

รูปแบบการทำงานของปั๊มวงแหวนเหลว:

โดยที่จุด H แสดงตำแหน่งของแรงอัดสูงสุดของก๊าซที่สูบ (การเชื่อมต่อของท่อทางออก) B คือทางเข้าสู่ปั๊ม K คือวงแหวนน้ำ

ปั๊มใบพัดหมุนจะสูบก๊าซออกโดยใช้เพลาที่มีตำแหน่งเยื้องศูนย์กลางสัมพันธ์กับตัวเรือน เพลามีรูพิเศษสำหรับติดตั้งสปริง ภายใต้การกระทำของสปริง ใบมีดจะถูกกดแนบกับลำตัวอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดห้องที่ปิดสนิทกัน ในขณะที่โรเตอร์หมุน แต่ละห้องจะเปลี่ยนปริมาตรจากต่ำสุด (ในเวลาเดียวกันกับที่ก๊าซในนั้นถูกบีบอัดจนสุด) ไปเป็นสูงสุด (สร้างสุญญากาศ) เพื่อลดแรงเสียดทานระหว่างแผ่นเปลือกโลกและตัวเครื่อง จึงมีการใช้น้ำมันพิเศษ

ขอบเขตการใช้งานมีจำกัด เนื่องจากจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์กรองเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนในก๊าซที่สูบและมีไอน้ำมันอยู่ในก๊าซไอเสีย

รูปแบบการทำงานของปั๊มใบพัดหมุน:

สามารถปั๊มหน้าได้ หลากหลายชนิดตัวอย่างเช่น แผ่นหมุน วงแหวนน้ำ แกนหมุน หน้าที่หลักของปั๊มดังกล่าวคือการสร้างระบบสุญญากาศส่วนหน้า (ก่อนสุญญากาศ) โดยเร็วที่สุดเพื่อให้แน่ใจว่าปั๊มที่ให้สุญญากาศสูงจะทำงานได้ เนื่องจากปั๊มบางรุ่นมีความเร็วปั๊มต่ำภายใต้สภาวะปกติ ความดันบรรยากาศและพวกเขาต้องการสุญญากาศมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อสร้างสุญญากาศลึก

กังหันโมเลกุล การกระจายไอน้ำ-น้ำมัน และปั๊มประเภทอื่น ๆ ถูกนำมาใช้เป็นขั้นตอนที่สองในปั๊มสูบหน้า

รากจะปั๊มออก ส่วนผสมของก๊าซเนื่องจากมีโรเตอร์หมุนพร้อมกันสองตัว โรเตอร์ตัวหนึ่งได้รับการเคลื่อนที่แบบหมุนจากเครื่องยนต์ และอีกตัวหนึ่งขับเคลื่อนด้วยชุดเกียร์ เพื่อให้แน่ใจว่ามีการหมุนแบบซิงโครนัส การออกแบบช่วยให้คุณสร้างได้แม้กระทั่งสุญญากาศสูง แต่ต้องทำความสะอาดก๊าซที่เข้าสู่ห้องทำงานโดยบังคับ

รูปแบบการทำงานของปั๊มรูตแบบ 2-jaw (ตำแหน่ง “a”) และ 3-jaw (ตำแหน่ง “b”)

มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งรัฐมารี

ภาควิชาออกแบบและผลิตอุปกรณ์วิทยุ

การฉีดพ่นแบบสุญญากาศ

หมายเหตุอธิบาย

สำหรับงานหลักสูตรในสาขาวิชา

พื้นฐานของฟิสิกส์โซลิดสเตตและไมโครอิเล็กทรอนิกส์

พัฒนาโดย: นักเรียนของกลุ่ม EVS-31

โคเลสนิคอฟ

ปรึกษาโดย: รองศาสตราจารย์

อิกุมนอฟ วี.เอ็น.

ยอชการ์-โอลา 2003

การแนะนำ

1. การฉีดพ่นสูญญากาศด้วยความร้อน

1.1 การสปัตเตอร์แบบต้านทาน

1.2 การฉีดพ่นแบบเหนี่ยวนำ

1.3 การสปัตเตอร์ลำแสงอิเล็กตรอน

1.4 การสะสมของเลเซอร์

1.5 การพ่นอาร์คไฟฟ้า

2. การสปัตเตอร์โดยการทิ้งระเบิดไอออน

2.1 การสปัตเตอร์แคโทด

2.2 แมกนีตรอนสปัตเตอร์

2.3 สเปรย์ความถี่สูง

2.4 พลาสมาไอออนสปัตเตอร์ในการปล่อยก๊าซที่ไม่ยั่งยืน

3. เทคโนโลยีฟิล์มบางบนพื้นผิวการวางแนว

3.1 กลไกการเจริญเติบโตของเยื่อบุผิวของฟิล์มบาง

3.2 เยื่อบุผิวลำแสงโมเลกุล

บทสรุป

วรรณกรรม

การแนะนำ

ฟิล์มบางที่สะสมในสุญญากาศถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์แบบแยกและวงจรรวม (IC)

การได้รับชั้นฟิล์มบางคุณภาพสูงพร้อมพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าที่สามารถทำซ้ำได้ถือเป็นสิ่งสำคัญที่สุดประการหนึ่ง กระบวนการทางเทคโนโลยีการก่อตัวของโครงสร้างของไดโอดและทรานซิสเตอร์แบบแยกส่วน และองค์ประกอบแอกทีฟและพาสซีฟของไอซี

ดังนั้นความน่าเชื่อถือและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ระดับเทคนิคและ ตัวชี้วัดทางเศรษฐกิจการผลิตของพวกเขา

เทคโนโลยีฟิล์มบางขึ้นอยู่กับกระบวนการและการใช้งานทางกายภาพและเคมีที่ซับซ้อน โลหะต่างๆและไดอิเล็กทริก ดังนั้น ตัวต้านทานแบบฟิล์มบาง อิเล็กโทรดคาปาซิเตอร์ และการเชื่อมต่อระหว่างกันจึงเกิดขึ้นจากการสะสมของฟิล์มโลหะ และฉนวนระหว่างชั้น และ เคลือบป้องกัน– อิเล็กทริก

ขั้นตอนสำคัญคือการควบคุมพารามิเตอร์ของฟิล์มบาง (ความเร็วของการสะสมความหนาและความสม่ำเสมอของฟิล์มความต้านทานพื้นผิว) ซึ่งดำเนินการโดยใช้เครื่องมือพิเศษเช่นเดียวกับการแสดงแต่ละบุคคล การดำเนินงานทางเทคโนโลยีและเมื่อเสร็จสิ้นกระบวนการทั้งหมดแล้ว

วิธีการสปัตเตอร์ไอออนพลาสมาและแมกนีตรอนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในไมโครอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ ความเร็วสูงการสปัตเตอร์และพลังงานของอะตอมที่ตกกระทบบนพื้นผิวในระหว่างกระบวนการสะสมทำให้สามารถใช้วิธีการเหล่านี้เพื่อให้ได้ฟิล์ม ขององค์ประกอบต่างๆและโครงสร้าง และโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ epitaxy ที่อุณหภูมิต่ำ

ปัจจุบันมีการจ่ายความสนใจอย่างมากให้กับการวิจัยในสาขานี้

จุดประสงค์นี้ งานหลักสูตรเป็นการทบทวนวิธีการเบื้องต้นในการพ่นและพ่นในสุญญากาศ กระบวนการทางกายภาพและเคมีตลอดจนคำอธิบายและการทำงานของการติดตั้งที่ใช้ในวิธีการเหล่านี้

กระบวนการในการติดฟิล์มบางในสุญญากาศประกอบด้วยการสร้าง (สร้าง) การไหลของอนุภาคที่พุ่งตรงไปยังซับสเตรตที่กำลังประมวลผล และความเข้มข้นที่ตามมาเพื่อสร้างชั้นฟิล์มบาง ๆ บนพื้นผิวที่จะเคลือบ

เพื่อปรับเปลี่ยนคุณสมบัติพื้นผิว แข็งใช้โหมดการบำบัดด้วยไอออนต่างๆ กระบวนการอันตรกิริยาของลำไอออนกับพื้นผิวจะลดลงตามการเกิดกระบวนการทางกายภาพที่สัมพันธ์กัน ได้แก่ การควบแน่น การสปัตเตอร์ และการทะลุผ่าน ความชุกของผลกระทบทางกายภาพอย่างใดอย่างหนึ่งถูกกำหนดโดยพลังงาน E 1 ของไอออนที่ทิ้งระเบิดเป็นหลัก ที่ E 1 =10-100 eV การควบแน่นจะมีผลเหนือกว่าการสปัตเตอร์ ดังนั้นจึงเกิดการสะสมตัวของสารเคลือบ เมื่อพลังงานไอออนเพิ่มขึ้นเป็น 10 4 eV กระบวนการสปัตเตอร์จะเริ่มมีอิทธิพลเหนือการนำไอออนเข้าสู่โลหะไปพร้อมกัน พลังงานที่เพิ่มขึ้นอีกของการระดมยิงไอออน (E 1 >10 4 eV) ส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์การสปัตเตอร์ลดลง และการสร้างโหมดการฝังไอออน (การเติมไอออน)

กระบวนการทางเทคโนโลยีของการเคลือบฟิล์มบางในสุญญากาศประกอบด้วย 3 ขั้นตอนหลัก:

การสร้างกระแสอนุภาคของสารที่สะสม

การถ่ายโอนอนุภาคในพื้นที่ทำให้บริสุทธิ์จากแหล่งกำเนิดไปยังสารตั้งต้น

การสะสมของอนุภาคเมื่อไปถึงพื้นผิว

วิธีการเคลือบสูญญากาศมี 2 วิธี ซึ่งต่างกันในกลไกในการสร้างการไหลของอนุภาคที่สะสมอยู่: การพ่นด้วยความร้อนและการสปัตเตอร์ของวัสดุโดยการทิ้งระเบิดด้วยไอออน อนุภาคที่ระเหยและสปัตเตอร์จะถูกถ่ายโอนไปยังซับสเตรตผ่านสภาพแวดล้อมสุญญากาศ (หรือบรรยากาศ) ก๊าซที่เกิดปฏิกิริยาจึงเข้าสู่ปฏิกิริยาพลาสมาเคมี) เพื่อเพิ่มระดับไอออไนซ์ของการไหลของสารที่สะสมสามารถนำแหล่งพิเศษของอนุภาคที่มีประจุ (เช่นแคโทดร้อน) หรือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเข้าไปในห้องสุญญากาศได้ การเร่งความเร็วเพิ่มเติมของการเคลื่อนที่ของไอออนไปยังพื้นผิวที่ผ่านการบำบัดสามารถทำได้โดยการใช้แรงดันไฟฟ้าลบกับมัน

ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับแต่ละวิธีการเหล่านี้คือความสามารถในการทำซ้ำของคุณสมบัติและพารามิเตอร์ของฟิล์มที่ได้ และรับประกันการยึดเกาะที่เชื่อถือได้ของฟิล์มกับซับสเตรตและฟิล์มอื่นๆ

เพื่อให้เข้าใจปรากฏการณ์ทางกายภาพที่เกิดขึ้นเมื่อฟิล์มบางสะสมอยู่ในสุญญากาศ จำเป็นต้องรู้ว่ากระบวนการเจริญเติบโตของฟิล์มบนพื้นผิวประกอบด้วยสองขั้นตอน: ขั้นแรกและขั้นสุดท้าย ให้เราพิจารณาว่าอนุภาคที่สะสมมีปฏิกิริยาอย่างไรในพื้นที่สุญญากาศและบนพื้นผิว

อนุภาคของสสารที่ออกจากพื้นผิวของแหล่งกำเนิดจะเคลื่อนที่ผ่านพื้นที่สุญญากาศ (ทำให้เป็นอนุภาค) ด้วยความเร็วสูง (ประมาณร้อยหรือหลายพันเมตรต่อวินาที) ไปยังพื้นผิวและไปถึงพื้นผิว ทำให้เป็นส่วนหนึ่งของพลังงาน เมื่อชนกัน ยิ่งอุณหภูมิของพื้นผิวสูงขึ้น สัดส่วนของพลังงานที่ถูกถ่ายโอนก็จะยิ่งต่ำลง

ในขณะที่ยังคงรักษาพลังงานส่วนเกินไว้ อนุภาคของสสารก็สามารถเคลื่อนที่ (เคลื่อนที่) ไปตามพื้นผิวของสารตั้งต้นได้ เมื่อเคลื่อนที่ไปตามพื้นผิว อนุภาคจะค่อยๆ สูญเสียพลังงานส่วนเกิน ส่งผลให้มีความสมดุลทางความร้อนกับซับสเตรต และอาจเกิดสิ่งต่อไปนี้ได้ หากอนุภาคสูญเสียพลังงานส่วนเกินไปพร้อมกัน อนุภาคจะเกาะติดกับซับสเตรต (ควบแน่น) เมื่อพบกับอนุภาคที่กำลังเคลื่อนที่อีกตัวหนึ่ง (หรือกลุ่มของอนุภาค) บนเส้นทางการเคลื่อนที่ มันจะเข้าสู่พันธะอันแข็งแกร่ง (โลหะ) กับมัน ทำให้เกิดเป็นสองเท่าที่ถูกดูดซับ ด้วยการเชื่อมโยงที่ใหญ่เพียงพอ อนุภาคดังกล่าวจะสูญเสียความสามารถในการเคลื่อนย้ายโดยสิ้นเชิงและถูกตรึงไว้บนซับสเตรต และกลายเป็นศูนย์กลางการตกผลึก

รอบๆ ศูนย์การตกผลึกแต่ละแห่ง ผลึกจะเติบโต ซึ่งต่อมาจะเติบโตร่วมกันและก่อตัวเป็นฟิล์มต่อเนื่องกัน การเติบโตของผลึกเกิดขึ้นทั้งจากการที่อนุภาคเคลื่อนที่ผ่านพื้นผิว และเป็นผลจากการสะสมของอนุภาคโดยตรงบนพื้นผิวของผลึก นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่ doublets จะก่อตัวขึ้นในพื้นที่สุญญากาศเมื่ออนุภาคสองตัวชนกัน ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะถูกดูดซับบนพื้นผิว

การก่อตัวของภาพยนตร์ต่อเนื่องสิ้นสุดลง ขั้นแรกกระบวนการ. ตั้งแต่วินาทีนี้เป็นต้นไป คุณภาพของพื้นผิวของพื้นผิวจะไม่ส่งผลต่อคุณสมบัติของฟิล์มที่ใช้ ระยะเริ่มแรกจึงมี สำคัญในรูปแบบของพวกเขา ในขั้นตอนสุดท้าย ฟิล์มจะมีความหนาตามที่ต้องการ

ภายใต้สภาวะคงที่อื่นๆ การเพิ่มอุณหภูมิของพื้นผิวจะเพิ่มพลังงาน เช่น การเคลื่อนที่ของโมเลกุลที่ถูกดูดซับ ซึ่งเพิ่มความน่าจะเป็นที่จะพบกับโมเลกุลที่โยกย้าย และนำไปสู่การก่อตัวของฟิล์มที่มีโครงสร้างผลึกหยาบ นอกจากนี้ เมื่อความหนาแน่นของลำแสงตกกระทบเพิ่มขึ้น ความน่าจะเป็นของการก่อตัวของดับเบิ้ลและแม้แต่หมู่โพลีอะตอมมิกก็จะเพิ่มขึ้น ในขณะเดียวกัน การเพิ่มจำนวนศูนย์การตกผลึกจะช่วยส่งเสริมการก่อตัวของฟิล์มที่มีโครงสร้างผลึกละเอียด

สถานะของก๊าซที่ทำให้บริสุทธิ์ ได้แก่ สถานะที่ความดันก๊าซในปริมาตรปิดและปิดผนึกอยู่ต่ำกว่าความดันบรรยากาศเรียกว่าสุญญากาศ

เทคโนโลยีสุญญากาศใช้เวลา สถานที่สำคัญในการผลิตโครงสร้าง IC แบบฟิล์ม ในการสร้างสุญญากาศในห้องทำงานจะต้องสูบก๊าซออกจากห้องทำงาน ไม่สามารถบรรลุสุญญากาศในอุดมคติได้ แต่ต้องอยู่ในห้องทำงานที่มีการอพยพ การติดตั้งทางเทคโนโลยีจะมีก๊าซตกค้างอยู่จำนวนหนึ่งเสมอ ซึ่งจะเป็นตัวกำหนดความดันในห้องอพยพ (ความลึกหรือระดับสุญญากาศ)

สาระสำคัญของกระบวนการติดฟิล์มบางนี้คือการให้ความร้อนแก่สารในสุญญากาศจนถึงอุณหภูมิที่พลังงานจลน์ของอะตอมและโมเลกุลของสารซึ่งเพิ่มขึ้นตามความร้อนจะเพียงพอสำหรับการแยกตัวออกจากพื้นผิวและการกระจายตัวใน พื้นที่โดยรอบ สิ่งนี้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิซึ่งความดันของไอระเหยของสารนั้นเกินความดันของก๊าซที่เหลือหลายขนาด ในกรณีนี้ การไหลของอะตอมจะแพร่กระจายเป็นเส้นตรง และเมื่อชนกับพื้นผิว อะตอมจะระเหยและโมเลกุลจะควบแน่นกับมัน

กระบวนการระเหยจะดำเนินการตามรูปแบบปกติ: เฟสของแข็ง - เฟสของเหลว - สถานะก๊าซ สารบางชนิด (แมกนีเซียม แคดเมียม สังกะสี ฯลฯ) จะผ่านเข้าสู่สถานะก๊าซ โดยผ่านสถานะของเหลว กระบวนการนี้เรียกว่าการระเหิด

องค์ประกอบหลักของการติดตั้งการสะสมสูญญากาศซึ่งเป็นแผนภาพแบบง่ายที่แสดงในรูปที่ 1 ได้แก่: 1 - ฝาสุญญากาศทำจาก ของสแตนเลส- 2 - แดมเปอร์; 3 - ท่อสำหรับทำน้ำร้อนหรือทำความเย็นฝากระโปรง; 4 - วาล์วเข็มสำหรับป้อน อากาศในชั้นบรรยากาศเข้าไปในกล้อง 5 - เครื่องทำความร้อนพื้นผิว; 6 - ที่ยึดวัสดุพิมพ์พร้อมวัสดุพิมพ์ที่สามารถวางลายฉลุได้ 7 - ปะเก็นซีลทำจากยางสุญญากาศ 8 - เครื่องระเหยที่มีสารวางอยู่และเครื่องทำความร้อน (ลำแสงต้านทานหรืออิเล็กตรอน)

สวัสดีเพื่อน.

เรื่องราวเริ่มต้นเร็วขึ้นเล็กน้อย ตอนที่เรามีห้องสุญญากาศ เส้นทางของเธอมาหาเราไม่ได้ใกล้กันและสามารถอธิบายได้ในอีกเรื่องหนึ่ง แต่อย่างที่พวกเขาพูดกันว่าเป็น "เรื่องราวที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง" ฉันจะบอกเพียงว่าก่อนหน้านี้มันก่อให้เกิดประโยชน์บางอย่างแก่ผู้คนในห้องปฏิบัติการแห่งหนึ่งของมหาวิทยาลัย Gottingen

สิ่งแรกที่เราเริ่มใช้ห้องสุญญากาศคือการทดสอบวิธีการสะสมความร้อนของโลหะลงบนพื้นผิว วิธีการนี้ง่ายและเก่าแก่ที่สุดในโลก เป้าหมายที่เป็นโลหะสปัตเตอร์ เช่น เงิน ถูกวางไว้ในเบ้าหลอมโมลิบดีนัม วางไว้รอบๆ องค์ประกอบความร้อน- เราใช้ลวดโลหะผสมทังสเตนรีเนียมซึ่งพันเป็นเกลียว

อุปกรณ์สเปรย์ความร้อนที่สมบูรณ์มีลักษณะดังนี้:

อุปกรณ์สำหรับการพ่นโลหะด้วยความร้อน ก. ล้อม ( หน้าจอป้องกันและวาล์วจะถูกถอดออก) ชื่อ: 1 – ถ้วยใส่ตัวอย่าง, 2 – องค์ประกอบความร้อน, 3 – ท่อไอน้ำ, 4 – ตะกั่วปัจจุบัน, 5 – เทอร์โมคัปเปิล, 6 – กรอบตัวอย่าง

หลังจากกระแสไหลผ่าน (ไหลเข้าไปในห้องสุญญากาศผ่านสายนำที่ปิดสนิท) เกลียวจะร้อนขึ้น ทำให้เรือร้อนขึ้น ซึ่งวัสดุเป้าหมายก็ร้อนขึ้นและระเหยไปด้วย กลุ่มไอโลหะลอยขึ้นมาผ่านแนวไอน้ำและห่อหุ้มร่างกายที่ต้องติดฟิล์มโลหะไว้

วิธีการนั้นง่ายและดี แต่ก็มีข้อเสียเช่นกัน: ใช้พลังงานสูง เป็นการยากที่จะระบุตำแหน่งพื้นผิว (ตัว) ในเมฆไอที่ต้องสะสมฟิล์ม การยึดเกาะก็ไม่ได้ดีที่สุดเช่นกัน นำไปใช้กับ วัสดุที่แตกต่างกันรวมถึงโลหะ แก้ว พลาสติก ฯลฯ มีวัตถุประสงค์เพื่อการวิจัยเป็นหลัก เนื่องจากเราเพิ่งเชี่ยวชาญอุปกรณ์สุญญากาศ

ตอนนี้ถึงคราวที่จะพูดถึงระบบสุญญากาศแล้ว เราทำการทดลองในห้องสุญญากาศที่ติดตั้งไว้ ระบบสูญญากาศประกอบด้วยปั๊มสูบหน้าแบบหมุนและปั๊มเทอร์โบโมเลกุลและให้แรงดันตกค้าง 9.5 10 -6 - 1.2 10 -5 มม. ปรอท
หากมองแวบแรกดูเหมือนว่ามันไม่ซับซ้อนแสดงว่าแท้จริงแล้วมันไม่ใช่ ขั้นแรก ตัวห้องจะต้องมีความหนาแน่นเพียงพอเพื่อรักษาระดับสุญญากาศที่สูง ซึ่งทำได้โดยการปิดผนึกหน้าแปลนและช่องเปิดที่ใช้งานได้ทั้งหมด โดยหลักการแล้วหน้าแปลนฝาครอบด้านบนและด้านล่างมีซีลยางเหมือนกันกับรูที่เล็กที่สุดสำหรับติดตั้งหน้าต่าง เซ็นเซอร์ อุปกรณ์ ต่อมรับแรงดัน และฝาครอบหน้าแปลนอื่นๆ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่ามากเท่านั้น ตัวอย่างเช่นเพื่อปิดผนึกรูดังกล่าวอย่างน่าเชื่อถือ

ต้องมีหน้าแปลน ปะเก็น และฮาร์ดแวร์ตามที่แสดงในภาพนี้

เซ็นเซอร์นี้จะวัดสุญญากาศในห้องเพาะเลี้ยง สัญญาณจากสุญญากาศจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์ที่แสดงระดับสุญญากาศสูง

บรรลุสุญญากาศตามระดับที่ต้องการ (เช่น 10-5 mmHg) ดังนี้ ขั้นแรก สุญญากาศต่ำจะถูกปั๊มออกด้วยปั๊มสุญญากาศส่วนหน้าไปที่ระดับ 10-2 เมื่อถึงระดับนี้ ปั๊มสุญญากาศสูง (เทอร์โบโมเลกุล) จะเปิดขึ้น โดยโรเตอร์สามารถหมุนได้ที่ความเร็ว 40,000 รอบต่อนาที ในเวลาเดียวกัน ปั๊มสุญญากาศส่วนหน้ายังคงทำงานต่อไป โดยจะสูบแรงดันออกจากตัวปั๊มเทอร์โบโมเลกุลเอง ส่วนหลังเป็นหน่วยที่ค่อนข้างไม่แน่นอนและการออกแบบ "บาง" ของมันมีบทบาทบางอย่างในเรื่องนี้ เราใช้ปั๊มเทอร์โบโมเลกุลของญี่ปุ่นจากสุญญากาศโอซาก้า

ขอแนะนำให้ปล่อยอากาศโดยให้ไอน้ำมันถูกสูบออกจากห้องสู่ชั้นบรรยากาศ เนื่องจากหยดน้ำมันละเอียดสามารถ "กระเด็น" ไปทั่วทั้งห้องได้

หลังจากที่ค้นพบระบบสุญญากาศและทำงานเกี่ยวกับการสปัตเตอร์ด้วยความร้อนแล้ว เราจึงตัดสินใจลองใช้วิธีอื่นในการสะสมฟิล์ม - แมกนีตรอน เรามีประสบการณ์อันยาวนานในการสื่อสารกับห้องปฏิบัติการขนาดใหญ่แห่งหนึ่ง ซึ่งใช้การเคลือบนาโนเชิงฟังก์ชันสำหรับการพัฒนาบางส่วนของเราโดยใช้วิธีแมกนีตรอนสปัตเตอร์ นอกจากนี้ เรามีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับบางแผนกของ MEPhI, MVTU และมหาวิทยาลัยอื่นๆ ซึ่งช่วยให้เราเชี่ยวชาญในเทคโนโลยีนี้ด้วย

แต่เมื่อเวลาผ่านไป เราต้องการใช้ความเป็นไปได้เพิ่มเติมจากห้องสุญญากาศ

ไม่นานเราก็มีแมกนีตรอนขนาดเล็ก ซึ่งเราตัดสินใจนำไปปรับใช้สำหรับการสะสมของฟิล์ม

เป็นวิธีการสุญญากาศแมกนีตรอนในการสะสมฟิล์มโลหะบางและเซรามิกซึ่งถือว่าเป็นหนึ่งในวิธีการที่มีประสิทธิผล ประหยัด และใช้งานง่ายที่สุดในบรรดาวิธีการทั้งหมด วิธีการทางกายภาพสปัตเตอร์: การระเหยด้วยความร้อน, แมกนีตรอน, ไอออน, เลเซอร์, ลำอิเล็กตรอน ติดตั้งแมกนีตรอนไว้ในหน้าแปลนด้านใดด้านหนึ่งตามความสะดวกในการใช้งาน อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ยังไม่เพียงพอสำหรับการสปัตเตอร์ เนื่องจากต้องใช้แรงดันไฟฟ้า น้ำหล่อเย็น และก๊าซเพื่อให้แน่ใจว่าพลาสมาจะติดไฟ

ทัศนศึกษาเชิงทฤษฎี

อย่างง่ายแมกนีตรอนได้รับการออกแบบดังนี้ บนฐานซึ่งทำหน้าที่เป็นวงจรแม่เหล็กด้วย จะมีแม่เหล็กแรงสูงวางอยู่ซึ่งก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กแรงสูง ในทางกลับกัน แม่เหล็กจะปิด แผ่นเหล็กซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งที่มาของวัสดุสปัตเตอร์และเรียกว่าเป้าหมาย ศักยภาพถูกนำไปใช้กับแมกนีตรอนและตัวเรือน ห้องสุญญากาศ- โลก. ความต่างศักย์เกิดขึ้นระหว่างแมกนีตรอนและตัวกล้องในบรรยากาศที่หายากและ สนามแม่เหล็กนำไปสู่สิ่งต่อไปนี้ อะตอมของอาร์กอนก๊าซที่ก่อตัวเป็นพลาสมาจะขึ้นอยู่กับการกระทำของแม่เหล็กและ สนามไฟฟ้าและแตกตัวเป็นไอออนภายใต้การกระทำของพวกมัน อิเล็กตรอนที่หนีออกมาจะถูกดึงดูดเข้าสู่ตัวกล้อง ไอออนบวกจะถูกดึงดูดไปที่เป้าหมายแมกนีตรอนและถูกเร่งภายใต้การกระทำของเส้นสนามแม่เหล็ก กระทบกับเป้าหมาย และทำให้อนุภาคหลุดออกมา มันบินออกไปในมุมตรงข้ามกับมุมที่ไอออนของอะตอมอาร์กอนกระทบกับเป้าหมาย อนุภาคโลหะบินจากเป้าหมายไปยังซับสเตรตที่อยู่ตรงข้าม ซึ่งสามารถทำจากวัสดุอะไรก็ได้

เพื่อนมหาวิทยาลัยของเราได้สร้างแหล่งจ่ายไฟ DC สำหรับแมกนีตรอนนี้ด้วยกำลังประมาณ 500 วัตต์

นอกจากนี้เรายังสร้างระบบฉีดแก๊สสำหรับก๊าซอาร์กอนที่ก่อตัวเป็นพลาสมาอีกด้วย

ในการวางวัตถุที่จะพ่นฟิล์ม เราได้สร้างอุปกรณ์ดังต่อไปนี้ ฝาครอบห้องเพาะเลี้ยงมีรูเทคโนโลยีสำหรับติดตั้งอุปกรณ์ต่างๆ ได้ เช่น ซีลกำลังไฟฟ้า ซีลกันความเคลื่อนไหว หน้าต่างโปร่งใส เซ็นเซอร์ ฯลฯ เราติดตั้งซีลกันแรงดันสำหรับเพลาหมุนในรูใดรูหนึ่งเหล่านี้ ภายนอกกล้อง เราใช้การหมุนกับเพลานี้จากมอเตอร์ไฟฟ้าขนาดเล็ก ด้วยการตั้งค่าความเร็วในการหมุนของดรัมไว้ที่ประมาณ 2-5 เฮิรตซ์ เราจึงได้การใช้ฟิล์มที่สม่ำเสมอรอบเส้นรอบวงของดรัม

จากด้านล่างคือ ภายในห้องนี้ เราได้ติดตะกร้าโลหะน้ำหนักเบาไว้กับด้าม ซึ่งคุณสามารถแขวนสิ่งของต่างๆ ได้ ในร้านจำหน่ายอุปกรณ์สำนักงานกลองมาตรฐานดังกล่าวขายเป็นตะกร้าขยะและมีราคาประมาณ 100 รูเบิล

ตอนนี้เรามีเกือบทุกอย่างที่จำเป็นสำหรับการสะสมฟิล์มในสต็อก เราใช้เป็นเป้าหมาย ดังต่อไปนี้โลหะ: ทองแดง, ไทเทเนียม, สแตนเลส, อลูมิเนียม, โลหะผสมทองแดง-โครเมียม

และพวกเขาก็เริ่มสะสมฝุ่น ผ่านหน้าต่างโปร่งใสเข้าไปในห้อง ทำให้สามารถสังเกตการเรืองแสงของพลาสมาบนพื้นผิวของเป้าหมายแมกนีตรอนได้ นี่คือวิธีที่เราควบคุมโมเมนต์การจุดไฟของพลาสมาและความเข้มของการสปัตเตอร์ "ด้วยตา"

วิธีการควบคุมความหนาของสารเคลือบนั้นถูกประดิษฐ์ขึ้นค่อนข้างง่าย ฟอยล์ชิ้นเดียวกันที่มีพื้นที่ผิวที่วัดได้ถูกวางบนถังและวัดมวลก่อนและหลังการพ่น เมื่อทราบความหนาแน่นของโลหะที่พ่นแล้ว จึงสามารถคำนวณความหนาของสารเคลือบที่ใช้ได้อย่างง่ายดาย ความหนาของสารเคลือบถูกปรับโดยการเปลี่ยนเวลาการสะสมหรือโดยการปรับแรงดันไฟฟ้าบนแหล่งพลังงานแมกนีตรอน ภาพนี้แสดงเครื่องชั่งที่มีความแม่นยำซึ่งช่วยให้คุณวัดมวลของตัวอย่างได้อย่างแม่นยำถึงหนึ่งในพันของกรัม

เรานำไปใช้กับวัสดุต่างๆ เช่น ไม้ โลหะ ฟอยล์ พลาสติก กระดาษ ฟิล์มพลาสติก ผ้า หรือพูดสั้นๆ ก็คือกับทุกสิ่งที่สามารถวางในห้องเพาะเลี้ยงและติดกับถังซักได้ เรามุ่งเน้นไปที่การได้รับเอฟเฟกต์การตกแต่งเป็นหลัก - การเปลี่ยนสีหรือการรับรู้สัมผัสของพื้นผิว ตัวอย่างอินทรีย์และอนินทรีย์เหล่านี้แสดงความแตกต่างของสีก่อนและหลังการใช้ฟิล์มโลหะชนิดต่างๆ

ความแตกต่างของสีก่อนและหลังการพ่นจะมองเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นบนผ้าและฟิล์ม นี่คือชิ้นส่วนที่ถูกต้องของปกติ ฟิล์มโพลีเอทิลีน– ไม่ได้พ่น แต่ด้านซ้ายหุ้มด้วยชั้นทองแดง

ผลกระทบอีกอย่างหนึ่งที่สามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ ได้ก็คือค่าการนำไฟฟ้าของฟิล์มบางบนพื้นผิว ภาพนี้แสดงความต้านทานของกระดาษแผ่นหนึ่ง (เป็นโอห์ม) ซึ่งใช้ฟิล์มไทเทเนียมที่มีความหนามากกว่าไมครอนเล็กน้อย

สำหรับ การพัฒนาต่อไปเราได้เลือกหลายทิศทาง หนึ่งในนั้นคือการปรับปรุงประสิทธิภาพการสะสมฟิล์มโดยใช้แมกนีตรอน เราจะ "ลองเสี่ยง" ในการพัฒนาและผลิตแมกนีตรอนที่ทรงพลังยิ่งกว่ากล้องและมีกำลังมากกว่าที่แสดงในบทความนี้ถึง 2 เท่า นอกจากนี้ เรายังต้องการทดสอบเทคโนโลยีของการสปัตเตอร์แบบปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น เมื่อออกซิเจนหรือไนโตรเจนถูกจ่ายเข้าไปในห้องร่วมกับอาร์กอนก๊าซที่ก่อตัวเป็นพลาสมา และในระหว่างการสปัตเตอร์ฟิล์ม จะไม่เกิดฟิล์มโลหะบริสุทธิ์บนพื้นผิวของสารตั้งต้น แต่เป็นออกไซด์หรือไนไตรด์ซึ่งมีคุณสมบัติหลากหลายกว่าฟิล์มโลหะบริสุทธิ์

การพ่นสุญญากาศ – หลักการทำงานและเทคโนโลยีการพ่นพลาสมาสุญญากาศ วิธีการสะสมสูญญากาศที่พบบ่อยที่สุด การสปัตเตอร์สูญญากาศไอออนและหลักการทำงานของมัน กระบวนการสะสมอะลูมิเนียมแบบสุญญากาศและประสิทธิผล คุณสมบัติหลักของการสะสมของโลหะในสุญญากาศและความแตกต่างจากการสะสมของโลหะในพลาสมาของไอออนในสุญญากาศ คุณสามารถจ่ายค่าติดตั้งระบบสุญญากาศในราคาต่ำได้ที่ไหน?

การสะสมสูญญากาศเป็นกระบวนการที่องค์กรสมัยใหม่ส่วนใหญ่ต้องการในขั้นตอนนี้ วิธีนี้มักใช้ในอุตสาหกรรมที่ผลิตผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินงานต่อไป

ซึ่งอาจเป็นได้ทั้งอุปกรณ์ทั่วไปหรือผลิตภัณฑ์ทางทันตกรรมซึ่งต้องใช้กระบวนการสะสมสูญญากาศด้วย ไม่ว่าจะฟังดูแปลกแค่ไหน อุตสาหกรรมการแพทย์ก็เป็นหนึ่งในสาขาที่กระบวนการสะสมสูญญากาศถูกใช้บ่อยที่สุด สามารถใช้ในอุตสาหกรรมนี้ได้ทั้งการปรับปรุงคุณสมบัติของอุปกรณ์ในการทำงานและเป็นสารเคลือบ วัสดุต่างๆหรือสินค้า.

การติดตั้งการสะสมสูญญากาศเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของกระบวนการนี้ ไม่กี่คนที่โต้แย้งกับข้อเท็จจริงที่ว่าการติดตั้งการสะสมสูญญากาศนี่แหละที่ทำให้กระบวนการนี้ดำเนินการได้ และดำเนินการได้ค่อนข้างรวดเร็ว หลักการทำงานของการติดตั้งนั้นง่ายที่สุด ในขั้นต้น สถานะของการทำให้บริสุทธิ์ปฐมภูมิจะถูกสร้างขึ้นภายในระบบดังกล่าว ซึ่งช่วยให้ผงผลึกถูกแปลงเป็นส่วนผสมพิเศษ ซึ่งสามารถนำไปใช้กับ การเคลือบที่แตกต่างกัน- นอกจากนี้ ระดับความดันภายในการติดตั้งยังเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของสุญญากาศภายในระบบ ต่อไป สุญญากาศจะสร้างกระบวนการพ่นสเปรย์ซึ่งจะเกาะตัวทันที วัสดุที่เหมาะสมซึ่งจะคล้อยตามการประมวลผลดังกล่าว

อีกมาก คำถามสำคัญคือความน่าเชื่อถือของกระบวนการ เมื่อพิจารณาจากการออกแบบและหลักการทำงานของการติดตั้งดังกล่าวมันไม่ยากที่จะเข้าใจว่าพวกมันถูกสร้างขึ้นมาและคิดให้มากที่สุด แต่เราไม่สามารถยกเว้นความเป็นไปได้ที่อุปกรณ์ดังกล่าวจะพังได้ แต่ถึงแม้สถานการณ์นี้จะกลายเป็นเรื่องยากเพราะอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถซ่อมแซมได้และซ่อมค่อนข้างง่าย

วิธีการสะสมสูญญากาศ

เมื่อพิจารณาถึงความจริงที่ว่า ตลาดสมัยใหม่รวมถึง เป็นจำนวนมากอุตสาหกรรมต่างๆ จึงตัดสินใจทำหลายวิธีในการสะสมสุญญากาศในคราวเดียว พวกมันทั้งหมดมีเอกลักษณ์และทำงานตามอัลกอริธึมที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

ตอนนี้เราจะดูวิธีการสะสมสุญญากาศที่พบบ่อยที่สุด:

• การสปัตเตอร์พลาสมาไอออนสุญญากาศ
• การพ่นพลาสมาแบบสุญญากาศ
• การสปัตเตอร์ไอออนสุญญากาศ

การฉีดพ่นเหล่านี้เป็นสามประเภทที่ใช้กันมากที่สุดในขณะนี้ องค์กรส่วนใหญ่ใช้เทคโนโลยีนี้อย่างจริงจังและได้รับประโยชน์สูงสุดจากเทคโนโลยีนี้ และนี่ก็แสดงให้เห็นแล้วว่าหากต้องการจาก วิธีนี้คุณสามารถได้รับประโยชน์สูงสุดจากมัน

การพ่นพลาสมาแบบสุญญากาศ

วิธีการสะสมสูญญากาศที่พบบ่อยที่สุดวิธีหนึ่งคือการสะสมพลาสมาสุญญากาศ เทคโนโลยีของกระบวนการนี้ง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และเกี่ยวข้องกับการทำงานของพลาสมาภายใน องค์ประกอบนี้ทำหน้าที่เป็นผู้จัดจำหน่ายซึ่งช่วยให้กระบวนการฉีดพ่นมีคุณภาพสูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

นอกจาก, วิธีการที่คล้ายกันคุณสามารถอวดความแม่นยำในการเคลือบผลิตภัณฑ์ได้ และทั้งหมดเป็นเพราะภายในการติดตั้งประเภทนี้จึงมีการสร้างและติดตั้งโค้ดล่วงหน้าตามที่ระบบดังกล่าวใช้งานได้ปกติ

การสปัตเตอร์สูญญากาศด้วยไอออน

การสะสมสูญญากาศประเภทนี้มีความคล้ายคลึงกับครั้งก่อนมากที่สุด ความแตกต่างที่ชัดเจนที่สุดระหว่างเทคโนโลยีนี้ เราเรียกมันว่ากระบวนการไอออไนเซชันเบื้องต้นซึ่งสามารถเร่งกระบวนการทำงานได้อย่างมาก

การมีอยู่ของไอออนทำงานภายในการติดตั้งการสะสมสูญญากาศไม่เพียงแต่ปรับปรุงคุณภาพของกระบวนการทำงานเท่านั้น แต่ยังทำให้เชื่อถือได้มากขึ้นและที่สำคัญคือเร็วขึ้นอีกด้วย

การสะสมของอลูมิเนียมในสุญญากาศ

หากเราพูดถึงวัสดุชนิดใดที่มักจะเข้าสู่กระบวนการสะสมสูญญากาศ นั่นก็อาจเป็นอะลูมิเนียม เหตุผลก็คือขอบเขตของการใช้โลหะนี้ซึ่งมีการใช้งานอย่างแข็งขันในเกือบทุกอุตสาหกรรม

แต่ในหลาย ๆ วิธีการนี้จำเป็นต้องมีความคงทนและเชื่อถือได้มากกว่า นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมีการสร้างการติดตั้งการสะสมสูญญากาศด้วยอลูมิเนียม กระบวนการนี้ง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เนื่องจากวัสดุทำปฏิกิริยาได้ดีมากกับส่วนผสมที่ใช้ระหว่างการสะสมในสุญญากาศ

การสะสมของโลหะในสุญญากาศ

หากเราพูดถึงกระบวนการสะสมโลหะในสุญญากาศ กระบวนการนี้จะง่ายยิ่งขึ้นไปอีก เทคโนโลยีการพ่นโลหะนั้นง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมทุกองค์กรจึงคุ้นเคยกับการใช้งาน สำหรับ แอปพลิเคชั่นคุณภาพสูงชั้นเคลือบบนโลหะคุณเพียงแค่ต้องนำไป อุณหภูมิที่ต้องการ- นี่เป็นเงื่อนไขเดียวที่ควรปฏิบัติตามในระหว่างการสะสมสุญญากาศ

หลายคนเชื่อว่านี่คือข้อได้เปรียบหลักของกระบวนการสะสมโลหะสุญญากาศ

การสปัตเตอร์พลาสมาไอออนสุญญากาศ

สิ่งที่ซับซ้อนที่สุดในแง่ของการออกแบบและในเวลาเดียวกันก็มีประสิทธิภาพคือกระบวนการสปัตเตอร์พลาสมาไอออนสุญญากาศ เทคโนโลยีนี้รวมถึงการโต้เถียงจำนวนมากและมาก จุดสำคัญโดยไม่ต้องบรรลุเป้าหมาย ระดับสูงประสิทธิภาพจะไม่ทำงานอย่างชัดเจน

เมื่อใช้วิธีการนี้ จึงสามารถดำเนินการสะสมไทเทเนียมในสุญญากาศหรือการสะสมแก้วในสุญญากาศได้โดยไม่มีปัญหาใดๆ และนี่แสดงให้เห็นแล้วว่าความเก่งกาจของวิธีนี้อยู่ในระดับสูงสุดที่เป็นไปได้

การติดตั้งเครื่องพ่นสุญญากาศ UVN

แต่ไม่ว่าคุณจะเลือกการสะสมสูญญากาศประเภทใด โดยไม่ใช้การติดตั้งการสะสมสูญญากาศด้วย UVN คุณไม่น่าจะประสบความสำเร็จใดๆ เลย ในขั้นตอนนี้ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งดังกล่าวอยู่ในระดับสูงอย่างเจ็บปวด

แต่ถ้าเราพูดถึงประสิทธิผลของพวกเขาก็ไม่มีข้อสงสัยเลย เมื่อซื้อหน่วยที่คล้ายกันสำหรับตัวคุณเอง คุณสามารถมั่นใจได้อย่างสมบูรณ์ว่าเมื่อเวลาผ่านไป จะสามารถชดใช้เงินทั้งหมดที่ลงทุนไปได้