Физические основы электронно-ионно-лучевых и плазменных технологий

Оглавление

1 Основные физические процессы взаимодействия ускоренных

частиц и плазмы с веществом

1.1

Особенности и основные преимущества обработки

вещества потоками ускоренных частиц и плазмой...........................

3

1.2

Методы элионной и плазменной обработки..............................

14

1.2.1 Обработка материалов электронным пучком ......................

14

1.2.2 Обработка материалов ионным пучком...............................

20

1.2.3 Обработка материалов плазмой............................................

24

1.3

Эффекты взаимодействия частиц с поверхностью ...................

30

1.3.1 Взаимодействие ускоренных электронов с веществом.......

30

1.3.2 Взаимодействие ускоренных ионов с веществом................

46

2 Физические принципы работы пучкового и плазменного

технологического оборудования

2.1

Понятие вакуума..........................................................................

60

2.2

Физические принципы вакуумной откачки...............................

61

2.2.1 Общие сведения.....................................................................

61

2.2.2 Поток газа...............................................................................

63

2.2.3 Быстрота откачки, быстрота действия насоса .....................

64

2.2.4 Сопротивление и пропускная способность

трубопровода ..................................................................................

65

2.2.5 Проводимость отверстия в стенке........................................

68

2.2.6 Основное уравнение вакуумной техники.............................

68

2.2.7 Время откачки........................................................................

70

2.3

Средства получения вакуума......................................................

71

2.4

Процессы на поверхности твёрдых тел......................................

74

2.4.1 Физическая адсорбция...........................................................

74

2.4.2 Хемосорбция..........................................................................

76

2.4.3 Коэффициент прилипания ....................................................

77

2.4.4 Площадь поверхности...........................................................

77

2.4.5 Изотермы адсорбции.............................................................

78

2.4.6 Капиллярные силы.................................................................

80

2.4.7 Конденсация...........................................................................

81

2.4.8 Десорбция ..............................................................................

82

2.4.9 Тепловая десорбция...............................................................

83

2.4.10 Фотоактивация.....................................................................

83

2.4.11 Ультразвуковая десорбция..................................................

84

2.4.12 Десорбция с электронной и ионной стимуляцией............

84

2.5

Основные виды вакуумных насосов и их параметры ...............

86

2.5.1 Механические вакуумные насосы........................................

86

2.5.2 Объемная откачка..................................................................

87

2.5.3 Двухроторные вакуумные насосы........................................

92

2.5.4 Мембранный (диафрагменный) насос..................................

93

2.6

Молекулярная откачка................................................................

94

2.6.1 Принципы молекулярной откачки........................................

94

2.6.2 Конструкции молекулярных насосов...................................

96

2.6.3 Пароструйная откачка...........................................................

98

2.7

Физико-химические методы получения вакуума....................

102

2.7.1 Общая характеристика........................................................

102

2.7.2 Ионная откачка....................................................................

103

2.7.3 Хемосорбционная откачка..................................................

104

2.7.4 Конструкции испарительных насосов................................

106

2.7.5 Криоконденсационная откачка...........................................

108

2.7.6 Криоадсорбционная откачка...............................................

108

2.7.7 Конструкции криогенных насосов .....................................

109

2.7.8 Ионно-сорбционная откачка...............................................

112

2.7.9 Конструкции ионно-сорбционных насосов .......................

112

2.8

Средства измерения вакуума....................................................

116

2.8.1 Основные типы вакуумметров............................................

116

2.8.2 Жидкостный U-образный манометр...................................

118

2.8.3 Терморезисторный вакуумметр (Пирани) .........................

118

2.8.4 Термопарный вакуумметр...................................................

120

2.8.5 Магнетронный вакуумметр (с холодным катодом)...........

120

2.8.6 Термоэлектронный вакуумметр

(с накалённым катодом)...............................................................

122

3 Промышленные электронно-ионно-плазменные технологии

3.1

Преимущества вакуумных технологий....................................

124

3.2

Технология плазменного азотирования металлических

изделий.............................................................................................

125

3.3

Азотирование металлических изделий в плазме

вакуумного дугового разряда.........................................................

128

3.4

Азотирование металлических изделий в плазме

тлеющего разряда............................................................................

134

3.5

Технологии нанесения сверхтвердых и износостойких

покрытий на изделия из металлов..................................................

136

3.6

Электронно-лучевое нанесение покрытий ..............................

138

3.7

Вакуумно-дуговое нанесение покрытий..................................

140

3.8

Магнетронное распыление .......................................................

144

3.9

Ионно-лучевое распыление......................................................

147

3.10

Технологии обработки поверхности металлических

изделий сильноточным низкоэнергетическим электронным

пучком..............................................................................................

148

3.11

Электронно-лучевая сварка ....................................................

149

3.12

Электронно-лучевая плавка....................................................

152

3.13

Термическая размерная электронно-лучевая обработка......

153

3.14

Электронно-стимулированное травление..............................

156

3.15

Технологии нанесения полимерных покрытий ....................

157

Литература.......................................................................................

162