2 Конструкторская часть.

Проект модернизации установки «Вита»

Назначение, устройство и технические характеристики установки «Вита»

2.1.1 Принцип работы и краткое описание установки «Вита»

Описание работы установки .

Установка ВИТА представляет собой вакуумный объем, на фланцах которого установлены: ионный источник, два плазменных ускорителя и источник газовой плазмы. Большую часть объема занимает приемная камера, в которой располагается устройство подачи деталей в зону обработки. Камера ионного источника и приемная камера могут изолироваться вакуумным затвором.

Ионный источник является генератором плазмы с накаленным катодом. Ионизация газов, поступающих в ионизационную камеру, происходит в результате их взаимодействия с потоком первичных электронов, испускаемых катодом. Для увеличения эффективности ионизация используется внешнее магнитное поле, создаваемое магнитом. Вытягивание ионного пучка происходит поперек оси разряда электростатическим полем системы.

В приемной камере производится обработка деталей, которые перемещаются в этой зоне по определенному закону, обеспечиваемому карусельным устройством подачи.

Система газа напуска состоит из трех ветвей: ионного источника, плазменных ускорителей и источника газовой плазмы. Каждая из ветвей содержит следующие элементы: баллон с рабочим газом, редуктор давления, фильтр, высоковольтную развязку линии и пьеза клапан. Газа напускная система охвачена независимыми контурами автоматического регулирования.

Вакуумная система состоит из диффузионных насосов АВП160-250, НВП400-1600, форвакуумных насосов 2НВР-5ДМ, НВР-16Д, и затворов Н160-23ВЭ-100, Н400-23ВЭ-400, 23ВЭ-250.

На первом этапе, после установки деталей в приспособление и закрытие крышки, происходит откачка воздуха из вакуумного объема камеры: сначала предварительная откачка диффузионным насосом, а затем окончательная форвакуумным.

На втором этапе создается необходимое давление в приемной камере и камере ионного источника, проводится очистка и активация поверхности деталей ускоренным ионным пучком, создаваемым источником высокоэнергетических ионов.

После активизации поверхности обрабатываемых деталей происходит высокоэнергетическая имплантация ионами азота. После осуществления этого этапа процесса, камера ионного источника изолируется от приемной камеры вакуумным затвором.

Нанесение многослойного покрытия нитрида титана проходит следующим образом. На первой стадии процесса напыления работают оба электродуговых источника плазмы и источник низкоэнергетических ионов ПИНК, предназначенный для плазменного ассистирования. На этой стадии на детали подается напряжение смещения от высоковольтного источника.

Детали вращаются вместе с приемным устройством и попеременно попадают в поток плазмы от обоих испарителей. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнута назначенная технологией толщина покрытия нитрида титана, определенная в количестве оборотов устройства. На второй стадии источник низкоэнергетических ионов отключают и проводят нанесения слоя титана назначенной толщины, также определенного в количестве оборотов карусели. Обе стадии повторяют необходимое количество раз.

После окончания процесса напыления отключают высоковольтный источник питания и производят развакуумирование приемной камеры. После этого извлекают детали.

Имплантер представляет собой вакуумный объем, на фланцах которого установлены: ионный источник (И1) и плазменные ускорители (ПУ1) и (ПУ2) (см. приложение, рис.4). Большую часть объема занимает приемная камера, в которой располагается устройство подачи деталей в зону обработки. Камера ионного источника и приемная камера могут изолироваться вакуумным затвором.

Ионный источник является устройством, в котором генерация плазмы происходит в дуговом разряде с накаленным катодом. Ионизация нейтральных атомов рабочего пространства, поступающего в газоразрядную камеру происходит в результате их взаимодействия с потоком первичных электронов, испускаемых катодом. Для увеличения эффективности ионизации в газоразрядной камере и увеличения потока вовлекаемых ионов, источнику требуется внешнее магнитное поле, создаваемое магнитом. Вытягивание ионного пучка происходит поперек оси разряда электростатическим полем системы, ускоряющего и фокусирующего электрода. Рабочее вещество поступает в газоразрядную камеру в результате испарения из тигеля в случае работы на конденсированных веществах газовой системы.

В приемной камере производится обработка деталей, которые подаются в зону обработки и перемещаются в этой зоне по определенному закону. Имплантер оснащен карусельным устройством подачи деталей, рассчитанным на установку 24 изделий. Последующие варианты имплантера могут иметь другую конструкцию камеры. Модификация камер преследует цель улучшения технологичности установки и ее упрощения, увеличения габаритов облучаемых изделий, разнообразие номенклатуры изделий.

Система газонапуска состоит из двух ветвей напуска: ионного источника и плазменных ускорителей. Каждая из ветвей содержит следующие элементы: баллон с рабочим газом, редуктор давления, фильтр, высоковольтную развязку линии, пъезоклапан.

Коммутационная аппаратура ветви включает вентили баллонов и ручной вентиль для откачки при техническом обслуживании. К ручным элементам относится и редуктор, устанавливаемый при наладке установки. Управление рабочей линией осуществляется посредством клапанов и пъезоклапана азотного питателя.

Газонапускная система охвачена независимыми контурами автоматического регулирования, устанавливающими необходимое количество подаваемого газа (раздельно по каждой ветви) в зависимости от тока разряда в имплантере. Количество подаваемого в

источники газа контролируется вакуумметром, напряжению на пъезоклапане, а так же по току разряда и ионному току источника И1 или по току разряда плазменного ускорителя ПУ1 или ПУ2. Вакуумная система состоит из диффузионных наносов АВП 160-250, НВП 400-1600, форвакуумных насосов 2НВР-5ДМ, НВР-16Д, и затворов Н160-23ВЭ-100, Н400-23ВЭ-400, 23ВЭ-250.

2.1.1.1 Технические характеристики установки «Вита»:

1	Размеры рабочей камеры, мм.	800х800
2	Рабочие газы	азот, аргон
3	Суммарный ток ионов ионного источника, мА:	5-20
4	Энергия имплантируемых ионов источника, кэВ:	до 30
5	Размер зоны обработки ионным пучком, мм:	110х250
6	Давление в рабочей камере при работе ионного источника, Па (мм.рт.ст.)	6,65*10-3 – 1,33*10-2
7	Расход газа ионным источником, м3/с	до 0,5*10-6
8	Напряжение питания установки, В	380
9	Подводимая мощность, кВт:	25
10	Охлаждение	замкнутое, двухконтурное
11	Число обрабатываемых деталей, шт.	24
12	Диаметр зажима, мм	9
13	Расход жидкого азота, л/ч	5
14	Габариты, мм	4275х4230х2800
15	Масса, кг	6500