Расчетная схема источника ик-излучения
Исходные данные для расчета:
Лампы КГМ-650, мощность 650 вт, количество 70 шт. Рефлектор трехярусный:
1 ярус -50 ламп
2 ярус -20 ламп
3 ярус -10 ламп
Отражающая поверхность - плоская.
Геометрические размеры рефлектора:
H1=30 мм; H2=70 мм; H3=100 мм; Lсп=25 мм; d1=200 мм; d2=134 мм; d3=68 мм; h=28 мм.
Энергетическая облученность подложки является интегральной величиной энергетических облученностей элементарных площадок dS в 1, 2, 3 кольцевых зонах и складывается из следующих составляющих:
энергетической облученности прямого излучения площадки dS каждой зоны от ламп соответствующего яруса;
энергетической облученности отраженного излучения площадки dS каждой зоны от ламп соответствующего яруса;
энергетической облученности площадки dS каждой зоны от ламп, лежащих в двух других зонах.
энергетическая облученность площадки dS, лежащей в первой зоне от прямого излучения ламп первого яруса находим из:
где
а
Так как лампы расположены над кольцевой зоной
cos()=1;
тогда
Аналогично рассчитываются энергтические облученности площадок dS в первой зоне от отраженного излучения и во второй зоне от прямого и отраженного излучений.
Энергетические облученности площадок dS в 1, 2, 3 зонах соответственно:
E1=E1пр+ E2пр + E3пр +E1отр;
E2=E1пр+ E2пр + E3пр +E2отр;
E3=E1пр+ E2пр + E3пр +E3отр;
Температура подложки в стабильном состоянии находится из
при условии
тогда
Для расчета была использована программа, написанная на языке C:
#include <iostream.h>
#include <math.h>
int main()
{
//данные
double H1,H2,H3,Lcn,d1,d2,d3,lamp1,lamp2,lamp3,P,h;
H1=30e-3;
H2=70e-3;
H3=100e-3;
Lcn=25e-3;
d1=200e-3;
d2=134e-3;
d3=68e-3;
h=28e-3;
lamp1=50;
lamp2=20;
lamp3=10;
P=650;
double alfa1,alfa2,f1,f2,E1,E1otr,E2otr,E3otr,E2,E3,Eglav1;
double Eglav2,Eglav3;
//прямое 1
alfa1=atan(d1/H1);
alfa2=atan((d1-Lcn)/H1);
f2=(alfa2+sin(2*alfa2)/2);
f1=(alfa1+sin(2*alfa1)/2);
E1=(P*(f1+f2))/(2*3.14*3.14*Lcn*H1);
cout<<"f1="<<f1<<endl;
cout<<"f2="<<f2 <<endl;
cout<<"F="<<f2+f1<<endl;
cout<<"E1="<<P<<"*"<<"("<<
f1<<"+"<<f2<<")/("<<2*3.141592*3.141592<<"*"<<Lcn<<"*"<<H1<< ")="<<E1<<endl<<endl;
//отражённое 1
alfa1=atan(d1/(H1+h));
alfa2=atan((d1-Lcn)/(H1+h));
f2=(alfa2+sin(2*alfa2)/2);
f1=(alfa1+sin(2*alfa1)/2);
E1otr=(P*(f1+f2))/(2*3.14*3.14*Lcn*(H1+h));
cout<<"f1="<<f1<<endl;
cout<<"f2="<<f2 <<endl;
cout<<"F="<<f2+f1<<endl;
cout<<"E1otr="<<P<<"*"<<"("<<
f1<<"+"<<f2<<")/("<<2*3.141592*3.141592<<"*"<<Lcn<<"*"<<H1<<")="<<E1otr<<endl<<endl;
//отражённое 2
alfa1=atan(d2/(H2+h));
alfa2=atan((d2-Lcn)/(H2+h));
f2=(alfa2+sin(2*alfa2)/2);
f1=(alfa1+sin(2*alfa1)/2);
E2otr=(P*(f1+f2))/(2*3.14*3.14*Lcn*(H2+h));
cout<<"f1="<<f1<<endl;
cout<<"f2="<<f2 <<endl;
cout<<"F="<<f2+f1<<endl;
cout<<"E2otr="<<P<<"*"<<"("<<
f1<<"+"<<f2<<")/("<<2*3.141592*3.141592<<"*"<<Lcn<<"*"<<H2<<")="<<E2otr<<endl<<endl;
//отражённое 3
alfa1=atan(d3/(H3+h));
alfa2=atan((d3-Lcn)/(H3+h));
f2=(alfa2+sin(2*alfa2)/2);
f1=(alfa1+sin(2*alfa1)/2);
E3otr=(P*(f1+f2))/(2*3.14*3.14*Lcn*(H3+h));
cout<<"f1="<<f1<<endl;
cout<<"f2="<<f2 <<endl;
cout<<"F="<<f2+f1<<endl;
cout<<"E3otr="<<P<<"*"<<"("<<
f1<<"+"<<f2<<")/("<<2*3.141592*3.141592<<"*"<<Lcn<<"*"<<H3<<")="<<E3otr<<endl<<endl;
//от 2 яруса
alfa1=atan(d2/H2);
alfa2=atan((d2-Lcn)/H2);
f2=(alfa2+sin(2*alfa2)/2);
f1=(alfa1+sin(2*alfa1)/2);
E2=(P*(f1+f2))/(2*3.14*3.14*Lcn*H2);
cout<<"f1="<<f1<<endl;
cout<<"f2="<<f2 <<endl;
cout<<"F="<<f2+f1<<endl;
cout<<"E2="<<P<<"*"<<"("<<
f1<<"+"<<f2<<")/("<<2*3.141592*3.141592<<"*"<<Lcn<<"*"<<H2<<")="<<E2<<endl<<endl;
//от 3 яруса
alfa1=atan(d3/H3);
alfa2=atan((d3-Lcn)/H3);
f2=(alfa2+sin(2*alfa2)/2);
f1=(alfa1+sin(2*alfa1)/2);
E3=(P*(f1+f2))/(2*3.14*3.14*Lcn*H3);
cout<<"f1="<<f1<<endl;
cout<<"f2="<<f2 <<endl;
cout<<"F="<<f2+f1<<endl;
cout<<"E3="<<P<<"*"<<"("<<
f1<<"+"<<f2<<")/("<<2*3.141592*3.141592<<"*"<<Lcn<<"*"<<H3<<")="<<E3<<endl<<endl;
Eglav1=E1+E2+E3+E1otr;
Eglav2=E1+E2+E3+E2otr;
Eglav3=E1+E2+E3+E3otr;
cout<<"Eglav1="<<Eglav1<<endl<<endl;
cout<<"Eglav2="<<Eglav2<<endl<<endl;
cout<<"Eglav3="<<Eglav3<<endl<<endl;
double T1,T2,T3,Q1,Q2,Q3;
double stef=5.6697e-8;
T1=sqrt(sqrt(Eglav1*(1-0.35)/(2*0.7*stef)));
T2=sqrt(sqrt(Eglav2*(1-0.35)/(2*0.7*stef)));
T3=sqrt(sqrt(Eglav3*(1-0.35)/(2*0.7*stef)));
cout<<"T1="<<T1<<endl;
cout<<"T2="<<T2<<endl;
cout<<"T3="<<T3<<endl;
return 0;
}
Результаты, полученные с помощью программы:
f1=1.56861
f2=1.56755
F=3.13616
E1=650*(1.56861+1.56755)/(19.7392*0.025*0.03)=137835
f1=1.55604
f2=1.54939
F=3.10543
E1otr=650*(1.55604+1.54939)/(19.7392*0.025*0.03)=70595.6
f1=1.41583
f2=1.33567
F=2.7515
E2otr=650*(1.41583+1.33567)/(19.7392*0.025*0.07)=37019.3
f1=0.902652
f2=0.625963
F=1.52862
E3otr=650*(0.902652+0.625963)/(19.7392*0.025*0.1)=15746.1
f1=1.49979
f2=1.4546
F=2.9544
E2=650*(1.49979+1.4546)/(19.7392*0.025*0.07)=55648.7
f1=1.06217
f2=0.768998
F=1.83116
E3=650*(1.06217+0.768998)/(19.7392*0.025*0.1)=24144.1
Eglav1=288224
Eglav2=254647
Eglav3=233374
T1=1239.48
T2=1201.69
T3=1175.76
Таким образом облученность в 1, 2 и 3 зонах соответствено:
E1=288224
E2=254647
E3=233374
а температура в 1, 2 и 3 зонах соответствено:
T1=1239.48 oC
T2=1201.69 oC
T3=1175.76 oC
Список используемой литературы
Быстрые термические процессы в технологии микроэлектроники
Ю.П. Райнова, москва, 2001 г.
-