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; L_сп=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=E¹_пр+ E²_пр + E³_пр +E¹_отр;

E₂=E¹_пр+ E²_пр + E³_пр +E²_отр;

E₃=E¹_пр+ E²_пр + E³_пр +E³_отр;

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

1. Быстрые термические процессы в технологии микроэлектроники

Ю.П. Райнова, москва, 2001 г.

- 21-