Плазмохимическая технология по получению и снятию пленок и покрытий
С помощью плазмы можно получать и снимать как неорганические, так и органические пленки, что широко используется в различных отраслях промышленности, науки и техники.
Так, например, плазменные методы осаждения и травления пленок широко используются в микроэлектронике при изготовлении элементов тонкопленочных интегральных схем.
Плазменные методы обработки при производстве элементов электронной техники используют сравнительно дешевые газообразные реагенты, имеют высокую производительность и легко поддаются автоматизации
Функциональные покрытия,методCVD
Газовпускной патрубок
Установка по формированию покрытий из газовой фазы
Источник |
Плазменный источник с эффектом |
плазмы |
полого катода |
|
Электронно - дуговой разряд |
Плотность |
1010 |
плазмы |
|
Рабочие газы |
Ar, H2, CH4, N2 |
Материал |
TiC, TiN, ZrC, ZrN, SiC, PyC, BCN, DLC – |
покрытия |
покрытия, алмазные покрытия |
1- камера; 2 – плазменный источник; 3 - подложка
Плазмохимическое осаждение из газовой фазы пленок, входные газы и температуры осаждения
|
|
Температура |
Пленка |
Входные газы |
осаждения (°С) |
Алмазная пленка
Графитоподобный углерод
Плазмохимическая технология для очистки воздуха от вредных газообразных примесей
Плазмохимический метод основан на пропускании через высоковольтный разряд воздушной смеси с вредными примесями. Используют, как правило, озонаторы на основе барьерных,коронных или скользящих разрядов, либо импульсные высокочастотные разряды на электрофильтрах. Проходящий низкотемпературную плазму воздух с примесями подвергается бомбардировке электронами и ионами. В результате в газовой среде образуется атомарный кислород, озон, гидроксильные группы, возбуждённые молекулы и атомы, которые и участвуют в плазмохимических реакциях с вредными примесями.
Недостатком данного метода являются:
•недостаточно полное разложение вредных веществ до воды и углекислого газа, в случае окисления органических компонентов, при приемлимых энергиях разряда
•наличие остаточного озона, который необходимо разлагать термически либо каталитически
•существенная зависимость от концентрации пыли при использовании озонаторов с применением барьерного разряда.
Установки по очистки воздуха от вредных газообразных примесей
Плазмохимическая технология позволяет уменьшать уровень вредных соединений в рабочей зоне цехов, а также уменьшать выбросы в атмосферу из этих же цехов и экономить энергию.
При этом экономия энергии, потраченной на нагрев воздуха, за счёт частичной рециркуляции, может доходить до 70%.
Плазмохимическая технология очистка и обеззараживание воды
Метод очистки и обеззараживания сточных вод различного происхождения и доочистки (подготовки) питьевой воды плазмой газового разряда заключается в одновременном воздействии на воду или водный раствор всей совокупности факторов в малом объеме разрядной камеры плазмохимического реактора. Эти факторы представляют собой различные воздействия на обрабатываемую среду в виде электромагнитного излучения (в инфракрасной, ультрафиолетовой и видимой областях спектра), ударных акустических волн, потоков заряженных частиц, а также переменного электрического и магнитного поля.
Большинство исследований процессов очистки сточных от органических соединений (чаще всего фенолов, СПАВ и углеводородов нефти) выполнено или диэлектрическом барьерном разряде (ДБР), или в тлеющем разряде атмосферного давления.
При этом также используются два подхода:
- плазмохимический реактор отделён от зоны реакции, то есть процессы разложения протекают в смесителе, в который подаются активированная газовая смесь для разложения растворённых веществ (недостаток - взаимодействие растворённых соединений только с долгоживущими активными частицами); - обрабатываемый раствор подаётся непосредственно в плазмохимический реактор на один из электродов (с растворёнными
веществами взаимодействует весь ансамбль активных частиц).
Принципиальная схема использования ускорителя в системе стерилизации, очистки воды в аэрозольном потоке
1 – ГИН; 2 – ДФЛ ускорителя, согласующий автотрансформатор, сильноточный электронный диод; 3 – камера облучения; 4 – форсунки для распыления; 5 – электронасосы для подачи воды,
6 – резервуар исходной воды; 7 – вакуумный пост
Технологическая схема процесс |
|||
|
Исходная |
|
|
|
вода |
|
|
|
Биологическая |
седиментация |
|
коагуляция |
обработка |
||
|
|||
|
Электронно- |
|
|
|
лучевая |
|
|
|
обработка |
фильтраци |
|
седиментация |
я |
||
|
|
||
|
Сброс |
|
|
|
осадка |
Очищенная вод |
|
|
|
||
Фотографии образца воды насыщенной гуминовыми соединениями и обработанной импульсным электронным пучком
ОСАДОК
Электронные ускорители с выводом пучка в атмосферу
Частота повторения импульсов:
до 40 имп./сек → 100Гц
Энергия электронов:
300 кэВ
Длительность
импульса:
250 ns
Ток пучка:
400 А
Энергия переносимая пучком за импульс:
до 15 Дж
Частота повторения импульсов:
20 ÷ 40 имп./сек
Энергия электронов: 300÷500кэВ Длительность импульса: 20 ns Ток пучка: 1500 А
Энергия переносимая пучком за импульс: ≤10 Дж
Плазмохимический синтез наноразмерных оксидов металлов
Плазмохимический синтез осуществляется с использованием низкотемпературной плазмы дугового или тлеющего разрядов. В качестве исходного сырья используются металлы, галогениды или другие соединения. За счет достаточно высокой температуры плазмы ( до 10000 К) и высоким скоростям взаимодействия обеспечивается переход практически всех исходных веществ в газообразное состояние и их последующим взаимодействием и конденсацией продуктов в виде нанопорошка с частицами правильной формы, имеющими размеры от 10 до 200 нм.
Основные особенности плазмохимического метода получения нанаразмерных оксидов
-Низкие удельные энергозатраты
-Потенциально высокая производительность
-Высокая производительность
-Универсальность
-Химическая чистота процесса
-Масштабируемость
-Возможность управлять размером УДП
-Высокая однородность условий синтеза в реакторе
Плазмохимический синтез нанодисперсных оксидов
Состав реагентной смеси газов
O2 - 9,33 кПа
H2 - 17,33 кПа SiCl4 - 6,42 кПа