Лекція 6 Обладнання для вакуумного напилювання покриттів

6.1. Вакуумна система установок

До вакуумної системи належать робоча камера, відкачуючі насоси, комунікаційні трубопроводи, запірно-регулююча апаратура, засоби вимірювання вакууму і парціальних тисків, апаратура утворення процесу відкачування. Загальна схема вакуумної установки для нанесення покриттів шляхом випаровування і конденсації представлена на рис. 6.1.

Початкове відкачування повітря із камери 10 проводиться за допомогою насоса 7 через вентиль 2. Коли тиск в камері 10 сягатиме значення близько 1 Па, підмикають дифузійний насос 6 через вентиль 2а, відкривши затулу 2в.

Вакуумні системи на базі дифузійних масляних насосів забезпечують глибину вакууму . Надвисокі вакуумні системи будують на базі гетеро–іонних, турбомолекулярних, а також кріогенних насосів.

Рис. 6.1. Спрощена схема установки для нанесення вакуумних покриттів випаровуванням і конденсацією: 1,2,2а – крани; 2в – затула; 3 – лампи для вимірювання вакууму; 4 – резистивний випаровувач; 4а – керамічна ємкість для розміщення випаровуючого матеріалу; 5 – держак для закріплення деталі; 6 – дифузійний насос; 7 – форвакуумний насос; 8 – електродвигун ; 9 – електроплитка

6.2. Вакуумні насоси

Вони призначені для відкачування газів із камери і підтримування вакууму на заданому рівні. Використовують два типи насосів: низьковакуумні і високовакуумні.

До низьковакуумних належать механічні форвакуумні насоси. Найбільш поширеними є насоси пластинчато–роторного типу, що мають швидкість відкачування 100 – 500 л/с і створюють вакуум .

Схема такого насоса серії НВЗ наведена на рис.6.2.

Рис. 6.2. Схема форвакуумного насоса пластинчато–роторного типу: 1 – клапан вихідний; 2 – патрубок вхідний; 3 – циліндр; 4 – ротор; 5 - пластина; 6 – пружина

До високовакуумних насосів належать паромасляні агрегати, що забезпечують вакуум в камері . Робочим тілом в цих насосах є спеціальні металоорганічні, наприклад силіконові масла, що дуже стійкі проти дисоціації і окислення при високих температурах. Спрощена схема такого насосу наведена на рис. 6.3.

Рис. 6.3. Схема триступінчатого паромасляного дифузійного насоса: 1- з’єднувальний фланець; 2 – водяне охолодження; 3 – випускний патрубок; 4 – електронагрівач; 5 – масло; 6, 7, 8 – паропроводи першого, другого та третього ступенів; 9 , 10 , 11 – сопла третього, другого та першого ступенів; 12 – корпус насоса

Запитання

для самоперевірки до розділу

”Вакуумні методи нанесення покриттів”

1. Вакуум, його ознаки та види.

2. Одиниці вимірювання вакууму.

3. Величина вільного пробігу атомів та молекул в газах. Від яких зовнішніх параметрів залежить величина вільного пробігу?

4. Що таке швидкість випаровування матеріалів. Які основні принципи утворення вакуумних конденсаційних покриттів?

5. Якими одиницями вимірю вакуумі? Що таке парціальний тиск пари?

6. Що таке швидкість утворення вакуумного покриття, від чого вона залежить і якими одиницями вимірюється?

7. Перший та другий закони Ламберта – Кнудсена. Як їх використовують при розробці технології нанесення вакуумних покриттів?

8. Які переваги та недоліки резистивного нагрівання матеріалів при нанесенні на них вакуумних покриттів?

9. Який принцип роботи високочастотного індукційного випаровувача матеріалів у вакуумі?

10. В чому полягає суть процесу напилювання матеріалів у вакуумі за допомогою вибуху?

11. Принцип роботи вакуумного електродугового випаровувача.

12. Суть методу випаровування матеріалів у вакуумі методом КІБ (конденсація з іонним бомбардуванням).

13. Чим відрізняється діодна схема розпилення матеріалу іонним бомбардуванням катода від тріодної?

14. Що таке магнетронне іонне розпилення катода?

15. Який принцип роботи форвакуумного насоса?

16. У чому полягає суть роботи паромасляного дифузійного насоса?