close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY6131

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6131
(13) C1
(19)
7
(51) H 05H 1/00
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК
(21) Номер заявки: a 20000912
(22) 2000.10.04
(46) 2004.06.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Авраменко Владимир Борисович; Кузьмицкий Антон Михайлович;
Минько Леонид Яковлевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(57)
1. Устройство для нанесения тонких пленок, содержащее два электрода и две электродные камеры, расположенные с противоположных сторон полого, цилиндрического,
диэлектрического корпуса, включающего разрядную камеру и снабженного отверстием
для прохождения плазмы, отличающееся тем, что электродные камеры установлены с
возможностью перемещения относительно цилиндрического корпуса.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внутри электродных камер установлен
винт, имеющий со стороны одной электродной камеры левостороннюю резьбу, а со стороны другой - правостороннюю резьбу.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на наружной поверхности цилиндрического корпуса с противоположных сторон выполнена резьба, а электродные камеры выполнены с резьбой на внутренней поверхности.
BY 6131 C1
(56)
BY 2643 C1, 1999.
SU 1461361 A1, 1995.
EP 0114356 A2, 1984.
Фиг. 1
BY 6131 C1
Изобретение относится к области физики плазмы и может быть использовано для получения спектрально чистой плазмы из диэлектрика, для изучения оптических и теплофизических свойств вещества при высоких температурах, а также для нанесения тонких пленок и покрытий на поверхности изделий.
Известно устройство (Камруков А.С., Козлов Н.П., Протасов Ю.С. Физические принципы плазмодинамических сильноточных излучающих систем. Плазменные ускорители и
ионные инжекторы. - М.: Наука, 1984. - С. 5-49), состоящее из системы коаксиальных цилиндрических электродных узлов, разделенных диэлектрической втулкой. Сильноточный
вакуумный разряд реализуется в парах продуктов эрозии материалов конструктивных элементов ускорителя (диэлектрической втулки и электродов). Соответствующий выбор конструктивных материалов разрядного устройства (МПК) позволяет достаточно эффективно
осуществлять управление химическим составом электроразрядной плазмы.
Недостатком устройства является то, что в плазму попадают частицы материала электродов, что не дает возможности получать покрытия заданного химического состава из
материала диэлектрика.
Также известно устройство для нанесения тонких пленок, состоящее из двух электродов, расположенных с противоположных сторон диэлектрической вставки, которая размещена в металлическом корпусе. Электроды и диэлектрическая вставка представляют
собой разрядную камеру. Разряд протекает между электродами на поверхности диэлектрической вставки. В процессе разряда происходит интенсивное испарение материала диэлектрической вставки и нагрев продуктов эрозии, вследствие чего давление внутри разрядной камеры резко возрастает и выталкивает плазму через отверстие в одном из
электродов. Истекающая плазменная струя может быть использована для нанесения диэлектрических покрытий (Гришин С.Д., Лесков Л.В., Козлов Н.П. Плазменные ускорители. - М., 1983. - С. 148).
Недостатком данного устройства является то, что в структуре покрытия неизбежны
примеси вещества электродов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является
устройство, описанное в пат. РБ 2643, 1998 г., "Источник эрозионной плазмы". Данное
устройство состоит из диэлектрического корпуса с двумя электродами, расположенными с
обоих концов этого корпуса, имеющего две электродные и одну разрядную камеры, канал
для прохождения разряда выполнен трубчатым и коаксиален корпусу. Имеется отверстие
в боковой поверхности для прохождения плазмы.
При прохождении разряда между электродами происходит испарение материала диэлектрика и его истечение из бокового отверстия в виде плазменной струи. Плазменная
струя используется для напыления тонких пленок на поверхности деталей или изделий.
Однако данное устройство не позволяет регулировать количество примесей материала
электродов в плазменной струе.
Задачей данного изобретения является создание устройства для нанесения тонких пленок, которое бы позволило регулировать количество примесей в плазменной струе и тем
самым регулировать состав покрытий, а также получать покрытие с заданным составом.
Заявляемое устройство содержит два электрода, расположенные с противоположных
сторон диэлектрического корпуса, состоящего из одной разрядной и двух электродных
камер, и снабжено отверстием для прохождения плазмы.
Согласно изобретению, электродные камеры выполнены с возможностью регулирования объема, причем количество примесей при увеличении объема электродных камер
уменьшается и зависит от разницы давления в разрядной и электродных камерах.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен общий вид предлагаемого устройства (фиг. 1).
Устройство содержит полый цилиндрический корпус 1, электродные камеры 2, разрядную камеру 3, два электрода 4, расположенные с противоположных сторон цилиндри2
BY 6131 C1
ческого корпуса 1, канал для прохождения разряда 5 и отверстие в боковой поверхности
для прохождения плазмы 6, регулятор объема электродных камер 7.
Устройство работает следующим образом. Электрический разряд осуществляется между двумя электродами. Разряд проходит по каналу 5 и образующаяся плазма истекает
через отверстие 6 в боковой стенке цилиндрического корпуса 1, при этом может наноситься покрытие на внутреннюю поверхность изделия.
Для того чтобы получить покрытие заданного состава, в изобретении предложено дополнительно ввести регулятор объема электродных камер 7, который представляет собой
винт, установленный внутри электродных камер и имеет с обеих сторон этих камер левостороннюю и правостороннюю резьбу соответственно и одновременно перемещающий
подвижные элементы этих камер. Объем электродных камер контролируется по градуировочной линейке, расположенной на одной из сторон винта.
Второй вариант конструкции регулятора объема электродных камер может быть представлен в виде вращающейся части электродной камеры, на внутренней поверхности которой имеется резьба (фиг. 2). Такая же резьба имеется с обеих сторон цилиндрического
корпуса 1. Вращая подвижную часть электродной камеры относительно полого цилиндрического корпуса, мы тем самым изменяем объем электродной камеры. Данная конструкция позволяет также изменять объем одной из электродных камер.
При изменении объема одной из электродных камер и постоянном объеме второй
электродной камеры количество примесей материала электродов в струе будет изменяться
таким образом, как указано в таблице. Таблица получена на основании анализа зависимости, изображенной на фиг. 3. Так, при объеме электродных камер, равном 10 см-3, общий
вклад в отношении интенсивностей меди к линии водорода равен 0,25. Поскольку источник является цилиндрически симметричным, то вклад от каждой электродной камеры будет одинаков и равен 0,25/2 = 0,125. При этом в дальнейшем предполагается, что если
объем одной из электродных камер остается постоянным, а другой электродной камеры
изменяется (до 15 см-3), то вклад первой камеры при этом остается постоянным (0,125).
Рассуждая таким образом, получена таблица.
Отношение интенсивностей спектральных линий атома меди к атому водорода для
различных объемов электродных камер
Vi\V2
5
7,5
10
12,5
15
5
0,25
0,184
0,173
0,17
0,125
7,5
0,184
0,118
0,107
0,104
0,059
10
0,173
0,107
0,096
0,093
0,048
12,5
0,17
0,104
0,093
0,09
0,045
15
0,125
0,059
0,048
0,045
~0
На фиг. 3 приводится экспериментально полученный график зависимости отношения
интенсивностей спектральных линий ICuI/IHβ от объема электродных камер. Видно, что при
V>30 см3 относительное содержание примесей материала электродов в плазменной струе
становится ничтожно малым. С уменьшением объема электродных камер относительное
содержание примесей материала электродов в струе растет. При V<10 см3 этот рост становится настолько быстрым, что регулировка состава плазмы становится затруднительной. С началом разрядного тока происходит бурное испарение материала диэлектрика в
разрядной камере. Вследствие этого резко растет концентрация плазмы и соответственно
давление внутри этой камеры. Материал электродов характеризуется большей теплопроводностью и разрушается меньше, соответственно давление в электродных камерах также
меньше, чем в разрядной камере. Перепад давления мешает течению плазмы из электродных камер в разрядную и тем самым затрудняет попадание продуктов эрозии электродов в
истекающую плазменную струю. В интервале изменения объема электродных камер от 30
до 10 см3 имеется возможность регулировки относительного количества примесей мате3
BY 6131 C1
риала электродов в плазменной струе относительно малого количества до существенно
заметного, т.е. изменения на несколько порядков (см. фиг. 3). Чем больший размер электродных камер. Тем длительнее будет проходить их заполнение до динамического равновесия давлений и меньшее количество примесей будет поступать в плазменную струю.
Для конкретной реализации устройства брались следующие размеры отдельных элементов:
длина разрядной камеры
100 мм
внутренний диаметр электродной камеры
40 мм
наружный диаметр электродной камеры
50 мм
длина электродной камеры
50 мм
длина электродов
10 мм
диаметр электродов
10 мм
начальные параметры разряда:
начальное напряжение
5 кВ
емкость конденсаторной батареи
24 мкФ
разрядный ток
24 кА
материал электродов
медь.
Согласно проведенным измерениям, эрозия электродов за один разряд (например, для
алюминиевых электродов) значительно ниже (<0,001 мг) эрозии диэлектрика (~3 мг). При
использовании медных электродов их эрозия была настолько низкой, что измерить ее не
представлялось возможным.
Таким образом, данная конструкция позволяет регулировать общее количество примесей в плазме, что дает получать покрытия с заданным химическим составом.
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
169 Кб
Теги
by6131, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа