Αρχή της επίστρωσης με εξάτμιση υπό κενό
1, Εξοπλισμός και φυσική διαδικασία επίστρωσης εξάτμισης κενού
Ο εξοπλισμός επίστρωσης εξάτμισης κενού αποτελείται κυρίως από θάλαμο κενού και σύστημα εκκένωσης.Μέσα στον θάλαμο κενού, υπάρχουν πηγή εξάτμισης (δηλ. θερμαντήρας εξάτμισης), πλαίσιο υποστρώματος και υποστρώματος, θερμαντήρας υποστρώματος, σύστημα εξάτμισης κ.λπ.
Το υλικό επικάλυψης τοποθετείται στην πηγή εξάτμισης του θαλάμου κενού και υπό συνθήκες υψηλού κενού, θερμαίνεται από την πηγή εξάτμισης για να εξατμιστεί.Όταν το μέσο ελεύθερο εύρος των μορίων ατμού είναι μεγαλύτερο από το γραμμικό μέγεθος του θαλάμου κενού, αφού τα άτομα και τα μόρια του ατμού του φιλμ διαφύγουν από την επιφάνεια της πηγής εξάτμισης, σπάνια παρεμποδίζονται από τη σύγκρουση άλλων μορίων ή ατόμων. και φτάνουν απευθείας στην επιφάνεια του υποστρώματος που πρόκειται να επικαλυφθεί.Λόγω της χαμηλής θερμοκρασίας του υποστρώματος, τα σωματίδια ατμού του φιλμ συμπυκνώνονται πάνω του και σχηματίζουν ένα φιλμ.
Προκειμένου να βελτιωθεί η πρόσφυση των μορίων εξάτμισης και του υποστρώματος, το υπόστρωμα μπορεί να ενεργοποιηθεί με σωστή θέρμανση ή καθαρισμό ιόντων.Η επίστρωση εξάτμισης υπό κενό περνά από τις ακόλουθες φυσικές διεργασίες από την εξάτμιση υλικού, τη μεταφορά έως την εναπόθεση σε μια μεμβράνη.
(1) Χρησιμοποιώντας διάφορους τρόπους μετατροπής άλλων μορφών ενέργειας σε θερμική ενέργεια, το υλικό μεμβράνης θερμαίνεται για να εξατμιστεί ή να εξαχνωθεί σε αέρια σωματίδια (άτομα, μόρια ή ατομικά σμήνη) με μια ορισμένη ποσότητα ενέργειας (0,1 έως 0,3 eV).
(2)Τα αέρια σωματίδια εγκαταλείπουν την επιφάνεια του φιλμ και μεταφέρονται στην επιφάνεια του υποστρώματος με συγκεκριμένη ταχύτητα κίνησης, ουσιαστικά χωρίς σύγκρουση, σε ευθεία γραμμή.
(3) Τα αέρια σωματίδια που φτάνουν στην επιφάνεια του υποστρώματος συνενώνονται και σχηματίζουν πυρήνες και στη συνέχεια αναπτύσσονται σε ένα φιλμ στερεάς φάσης.
(4)Αναδιοργάνωση ή χημικός δεσμός των ατόμων που αποτελούν το φιλμ.
2, Θέρμανση εξάτμισης
(1) Εξάτμιση θέρμανσης με αντίσταση
Η εξάτμιση θέρμανσης με αντίσταση είναι η απλούστερη και πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος θέρμανσης, που εφαρμόζεται γενικά σε υλικά επικάλυψης με σημείο τήξης κάτω από 1500℃, μέταλλα υψηλού σημείου τήξης σε σχήμα σύρματος ή φύλλου (W, Mo, Ti, Ta, νιτρίδιο βορίου κ.λπ.) συνήθως γίνεται σε κατάλληλο σχήμα πηγής εξάτμισης, φορτωμένη με υλικά εξάτμισης, μέσω της θερμότητας Joule του ηλεκτρικού ρεύματος για την τήξη, την εξάτμιση ή την εξάχνωση του υλικού επιμετάλλωσης, το σχήμα της πηγής εξάτμισης περιλαμβάνει κυρίως σπειροειδή πολλαπλών κλώνων, σχήματος U, ημιτονοειδές κύμα , λεπτή πλάκα, σκάφος, καλάθι κώνου κ.λπ. Ταυτόχρονα, η μέθοδος απαιτεί το υλικό πηγής εξάτμισης να έχει υψηλό σημείο τήξης, χαμηλή πίεση ατμών κορεσμού, σταθερές χημικές ιδιότητες, να μην έχει χημική αντίδραση με το υλικό επικάλυψης σε υψηλή θερμοκρασία, καλή αντοχή στη θερμότητα, μικρή αλλαγή στην πυκνότητα ισχύος, κ.λπ. Υιοθετεί υψηλό ρεύμα μέσω της πηγής εξάτμισης για να το κάνει να θερμαίνει και να εξατμίζει το υλικό μεμβράνης με άμεση θέρμανση ή να τοποθετεί το υλικό μεμβράνης στο χωνευτήριο από γραφίτη και ορισμένα ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες οξείδια μετάλλων (όπως A202, B0) και άλλα υλικά για έμμεση θέρμανση για εξάτμιση.
Η επίστρωση εξάτμισης με θέρμανση με αντίσταση έχει περιορισμούς: τα πυρίμαχα μέταλλα έχουν χαμηλή πίεση ατμών, η οποία είναι δύσκολο να κατασκευαστεί λεπτή μεμβράνη.ορισμένα στοιχεία είναι εύκολο να σχηματίσουν ένα κράμα με το σύρμα θέρμανσης.δεν είναι εύκολο να αποκτήσετε μια ομοιόμορφη σύνθεση της μεμβράνης κράματος.Λόγω της απλής δομής, της χαμηλής τιμής και της εύκολης λειτουργίας της μεθόδου εξάτμισης θέρμανσης με αντίσταση, είναι μια πολύ κοινή εφαρμογή της μεθόδου εξάτμισης.
(2) Εξάτμιση θέρμανσης με δέσμη ηλεκτρονίων
Η εξάτμιση δέσμης ηλεκτρονίων είναι μια μέθοδος εξάτμισης του υλικού επικάλυψης βομβαρδίζοντας το με δέσμη ηλεκτρονίων υψηλής πυκνότητας, τοποθετώντας το σε υδρόψυκτο χάλκινο χωνευτήριο.Η πηγή εξάτμισης αποτελείται από μια πηγή εκπομπής ηλεκτρονίων, μια πηγή ισχύος επιτάχυνσης ηλεκτρονίων, ένα χωνευτήριο (συνήθως ένα χάλκινο χωνευτήριο), ένα πηνίο μαγνητικού πεδίου και ένα σύνολο νερού ψύξης, κ.λπ. Σε αυτή τη συσκευή, το θερμαινόμενο υλικό τοποθετείται σε νερό -ψυγμένο χωνευτήριο και η δέσμη ηλεκτρονίων βομβαρδίζει μόνο ένα πολύ μικρό μέρος του υλικού, ενώ το μεγαλύτερο μέρος του υπόλοιπου υλικού παραμένει σε πολύ χαμηλή θερμοκρασία υπό την ψυκτική επίδραση του χωνευτηρίου, το οποίο μπορεί να θεωρηθεί ως το βομβαρδισμένο τμήμα του χωνευτηρίου.Έτσι, η μέθοδος θέρμανσης με δέσμη ηλεκτρονίων για εξάτμιση θα μπορούσε να αποφύγει τη μόλυνση μεταξύ του υλικού επικάλυψης και του υλικού της πηγής εξάτμισης.
Η δομή της πηγής εξάτμισης δέσμης ηλεκτρονίων μπορεί να χωριστεί σε τρεις τύπους: ευθεία πιστόλια (όπλα Boules), πιστόλια δακτυλίου (ηλεκτρικά εκτρέπονται) και ηλεκτρονικά πιστόλια (μαγνητικά εκτρέπονται).Ένα ή περισσότερα χωνευτήρια μπορούν να τοποθετηθούν σε μια εγκατάσταση εξάτμισης, η οποία μπορεί να εξατμιστεί και να εναποθέσει πολλές διαφορετικές ουσίες ταυτόχρονα ή χωριστά.
Οι πηγές εξάτμισης δέσμης ηλεκτρονίων έχουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα.
①Η πυκνότητα υψηλής δέσμης της πηγής εξάτμισης βομβαρδισμού δέσμης ηλεκτρονίων μπορεί να αποκτήσει πολύ μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα από την αντίσταση πηγή θέρμανσης, η οποία μπορεί να εξατμίσει υλικά υψηλού σημείου τήξης, όπως W, Mo, Al2O3, κ.λπ..
②Το υλικό επικάλυψης τοποθετείται σε ένα υδρόψυκτο χάλκινο χωνευτήριο, το οποίο μπορεί να αποφύγει την εξάτμιση του υλικού της πηγής εξάτμισης και την αντίδραση μεταξύ τους.
③Η θερμότητα μπορεί να προστεθεί απευθείας στην επιφάνεια του υλικού επίστρωσης, γεγονός που καθιστά τη θερμική απόδοση υψηλή και την απώλεια αγωγιμότητας θερμότητας και ακτινοβολία θερμότητας χαμηλή.
Το μειονέκτημα της μεθόδου εξάτμισης θέρμανσης με δέσμη ηλεκτρονίων είναι ότι τα πρωτεύοντα ηλεκτρόνια από το πιστόλι ηλεκτρονίων και τα δευτερεύοντα ηλεκτρόνια από την επιφάνεια του υλικού επικάλυψης θα ιονίσουν τα εξατμιζόμενα άτομα και τα υπολειμματικά μόρια αερίου, κάτι που θα επηρεάσει την ποιότητα του φιλμ μερικές φορές.
(3) Εξάτμιση θέρμανσης με επαγωγή υψηλής συχνότητας
Η εξάτμιση θέρμανσης με επαγωγή υψηλής συχνότητας είναι η τοποθέτηση του χωνευτηρίου με υλικό επίστρωσης στο κέντρο του σπειροειδούς πηνίου υψηλής συχνότητας, έτσι ώστε το υλικό επίστρωσης να δημιουργεί ισχυρό δινορεύμα και φαινόμενο υστέρησης υπό την επαγωγή ηλεκτρομαγνητικού πεδίου υψηλής συχνότητας, το οποίο προκαλεί στρώμα μεμβράνης για να ζεσταθεί μέχρι να εξατμιστεί και να εξατμιστεί.Η πηγή εξάτμισης αποτελείται γενικά από ένα υδρόψυκτο πηνίο υψηλής συχνότητας και ένα χωνευτήριο γραφίτη ή κεραμικό (οξείδιο του μαγνησίου, οξείδιο αλουμινίου, οξείδιο του βορίου κ.λπ.).Το τροφοδοτικό υψηλής συχνότητας χρησιμοποιεί συχνότητα από δέκα χιλιάδες έως αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες Hz, η ισχύς εισόδου είναι αρκετές έως αρκετές εκατοντάδες κιλοβάτ, όσο μικρότερος είναι ο όγκος του υλικού της μεμβράνης, τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα επαγωγής.Η συχνότητα του πηνίου επαγωγής είναι συνήθως κατασκευασμένη από υδρόψυκτο χάλκινο σωλήνα.
Το μειονέκτημα της μεθόδου εξάτμισης επαγωγικής θέρμανσης υψηλής συχνότητας είναι ότι δεν είναι εύκολο να ρυθμίσετε με ακρίβεια την ισχύ εισόδου, έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα.
① Υψηλός ρυθμός εξάτμισης
②Η θερμοκρασία της πηγής εξάτμισης είναι ομοιόμορφη και σταθερή, επομένως δεν είναι εύκολο να προκληθεί το φαινόμενο του πιτσιλίσματος των σταγονιδίων επικάλυψης και μπορεί επίσης να αποφευχθεί το φαινόμενο των οπών καρφίτσας στο εναποτιθέμενο φιλμ.
③Η πηγή εξάτμισης φορτώνεται μία φορά και η θερμοκρασία είναι σχετικά εύκολη και απλή στον έλεγχο.
Ώρα δημοσίευσης: Οκτ-28-2022