Tālo uvc 222 172nm UV LED elektronu staru iztvaikošanas jonu stara un magnetrona izsmidzināšanas jonu stara princips
9.3. loka elektronu plūsma
Pēdējos gados augstas{0}}enerģijas, augsta-blīvuma loka elektronu plūsmai loka izlādē ir bijusi nozīmīga loma jonu pārklāšanas procesos, piemēram, apstrādājamo detaļu karsēšanā, apstrādājamo detaļu tīrīšanā, jonizācijas efekta uzlabošanā un pārklājuma nogulsnēšanā. Šie aspekti ir ieviesti iepriekšējās nodaļās. Šajā sadaļā ir apkopoti un sakārtoti loka elektronu plūsmas raksturlielumi, ģenerēšanas metodes un pielietojumi, ļaujot lasītājiem novērtēt, cik svarīgi ir pilnībā izmantot loka elektronu plūsmu.
9.3.1. Loka elektronu plūsmas raksturojums un ģenerēšanas metodes
1. Loka elektronu plūsmas raksturojums
Elektronu plūsmas, jonu plūsmas un augstas-enerģijas neitrālu atomu blīvums loka plazmā, ko rada loka izlāde, ir daudz augstāks nekā spīduma izlādes blīvums. Pārklājuma telpā ir vairāk gāzu jonu, metālu jonu, ierosinātu augstas-enerģijas atomu un dažādu aktīvo grupu, kam ir svarīga loma nogulsnēšanās procesa sildīšanas, tīrīšanas un pārklāšanas posmos. Loka elektronu plūsmas darbības forma atšķiras no jonu staru plūsmas; tas nav pilnībā saplūdis "starulī", bet galvenokārt diverģentā stāvoklī, tāpēc to sauc par loka elektronu plūsmu. Tā kā loka elektronu plūsma virzās uz anodu, visur, kur ir pievienots loka barošanas avota pozitīvais pols, loka elektronu plūsma tiks virzīta uz turieni. Anods var būt sagatave, palīganods, tīģelis utt.
2. Metodes loka elektronu plūsmas ģenerēšanai
(1) Loka elektronu plūsmas ģenerēšana no gāzes avota
Dobu katoda loka izlāde un karstā kvēldiega loka izlāde var sasniegt aptuveni 200 A loka strāvu ar loka spriegumu 50–70 V.
(2) Loka elektronu plūsmas cietā avota ģenerēšana
Katoda loka avoti, tostarp maza loka avoti, kolonnu loka avoti, taisnstūrveida plakani lieli loka avoti utt. Katrai katoda loka avota izlādei ir loka strāva 80–200 A un loka spriegums 18–25 V. Augsta -blīvuma, zemas-enerģijas loka elektronu plūsma abu veidu loka izlādes plazmā var izraisīt intensīvu sadursmes jonizāciju ar gāzes un metāla pārklājuma atomiem, radot vairāk gāzes jonu, metālu jonu, dažādu augstas-enerģijas aktīvo atomu un aktīvo grupu, tādējādi palielinot pārklājuma jonu kopējo aktivitāti.
9.3.2. Loka elektronu plūsmas pielietojumi
1. Gāzes avota loka elektronu plūsmas pielietojumi
1) Uzņēmums Balzers vispirms izgudroja karsto pavedienu loka jonu pārklāšanas mašīnu
Loka elektronu plūsma, ko izstaro karstā kvēldiega loka pistole no augšas uz leju virzienā uz anodu, var kontrolēt visu sagataves sildīšanas, tīrīšanas un pārklāšanas procesu, mainot anoda stāvokli un elektromagnētiskās strāvas izmaiņas. Lai gan šo apšuvuma mašīnu vairs neizmanto pārklāšanai, to joprojām izmanto sagataves apsildīšanai un bombardēšanas tīrīšanai.
2) Hauzer uzņēmums maina anoda pozīciju
Izmantojot tikai elektriskā lauka efektus, loka elektronu plūsma jonizē argona gāzi kustības laikā pret anodu, lai radītu augsta{0}}blīvuma argona jonu plūsmu apstrādājamo priekšmetu bombardēšanas tīrīšanai; jonizējošā slāpekļa gāze rada augsta -blīvuma slāpekļa jonu plūsmu loka jonu nitrīdēšanai.
3) Sākotnēji dobā katoda pistoles tika izmantotas tikai dobā katoda jonu pārklāšanas mašīnās
Dalian Jingjing Technology Co., Ltd. uzstādīja dobu katoda pistoli maza loka avota jonu pārklāšanas mašīnā kā bombardēšanas tīrīšanas avotu sagatavēm, panākot labus tīrīšanas efektus un uzlabojot sagataves virsmas spilgtumu.
4) Dr. Pens Hundzjans mazā loka avota jonu pārklāšanas mašīnā uzstādīja dobu katoda pistoli
Pārklājot ar mazā loka avotu, dobā katoda lielgabals tiek aktivizēts vienlaikus, izmantojot augsta-blīvuma loka elektronu plūsmu, lai palielinātu sadursmes iespējamību ar pārklājuma daļiņām, uzlabojot pārklājuma struktūru. 9. attēls-10 Atomu spēka mikroskopa pārklājuma struktūras attēli, kas precizēti ar doba katoda loka elektronu plūsmu a) Dobā katoda pistoles strāva 0A b) Dobā katoda pistoles strāva 120 A c) Dobā katoda pistoles strāva 140 A d) Dobu katoda pistoles strāva — 160 A. Piezīme. Šo P. attēlu nodrošina Dr. Dr. Kā redzams 9-10 attēlā, palielinoties dobā katoda loka strāvai, lielās daļiņas pārklājumā pakāpeniski samazinās un uzlabojas, norādot, ka augsta blīvuma loka elektronu plūsma var uzlabot pārklājumu struktūru no katoda loka avotiem.
2. Cietā avota loka elektronu plūsmas pielietojumi
(1) Loka elektronu plūsmas uzlabotas sagataves tīrīšanas tehnoloģija
Jonu pārklāšanas procesos apstrādājamām detaļām parasti izmanto kvēlizlādes argona jonu tīrīšanu, bet argona jonu plūsmas blīvums no kvēldiega izlādes ir zems; izmantojot titāna jonus no katoda loka avota plazmas tīrām sagatavēm, uz virsmas var veidoties lielas daļiņas. Ir parādījusies jauna tehnoloģija, kas izmanto elektronu plūsmu no aukstā lauka -inducētās loka plazmas, ko izstaro katoda loka avoti, lai jonizētu argona gāzi, radot zemas-enerģijas, augsta-blīvuma argona jonus sagataves tīrīšanai. Dažādas katoda{5}}anoda pozīciju atbilstības ļauj elektriskajiem laukiem virzīt elektronu plūsmu uz jebkuru vēlamo anoda pozīciju. Bombardēšanas tīrīšana ar zemas-enerģijas, augsta-blīvuma argona jonu plūsmu nodrošina labu tīrīšanas efektu un augstu sagataves virsmas spilgtumu. Šī ir vienkāršākā un lētākā metode augsta blīvuma argona jonu plūsmas iegūšanai.
(2) Loka elektronu plūsmas uzlabotas magnetronu izsmidzināšanas pārklāšanas process
Magnetronu izsmidzināšanas pārklājuma tehnoloģija darbojas kvēlizlādes režīmā ar zemu plazmas blīvumu, kā rezultātā ir zems nogulsnēšanās ātrums, zems plēves{0}}substrāta saķere, zems metālu jonizācijas ātrums un zema pārklājuma daļiņu enerģija, kas apgrūtina saliktu plēvju iegūšanu. Pēdējos gados ir parādījusies jauna tehnoloģija, konfigurējot katoda loka avotus magnetronu izsmidzināšanas mašīnās, lai uzlabotu magnetronu izsmidzināšanas pārklājuma līmeni.
Augsta-blīvuma loka elektronu plūsma jonizē argona gāzi, radot augsta-blīvuma argona jonu plūsmu apstrādājamo detaļu bombardēšanas tīrīšanai, aizstājot ilgi-izmantoto titāna jonu bombardēšanas tīrīšanu un uzlabojot dekoratīvos efektus augstākās klases dekoratīvajiem izstrādājumiem, kas pārklāti ar magnetronu izsmidzināšanu.
Augsta-blīvuma loka elektronu plūsma jonizē argona gāzi, radot augsta-blīvuma argona jonu plūsmu mērķa izsmidzināšanai, palielinot nogulsnēšanās ātrumu.
Atbilstoši katoda loka avoti magnetrona izsmidzināšanas mērķa pārklājumā var pārklāt kopā ar magnetronu izsmidzināšanas mērķiem pēc sagataves tīrīšanas, nodrošinot sakausējuma plēves un daudzslāņu plēves.
Palīdzēta nogulsnēšanās. Katoda loka avotu pārklāšanas laikā izstarotā elektronu plūsma virs 100A palielina izsmidzinātā pārklājuma atomu jonizācijas ātrumu, veicinot savienojumu plēves veidošanos; vairāk metāla jonu sasniedz sagatavi, palielinot magnetronu izsmidzināšanas nogulsnēšanās ātrumu. 7. nodaļā tika ieviesta uzņēmuma Platt Company izstrādātā kolonnu katoda loka jonu pārklāšanas iekārta ar kolonnu katoda loka avotu, kas uzstādīts vidū kā kolonnu magnetrona izsmidzināšanas mērķis (sākotnējais m411 modelis). Vidējais magnetrona izsmidzināšanas mērķis izmanto keramikas izolācijas mērķus, bet durvju kolonnu loka avoti izmanto dažādus mērķus. Divi dažādi kolonnu pārklājuma avoti pārklājas kopā, lai iegūtu kompozītmateriālu cietus pārklājumus. Durvju kolonnu loka avoti var tīrīt mērķa caurules un sagataves un kalpot kā pārklājuma avoti, nodrošinot šādus efektus vienlaicīgas pārklāšanas laikā ar vidējo kolonnu mērķi:
Augsta{0}}blīvuma elektronu plūsmas izstarošana palielina argona jonu blīvumu, palielinot nogulsnēšanās ātrumu.
Augsta-blīvuma elektronu plūsma palielina izsmidzināto pārklājuma daļiņu jonizācijas ātrumu, palielinot nogulsnēšanās ātrumu un sasniedzot 2 μm/h kompozītmateriālu cietajiem pārklājumiem.
Lielāks jonizācijas ātrums uzlabo dažādu pārklājuma daļiņu aktivitāti, atvieglojot kompozītmateriālu cieto pārklājumu reaktīvo nogulsnēšanos. Šis ir lielisks piemērs katoda loka avota -izstarotās loka elektronu plūsmas izmantošanai, lai uzlabotu magnetronu izsmidzināšanas pārklājumu.
a) Elektronu staru iztvaikošana ar jonu staru palīdzību
b) Magnetronu izsmidzināšana ar jonu staru palīdzību
Tie izmanto papildu jonu starus. Plēves atomi, kas izsmidzināti no mērķa ar jonu stariem, nogulsnējas uz pamatnes, savukārt kreisajā pusē esošais jonu avots apstaro sagatavi, panākot vienlaicīgu izsmidzināšanas pārklājumu un jonu staru bombardēšanu. Priekšrocības ir šādas: izsmidzinātajām daļiņām ir liela enerģija no augstas-enerģijas jonu staru izsmidzināšanas, nodrošinot labu saķeri ar pamatni; patvaļīgas metāla un nemetāla elementu kombinācijas nodrošina dažādus plēvju veidus; augsts vakuums pārklājuma laikā veicina izcilu veiktspēju plānām kārtiņām.
(3) Parastā magnetronu izsmidzināšanas pārklājuma metode
Tradicionālajai magnetronu izsmidzināšanai ir zems metāla jonizācijas ātrums, kas apgrūtina savienojumu plēvju reaktīvo nogulsnēšanos. Tagad magnetrona izsmidzināšanas mērķa pārklājums tiek apvienots ar bombardēšanu ar jonu staru palīdzību, lai uzlabotu pārklājuma kvalitāti, plēves{1}}substrāta saķeri un pārklājuma daļiņu jonizācijas ātrumu, palielinot nogulsnēšanās ātrumu un atvieglojot salikto plānu kārtiņu veidošanu. Šī tehnoloģija tiek plaši izmantota mašīnu, kosmosa, informācijas, arhitektūras un apdares jomās. Garās sloksnes anoda slāņa jonu avoti ir piemērotāki liela-platuma plakanu izstrādājumu pārklājumam. Dažos optiskos lietojumos šo atbalstīto tehnoloģiju var apvienot172nm UV LEDvaitālu UVC 222nm gaismas avoti virsmas aktivizēšanai, vēl vairāk uzlabojot filmas veiktspēju.
(4) Jonu staru pārklāšanas tehnoloģijas pielietojumi
Jonu staru pārklāšana (IBAD) ir veiksmīgi sintezējusi jaunus materiālus un sagatavojusi augstas veiktspējas{0}}plānas plēves, radot pielietojumu izolācijas plēvēs, aizsargplēvēs, optiskajās plēvēs, lāzera spoguļu pārklājumos elektroniskām ierīcēm, kā arī nodilumizturīgās, korozijizturīgās- plēvēs instrumentiem, veidnēm un gultņiem.
1) Filmas blīvuma uzlabošana
Agrākā uzklāšana ar jonu staru palīdzību tika izmantota funkcionālās plānās plēvēs, lai iegūtu elektriskās, magnētiskās un optiskās īpašības. Zemas-enerģijas jonu avoti nodrošina bombardēšanu, precīzi kontrolējot plēves struktūru un blīvumu ar jonu stariem. 9 Lielāks plēves blīvums samazina porainību, uzlabo adhēziju un nodrošina augstu izturību pret lāzera bojājumiem ar zemu optisko izkliedi. Dziļās ultravioletās optiskās sistēmās, apvienojottālu UVC 222nm gaismas avoti var vēl vairāk optimizēt filmas stabilitāti īsos viļņu garumos.
2) Funkcionālu plānu plēvju iegūšana ar stehiometrisko sastāvu
Parastās optiskās plēves ir oksīda plēves, piemēram, [dažādi oksīdi]. Tieša šo oksīdu iztvaikošana pārklājuma laikā izraisa skābekļa deficītu, ietekmējot optiskās plēves veiktspēju. Skābekļa jonu staru pastiprināta nogulsnēšanās kompensē skābekļa zudumus nogulsnēšanās laikā, veidojot augstas-kvalitatīvas optiskās plēves. Dažiem optiskajiem pārklājumiem, kuriem nepieciešama ārkārtēja tīrība un antibakteriālas īpašības, palīglīdzeklis172nm UV LEDvar ieviest virsmu dezinfekcijai un aktivizēšanai, nodrošinot plēves bez piesārņojuma-.
3) Metālisku-leģētu dimantu-oglekli līdzīgu plēvju iegūšana (M-DLC)
Dimanta-karbona (DLC) plēves tiek plaši izmantotas, lai nodrošinātu augstu cietību, nodilumizturību un izturību pret koroziju. Ar zemas-enerģijas jonu staru palīdzību tiek iegūtas DLC plēves ar cietību līdz 5100 HV. Eksperimenti liecina, ka ar metālu -leģētām DLC plēvēm, kas sagatavotas ar jonu staru palīdzību, ir lieliska plēves-substrāta saķere, ārkārtīgi zems virsmas raupjums un izcila nodilumizturība.
Jonu staru apstarošana tiek sinhronizēta ar plēves nogulsnēšanos, visā procesā piemērojot jonu implantācijas uzlabošanas un modifikācijas efektus, uzlabojot plēves-substrāta saķeri, struktūras morfoloģiju, plēves spriegumu, blīvumu un pārejas slāņa sastāvu un īpašības, iegūstot izcilas plānas kārtiņas. Medicīnas ierīču pārklājuma jomās šī tehnoloģija apvienojumā artālu UVC 222nm baktericīdās īpašības var radīt virsmas ar nodilumizturību un paš{0}}dezinficēšanas funkcijām.
