Как известно, нанесение тонких пленок на различные поверхности может приводить к значительным изменениям свойств вещества, подвергшегося такой специальной обработке. В результате получаются материалы с новыми свойствами, которые находят самое широкое применение, так как тонкие плёнки способны изменить износостойкость, коррозионную устойчивость, прочность, жаропрочность, коэффициенты трения и т. д. получаемых образцов. Всё это с успехом используется в машиностроении, энергетике, в авиационной и космической технике, в медицине, микроэлектронике и др. Таким образом, нанесение тонкоплёночных структур – эффективный путь для решения проблемы миниатюризации и снижения материалоёмкости устройств различного назначения. Это вклад в решение вопроса об экономически целесообразном расходовании средств.
Один из способов нанесения тонких плёнок представляет собой напыление соответствующих материалов на подложку. Данный процесс осуществляется в вакууме. При этом следует отметить, что применение вакуумных методов связано с проблемами технологического оборудования, поэтому инновации в этой области могут оказаться очень продуктивными.
Рассмотрим резистивные прямонакальные испарители. В основе принципа их действия лежит закон Джоуля – Ленца. То есть, при прохождении тока через испаритель происходит выделение энергия, часть которой передаётся материалу загрузки. При изготовлении испарителей следует учитывать, что скорости испарения разных материалов неодинаковы, а, следовательно, и скорости, с которыми пленки будут осаждаться на подложках, тоже оказываются различными. Их значения изменяются в широких пределах от 1 нм/с до 1000 нм/с. И даже выходят за границы этой области. При этом сам метод резистивного напыления, несмотря на определенные недостатки, благодаря своей простоте, наглядности и относительно низкой стоимости занимает свою нишу на производстве, в лабораторной практике и научно-исследовательской работе.
Также нужно признать, что данный метод обладает стратегическим преимуществом. Он позволяет создавать установки небольших размеров, сохраняя высокое качество получаемых на выходе образцов. Объём вакуумной камеры в этом случае может быть 3–4 дм3. При производстве изделий небольших размеров это очень удобно по ряду причин. Для малогабаритной установки требуется меньше расходных материалов, ведь значительная часть их оседает бесполезно на стенках вакуумной камеры. А ведь это бывают очень ценные металлы: золото, платина, серебро и другие не менее ценные вещества. Кроме того, что само по себе очень важно, экономится время на получение готовых изделий, так как каждый цикл подготовки и собственно напыления занимает меньше времени по сравнению с другими установками. Но если время работы установки уменьшается, следовательно, снижается потребление электроэнергии, что, естественно, входит в себестоимость выпускаемой продукции.
Подбирая различные режимы напыления, можно получать плёнки с толщиной от нанометров до сотен микрометров. А экономичность установки (по расходным материалам и энергопотреблению) позволяет проводить различные лабораторные испытания. В частности, созданная нами малогабаритная модель TGM M.3 может иметь различные сферы применения, включая лабораторные и учебные цели [1]. Для её успешной работы создан специальный блок питания, Он позволяет плавно регулировать температуру прямонакальных резистивных испарителей различной конструкции и конфигурации, что позволяет успешно проводить термическое испарение в вакууме и наносить покрытия из различных веществ. Например, для этого использовались медь, алюминий, золото, серебро, сублимирующий хром и т.д.
Библиографическая ссылка
Силаев И.В., Магкоев Т.Т., Радченко Т.И., Магкоев Р.Т. ТЕХНОЛОГИЯ ЭКОНОМНОГО РАСХОДОВАНИЯ НАПЫЛЯЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ УСТАНОВОК ТЕРМОВАКУУМНОГО ИСПАРЕНИЯ // Международный журнал экспериментального образования. – 2017. – № 1. – С. 95-95;URL: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=11067 (дата обращения: 21.11.2024).