Проект_ЭТ (Ионно-лучевое полирование материалов)

Технологический анализ изделия,требования к шероховатости поверхностиЛазерный гироскопРентгеновский лазерКольцевой лазерный гироскоп. 1. Рабочая средаСхематическая демонстрация положения фокусирующих зеркал в установке для получения рентгеновскоголазера на свободных электронах2. Зеркала 3. Полупрозрачное зеркало 4. ИнтерферометрСверхгидрофобная поверхностьФотолитография в глубокомультрафиолетеТелескопДинамика поведения капли на гидрофильной, гидрофобной и сверхгидрофобной поверхностях. Температура всех поверхностей ниже нуля. Температуру капли 0. фотографии сверху вниз описывают столкновения капли, момент ее максимального расширения (rmax), затем сжатия (rmin) изамерзания.1. Главный элемент, вогнутое гиперболическое зеркало2.

Вторичный элемент, выпуклое гиперболическое зеркало3. Третичный элемент , оптический корректорПараметр,единица измеренияЗеркала для лазерныхгироскоповЗеркала длянано-фокусировкиСверхгидрофобнаяМатериал подложкиСиталлСиталлКварцевое стеклоКварцевое стеклоШероховатость(RMS, нм)<15Диаметр, мм24-30Схема работы ГУФ фотолитографииАстрономическаяоптикаГУФ фотолитография-Ситалл оптический,плавленый кварц,оптические стеклаКристаллический кварц<10<5<30<10100-400-20-40010-15поверхностьМоделирование процесса ионноионно--лучевого травленияКоэффициент физическогоУгол падения φ ионов на поверхностьматериалараспыления металлов (КР)Y p (0)Графики зависимости КР от угла падения ионного12,0000Yp  N a / NиY p ( ) где Na – число выбитых(распыленных) атомов материала;Nи – число ионов, бомбардирующих материал;Где Yp (0) –КР при нормальномпадении ионовcos Осаждение распыленногос выступов материалаво впадинахПоверхность материалах100010,00008,00001801701601501406,0000130120110100954,0000Схема поверхности материала2,00000,00000Геометрические модели ионного распыления микронеровности в виде пирамиды15182025304560758085ϕ\α1801701601501401301201101009501,00001,00381,01541,03521,06411,10331,15451,22051,30501,3624151,03521,01541,00381,00001,00381,01541,03521,06411,10331,1303181,05141,02631,00981,00141,00061,00751,02231,04561,07841,1015201,06411,03521,01541,00381,00001,00381,01541,03521,06411,0847251,10331,06411,03521,01541,00381,00001,00381,01541,03521,0502301,15451,10331,06411,03521,01541,00381,00001,00381,01541,0255451,41371,30501,22051,15451,10331,06411,03521,01541,00381,0007601,99821,74221,55491,41371,30501,22051,15451,10331,06411,0468753,85422,91882,36331,99821,74221,55491,41371,30501,22051,1816805,73573,85422,91882,36331,99821,74221,55491,41371,30501,25518511,37595,73573,85422,91882,36331,99821,74221,55491,41371,3494Схема и результаты измерения нанорельефадо и после ионноионно--лучевого полированияАтомноАтомно--силовой микроскопПринципиальное устройство АСМИсследование результатов сканирования3D скан поверхности ситалловой подложкиРельеф участка поверхности ситалловой подложкиПринцип работы сканирующего зондового микроскопа в режиме измерения латеральных силТравление ситалловой подложки под углом в 20оЛатеральные силысилы——это силы действующие на зонд со стороны образца во время сканирования (в основном, трибологические) которые заставляют балку зонда изгибаться на скручивание.

В этом режиме возможно проводить исследования трибологических свойств композитных многокомпанентныхобразцов.Принцип работы микроскопа в режиме постоянной высотыТравление ситалловой подложки под углом в 90оОбратная связь АСМ поддерживается по постоянной координате высоты сканера , а кантилевер перемещается вдоль поверности образца, изгибаясь на неровностях.Принцип работы микроскопа в резонансном режимеЗонд атомного силового микроскопа раскачивают на резонансной частоте (характерная частота 7070--500кГц), и подводят к поверхности образца. При подводе на расстояние порядка 10 нм, на зонд начинаютдействовать слабые силы и параметры колебаний зонда АСМ начинают меняться.

Изменяется резонансная частота колебаний, амплитуда колебаний и фаза.Принципиальная схема ионноионно--лучевого полирования образцаУстановка ““Balzers”Balzers” вакуумного осажденияВакуумноВакуумно--кинематическая схема установкиПараметрКамераОткачная системаПоток натекания,Торр л/с20*10-58*10-5Объем, л4510Время откачки до10-4 Тор, мин15-20<1Фактически достижимое давление, Торр5*10-58*10-6Автономный источник ионов «РадикалРадикал»»Параметр«Радикал»Диаметр пучка, мм100Плотность тока, мА/см25Энергия ионов, эВ200-1000Зона неравномерности,(2-5)%D=80ммСхема ионноионно--лучевого полирования АИИ «РадикалРадикал»»Достоинства ионно-лучевых технологий:- высокая направленность воздействия, обеспечивающая высокую прецизионность;- возможность получения вертикальных ступенекпри травлении через маску;- отсутствие ухода размеров элементов;- возможность формирования пучков ионов какинертных, так и химически активных газов;- возможность управления энергией ионов в широких пределах;- возможность управления зарядом на обрабатываемой поверхности независимо от параметров пучка ионов;- точность и простота контроля процесса обработкипутем измерения тока пучка ионов;- высокая однородность и воспроизводимость обработки.Недостатки:- низкие скорости травления (0,1-1 нм/с);- значительные радиационные и тепловые воздействия, вызывающие разрушение контактных масок, деградацию электрофизических параметров структур и1 – автономный источник ионов «Радикал»; 2 – баллоны с газом; 3 – блок питания автономного источника ионов; 4 – блок питания магнетронов; 5 – блок клапанов с механическим приводом; 6 – вентили баллонов; 7 – ввод вращения; 8 – газобалластная камера; 9 – заслонка верхнего магнетрона; 10 – заслонка магнетронанижнего; 11 – камера технологическая; 12 – клапан с электромагнитным приводом; 13 – коммутатор; 14 – магнетрон верхний; 15 – магнетрон нижний; 16…18 –манометры; 19 – механизм подъема камеры; 20 – муфта; 21 – насос диффузионный; 22 – насос механический; 23 – натекатель; 24 – преобразователь ионизационный; 25 – преобразователь термопарный; 26- регуляторы давления; 27 – регуляторы расхода газа; 28 – редукторы газовые; 29 – система газораспределения; 30 –фильтр газовый; 31 – электродвигатель.Результаты статистической обработки экспериментальных данныхy  b0  b1 X 1b0b1где- значение функции отклика в центре плана;— коэффициент, характеризующий степени влияния соответствующих факторов на функцию отклика;Число опытовN:N u 2 2,k1k 1где u  2 — число уровней каждого фактора,Nbj xi 1ijN— число исследуемых факторов.y  40.62  8.57 X1yi;Проверка нормальности распределения по критерию Пирсона:10mmmi  32.052ii э1   44.681mimii 1i 12k210mi  mi mi  49.19 2 э2   30.949mimii 1i 12k2 кр2 (  ; f  k  1  2)   кр2 (0.05; f  197)  230.746N  m  l  10  10  100№ опыта12X0++X1-+3230343537343225333150534949494554485252333134372628263638384551504650445054525139313431373331372527484253554748484447493033363439313330303251515053525146565450Y1..Y100, нм34 2930 2633 2632 3527 2536 3533 2929 3132 2935 2553 4556 5346 4747 4946 5251 4344 4647 5149 4348 43Yср,нм S2(y)322830333328393838374852444751534748505531292636323338313532495055515548484349492734283235273133363548504456554652495450302632362932,05 13,93527293436424942435449,19 14,7474251514520о ,  2э12э22кр.- распределения между группами не отличается отравномерного распределения.12451040358302562041510250013579 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85 87 89 91 93 95 97 9990о242526272829303132333435364243444546474849505152533738394012601050840630420210041013579 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85 87 89 91 93 95 97 9954555657.