Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1025103), страница 18

Файл №1025103 Диссертация (Воздействие высокотемпературной импульсной плазмы на физико-механические свойства композиционных структур) 18 страницаДиссертация (1025103) страница 182017-12-21СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 18)

Структура пленки по радиусу области напыления на Al пластинкепри прохождении плазмы через нержавеющую трубку: а – x ≈ 2,5 мм;б – x ≈ 4 мм; в – x ≈ 5,5 ммНа поверхности Al пластины видны отдельные капли Al 2O3 (светлыеточки), при этом наблюдаются обширные области скопления C (темныеобласти).

При перемещении ближе к центру области напыления появляютсяпервые участки разрушения пленки Al2O3, содержащие мелкие и крупные121капли оксида алюминия (Рис. 3.21, б), дополнительно в спектре появляютсяследы Fe. При дальнейшем движении к центру наблюдаются большие участкиразрушения пленки Al2O3, а также обнаруживаются скопления капель расплаваоксида алюминия (Рис. 3.21, в). Распределение элементов от края областинапыления вдоль радиуса с шагом ~0,5 мм представлено на Рис. 3.22.

Видно,что наиболее высокая плотность атомов элементов: Al, O, Si, Cu, Fe имеетместо вблизи центра зоны напыления. Размер области с повышеннойконцентрацией примесей не превышает  2 ÷ 3 мм. На краю зоны напыленияконцентрация примесей примерно на порядок ниже (Рис. 3.22). Ранее былопоказано, что элементы C, W и Al переносятся с анодного узла установки ПФ(см. п. 3.3, 3.5 и [98, 144]).Рис.

3.22. Распределение элементов в пленке на Al пластине по радиусу областинапыления при прохождении плазмы через трубку из нержавеющей сталиМожно полагать, что высокое содержание примесных атомов: Cu, Si и Feв центре зоны напыления связано с коллимированной частью плазменной струидиаметром 2 ÷ 3 мм, проходящей сквозь трубку из нержавеющей стали. Малыеобласти такого размера можно увидеть в пленках, напыленных на стекла(Рис.

3.20, а, через стеклянную трубку) и металлические подложки(Рис. 3.20, в). Следует отметить сравнительно низкую концентрацию Fe внапыленной пленке, что указывает на незначительное взаимодействиеплазменной струи со стенкой стальной трубки. Наличие атомов O2 и Al в122спектре связано с разрушением оксидной пленки Al2O3 при взаимодействииплазменной струи с Al подложкой.Результатынапыленныхнаизмеренийстеклянныекоэффициентаподложки,пропусканияпредставленыпленокнаРис.–τ,3.23.Коэффициент пропускания уменьшается по мере увеличения плотности пленкии увеличении металлической проводимости (кривые 3, 4). В целом зависимостиτ() образцов подобны при некотором изменении τ в инфракрасной области(ИК) спектра (Рис. 3.23, кривые 2, 3, 4).

Пленка, напыленная через трубку изнержавеющей стали имела диэлектрический характер (кривая 2). Известно, чтов ИК области существенное влияние на уменьшение τ оказывает металлическаяпроводимость [136]. Проводимость пленок (кривые 3, 4) в нашем случае была≤ 10-8 Ом·м. Однако сопротивление этих пленок определяется не столькоосаждением атомов примесей: Cu, W, Fe, Al, сколько напылением тонкого слояуглерода. После отжига таких образцов при температуре ~900 °С все пленкистановятся диэлектрическими и соответственно τ во всем интервале длин волнсущественно увеличивается, приближаясь к кривой 2 (Рис.

3.23).Из приведенных результатов экспериментов по напылению пленок надиэлектрическиеиметаллическиеподложкиприпрохожденииструидейтериевой плазмы через трубки из различных материалов следует, чтополучение однородных поструктуре иэлементному составу пленокзатруднено. При сквозном движении коллимированной части дейтериевойплазмы в виде тонкой струи диаметром 2 ÷ 3 мм не происходит заметногораспыления материала трубок. В центре пленки образуются области диаметром2 ÷ 3 мм с высокой концентрацией неконтролируемых примесей: Cu, Al, Si и C,которые переносятся дейтериевой плазмой с анодного узла установки ПФ.На краях пленок содержание неконтролируемых примесей в несколькораз меньше, но при этом и концентрация распыляемого материала,поступающего со стенок трубок, также мала.Некоторое увеличение концентрации атомов железа ближе к центруобласти напыления указывает на то, что струя плазмы может захватывать123небольшое количество атомов Fe, испарившихся со стенок трубки, и возможно,часть атомов Fe переносится с анодного узла установки ПФ-4.Рис.

3.23. Коэффициент пропускания стекол с напыленными пленками:1 – чистое стекло. Напыление через трубки: 2 – нержавеющая сталь; 3 – стекло;4 – медьРаспределение атомов элементов в пленках неоднородно по сечениюобласти напыления. Этот вывод подтверждаетсяструктурой областейнапыления пленок на стеклянных и металлических подложках через различныеполые трубки.Следует отметить, что на всех пленках осаждается значительноеколичество углерода, который, наряду с другими атомами элементов, попадаетв плазменную струю с анодного узла установки ПФ.Чтобы удалить углерод, необходимо проводить отжиг пленок на воздухепри температуре ~900 °С, при этом тонкий слой углерода окисляетсякислородом воздуха до CO2 и удаляется с поверхности пленок.

Однако этотвопрос требует более тщательного изучения, так как при нагреве могутулетучиваться необходимые легирующие компоненты в пленке.1243.9.Изучениеметодомрезерфордовскогообратногорассеянияраспределения элементов в пленках, напыленных через полные трубки наустановке типа «Плазменный фокус»«При напылении тонких пленок часто помимо легирующих атомов в нихсодержатся примесные атомы, поступающие с конструкционных элементовнапылительных установок.

Эти примеси, как правило, ухудшают качествопленок [35, 122]. Особенно острой эта проблема является при использовании вкачестве напылительныхустройств плазменныхустановок[124]. Так,исследования оптически тонких пленок на установке типа «плазменный фокус»показали, что они «загрязняются» неконтролируемыми примесями: атомами C,Cu, Fe, W, Si, поступающими с электродов и изолятора установки [96, 98, 104].Обнаружено,чтолегирующиеэлементыипримесираспределяютсянеоднородно по фронтальной плоскости напыления пленок.

Также известно,что при осаждении композитных пленок из несмешиваемых материалов, такихкак Cu–W, Nb–Cu, Cr–Al, глубина залегания элементов изменяется от десятыхдолей до нескольких десятков микрометров [4, 79, 145]. В то же время вопрос оглубине залегания и профиле распределения легирующих и примесныхэлементовоставалсянеизученным.Современноесостояниетеориивзаимодействия высокоскоростных частиц с твердым телом не позволяетоднозначно интерпретировать экспериментальные результаты, полученные наустановках типа «плазменный фокус» [146]. В этой работе для изученияпрофиля распределения элементов в поверхностных слоях пленок былприменен метод резерфордовского обратного рассеяния (см. п.

2.11.4 и [117120]), являющийся весьма эффективным» [103].«Были изучены тонкие диэлектрические пленки, полученные в результатеиспарения Cu и W в электродном узле установки ПФ-4 и в медной трубке иосаждения на стеклянные подложки из силикатного стекла толщиной1,5 ÷ 3,0 мм и размером ~3,5×3,5 см. Вольфрам и медь используются вконструкции анодного узла установки ПФ-4. Схема напыления пленок Cu–W на125установке ПФ-4 показана на Рис.

2.13 в п. 2.6. В экспериментах камеразаполнялась аргоном до давления 1,1 Торр (Т = 300 К). Ранее (см. Рис. 3.5 вп. 3.3, Рис. 3.18 в п. 3.8 и [96, 98, 104]) было показано, что при прямомвоздействии такой плазменной струи на стеклянные подложки имеет местосильная деструкция их поверхности, и даже полное их разрушение. Поэтомупленки Cu–W напыляли на подложки через медную трубку с расстоянияx = 4 см от верхнего среза трубки и h = 7 см от нижней части трубки до анода.Плазменная струя попадала на стеклянную подложку, проходя через меднуютрубку диаметром 1,4 см и длиной 7 см.

При прохождении через трубкуплазменная струя насыщалась атомами и ионами меди, а также уменьшаласьплотность потока энергии в струе. С целью перемешивания заряженныхкомпонентов плазменной струи на концах трубки устанавливали дваодинаковых кольцевых магнита с магнитной индукцией B1, B2 ~ 0,08 Тл.Векторы магнитной индукции B1 и B2 были направлены в одну сторону вдольоси трубки. Регулируя положение трубки относительно анода и энергиюплазменного потока, получали достаточно однородные пленки, без заметнойдеструкции поверхности стекла» [103].«На установке ПФ-4 были получены три образца пленок на стеклянныхподложках [103, 147]. Оценочное среднее значение энергии Eср плазменногоимпульса и количество импульсов n при облучении каждого образца,соответственно, составляли: Eср ≤ 60 отн.

ед., n = 20; Eср ≥ 67 отн. ед., n = 10;Eср ≥ 80 отн. ед.,n = 14. Затем образцы исследовали методомрезерфордовского обратного рассеяния (см. п. 2.11.4), чтобы определитьпрофиль распределения элементов по глубине и изменение профилей поповерхности – от центра к периферии полученных пленок, имеющих округлуюформу, повторяющую форму трубки, через которую проводилось напыление»[103].«Профили распределения элементов по глубине, измеренные в центреобласти напыления при различных значениях энергии плазменного потока,представлены на Рис. 3.24. На Рис.

3.25 показаны точки 1–4, в которых по126абвРис. 3.24. Профили распределения элементов C (сплошная линия), Cu(пунктирная линия) и W (точечная линия) по глубине в центре областинапыления при средней энергии Eср n плазменных импульсов:60 отн. ед. и меньше, n = 20 (а); 67 отн. ед. и выше, n = 10 (б);80 отн. ед.

Характеристики

Список файлов диссертации

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6518
Авторов
на СтудИзбе
302
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее