Диссертация (1025198), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Росттемпературы электронов до 6-8 эВ также способствует увеличению скоростииспарения, но менее значительно. Для создания подобных условий предложеноиспользовать дополнительный ввод мощности посредством геликоновогоразряда.168ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ1.Исследованы интегральные характеристики процесса эрозии катодавакуумно-дугового испарителя с арочным магнитным полем. Показанасущественная зависимость напряжения разряда от индукции арочногомагнитного поля для различных материалов (титан, алюминий, медь, кремний).Получены новые количественные данные, свидетельствующие о том, что приувеличении индукции арочного магнитного поля скорость эрозии катодаснижается в 1,5-3,9 раза для всех исследованных материалов.
На основеразработанной методики ускоренного определения профиля эрозии катодапроведена корректировка режима работы промышленного вакуумно-дуговогоиспарителя и достигнуто увеличение коэффициента использования материалакатода с 37 до 80 %.2.Показано, что в дуговом испарителе с арочным магнитным полемкапли приходят на подложку в жидком виде для всех исследованныхматериалов. Полученыдисперсные характеристикикапельнойфазы впродуктах эрозии катода и показано, что диаметры капель в плазме,переносящих 80 % массы капельной фазы, составляют от 0,15 до 0,91 мкм.Показано, что при использовании арочного магнитного поля, массовая долякапельной фазы в продуктах эрозиикатода снижается в 1,5-2,5 раза взависимости от материала катода.3.Разработана математическая модель тепломассообмена междукаплей и плазмой вакуумно-дугового разряда с учётом процессов излучениясубмикронных капель, прихода на каплю одновременно тепловых ионов иионного пучка со стороны катода, испарения материала капли, термоэмиссииэлектронов с поверхности капли и других.
Показано, что арочное магнитноеполе существенно влияет на динамику испарения капель в плазме вакуумнодугового разряда: при отсутствии магнитного поля размер крупных капель(диаметром более 1 мкм) почти не уменьшается, полное испарение капельпроисходит при их диаметре не более 0,2 мкм; при наличии арочногомагнитного поля происходит полное испарение капель размером до 0,5 мкм, в169то время как диаметр крупных капель уменьшается в 1,2-2,5 раза в зависимостиот материала катода.
Проведена экспериментальная проверка, подтверждающаявыполненные расчёты.4.Экспериментальнопоказано,чтоприналожениивнешнегоарочного магнитного поля существует два механизма снижения массовой доликапельной фазы в покрытии: подавление образования капель в катодном пятнеи испарение капель в плазме вакуумно-дугового разряда.5.Показано, что интенсивность испарения капель существеннымобразом зависит от величины концентрации плазмы и в меньшей степени оттемпературы электронов. Полное испарение капель размером до 1 мкм можетбыть осуществлено путём увеличения концентрации до 6•1019 м-3.
Данытехнические предложения по разработке систем вакуумно-дугового испарения,обеспечивающих снижение массовой доли капельной фазы как вследствиеподавления образования капель в катодном пятне, так и их испарения в плазмевакуумно-дугового разряда.6.Впервыебылапоказанавозможностьиспаренияхрупкихполупроводниковых материалов в непрерывном режиме с помощью вакуумнодугового разряда в арочном магнитном поле при полном отсутствиитермодеформационных разрушений катода и определены технологическиережимы процесса.170СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.Некоторые применения плазменных ускорителей в технике / А.М.Дороднов // В сборнике: «Физика и применение плазменных ускорителей»: подред.
А.И. Морозова. Минск, Издательство «Наука и техника», 1974. С. 330-365.2.Андреев А.А., Саблев Л.П., Шулаев В.М. Вакуумно-дуговые устройства ипокрытия. Харьков: ННЦ ХФТИ, 2005. 236 с.3.Takikawa H., Tanoue H. Review of Cathodic Arc Deposition for PreparingDroplet-Free Thin Films // IEEE transactions on plasma science. 2007. V.
35. N. 4, P.992-999. DOI:10.1109/DEIV.2006.357354.4.Anders A. Approaches to rid cathodic arc plasmas of macro- and nanoparticles:a review // Surface and Coatings Technology. 1999. V. 120-121, P. 319-330. DOI:http://dx.doi.org/10.1016/S0257-8972(99)00460-0.5.Martin, P.M. Handbook of Deposition Technologies for Films and Coatings.Kennewick, WA, United States.
Columbia Basin Thin Film Solutions LLC, 2010.912 p.6.Дороднов А.М. Промышленные плазменные установки : учебное пособие/ Под ред. Хвесюка В.И. М.: Изд-во МГТУ, 1976. 130 с.7.Кесаев И.Г., Пашкова В.В. Электромагнитная фиксация катодного пятна// Журнал технической физики. 1959, Т.29, №3. С.
287-298.8.Сравнительный анализ капельной фазы в покрытиях, полученныхметодом вакуумно-дугового осаждения на установках типа ННВ и Platit π80 /Береговский В.В., Духопельников Д.В., Марахтанов М.К. и др. // ВестникМагнитогорского государственного технического университета им. Г.И.Носова.2008.№4.С.29-32.РежимдоступакжурналуURL:http://vestnik.magtu.ru/content_en/Vestnik%20MSTU%20for%202008,%20Number%204.pdf (дата обращения 22.01.2017).9.Объемное содержание и дисперсный состав капельной фазы в покрытиях,полученных вакуумно-дуговым методом на установке PLATIT Π-80 /Береговский В.В., Марахтанов М.К., Духопельников Д.В.
и др. // Упрочняющиетехнологии и покрытия. 2009. № 1. С. 3-5.17110.Swift P.D., McKenzie D.R., Falconer I.S. Cathode spot phenomena in titaniumvacuum arcs // Journal of Applied Physics. 1989. N. 66. V.2. P. 505-512. DOI:http://dx.doi.org/10.1063/1.343566.11.Vacuum-arc plasma source with steered cathode spot / Aksyonov D.S.,Aksenov I.I.,Zadneprovsky Y.A., et al // Problems of Atomic Science andTechnology.
2008. Is. 6. P. 210-212.12.Lang W. Design and performance of the transverse rotating magnetic fieldsteered arc source used in vacuum arc deposition // Advanced Materials Research.2011. V. 337. P. 70-76. DOI:10.4028/www.scientific.net/AMR.337.70.13.Stark J. Zur Kenntnis des Lichtbogens // Annalen der Physik. 1903. N. 12. P.673-713. DOI: 10.1002/andp.19033171202.14.Minorsky N. La rotation de l’arc ´electrique dans un champ magn´etique radial// Journal of Physics Radium. 1928.
N. 9. V. 4. P. 127-136. DOI:10.1051/jphysrad:0192800904012700.15.Щуренкова С.А. Исследование влияния теплофизических процессов вкатодной области вакуумной дуги на дисперсный состав капельной фазы впродуктах эрозии катода: диссертация кандидата технических наук. М., 2012.161 с.16.A study of vacuum arc ion velocities using a linear set of probes / Andres A.,Yushkov G.Y., Oks, E.M., et al // Journal of Physics D: Applied Physics. 2008. V.41. Is. 20, P. 205210-1 - 205210-7. DOI: 10.1088/0022-3727/41/20/205210.17.Плютто А.А., Рыжков В.Н., Капин А.Т.
Высокоскоростные потокиплазмы вакуумных дуг // Журнал экспериментальной и теоретической физики.1964. Т.47. № 8. С. 494-507.18.Влияние температуры катода на долю капельной фазы в покрытиях Ti,TiN / Духопельников Д.В., Кириллов Д.В., Щуренкова С.А. и др. // МатериалыVII Международной научно-технической конференции «Вакуумная техника,материалы и технология», г. Москва, 10-12 апреля, 2012. С. 132-135.19.Павлов В.А. О механизме «обратного» движения катодного пятна //Прикладная механика и техническая физика. 2012. Т. 53, № 3.
С. 3-10.17220.Мубояджян С.А., Лесников В.П., Кузнецов В.П. Комплексные защитныепокрытия турбинных лопаток авиационных ГТД. Екатеринбург: Изд-во«Квист». 2008. 208 с.21.Влияние магнитного поля на скорость перемещения катодного пятна поповерхности катода вакуумно-дугового испарителя / Духопельников Д.В.,Береговский В.В., Кириллов Д.В. и др. // В сборнике: Материалы VМеждународнойнаучно-техническойконференции«Вакуумнаятехника,материалы и технология», Москва, 2010.
С. 113-11522.Духопельников Д.В., Кириллов Д.В., Щуренкова С.А. Динамикадвижения катодных пятен по поверхности катода в поперечном магнитномполе // Наука и образование: электронный журнал. 2012. № 1. Режим доступа кжурналу URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/256359.html (дата обращения:22.01.2017).23.Вакуумнаядуганаполикристаллическомкремниевомкатоде/Духопельников Д.В., Кириллов Д.В., Воробьев Е.В. и др.
// Наука иобразование: электронный журнал. 2014. № 11. С. 188-197. Режим доступа кжурналу URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/748209.html (дата обращения:21.01.2017).24.Духопельников Д.В., Кириллов Д.В., Рязанов В.А. Исследование профилявыработки катода дугового испарителя с арочным магнитным полем // Наука иобразование:электронный10.7463/1112.0482485.журнал.Режим2012.№доступа11.кС.21-32.журналуDOI:URL:http://technomag.bmstu.ru/doc/482485.html (дата обращения: 21.01.2017).25.Оптимизация траектории движения катодного пятна для повышенияравномерностивыработкикатодавакуумногодуговогоиспарителя/Духопельников Д.В., Кириллов Д.В., Рязанов В.А.
и др. // Наука и образование :электронный журнал. 2012. № 01. C. 1-8. DOI:77-30569/25635926.Управление движением катодного пятна в линейных вакуумно-дуговыхиспарителях / Духопельников Д.В., Жуков А.В., Костин А.А. и др. //Упрочняющие технологии и покрытия. 2005. №11. С. 45-49.17327.Titanium macroparticle fraction suppression with steered arc and negativepulse biasing / Ryabchikov A.I.,Sivin D.O.,Ananin P.S., et al // Journal ofIndustrial Pollution Control. 2016. V.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
