Данилин Б.С. - Вакуумное нанесение тонких плёнок (1051250), страница 31
Текст из файла (страница 31)
В фа~рвитроне поток электронов, эмиттируемых вольфрамовым катодом, модулируется высокочастотным напряжением, подаваемым на сетку, расположенную вблизи катода. В пространстве около сетки происходит ионизация молекул остаточных газов и образуются пакеты ионов с частотой, равной частоте модуляции электронного тока Возникающие пакеты ионов втягиваются в область анализатора и под действием параболического поля совершают колебания с частотой, зависящей от отношения заряда к массе иона.
К той группе ионов, частота колебаний которых синхронна с частотой модуляции, при каждом акте ионизацни добавляется новая порция ионов. В результате этого процесса ионы синьронной массы образуют облако колеблющегося в пространстве заряда, который индуцирует нэ сигнальном электроде переменное напряжение. Ионы несинхронных масс образуют шумовой шлейф, интенсивность заряда которого составляет несколько процентов от суммарной интенсивности заряда ионов синхронных масс. Развертка масс-спектра осуществляется изменением частоты модуляции. а масс-спектр газовой смеси регистрируется на экране осциллографа. Фавитрон имеет ряд достоинств, к числу которых, помимо малых размеров как самого датчика, так и измерительного блока, относится также то, что разделение масс происходит в статическом электрическом поле, а усиление ионного сигнала происходит в самом датчике.
Фарвитрон имеет широкий диапазон регястрируемых масс ц рабочих давлений и относпгся к быстродействующим приборам, предназначенным для быстрого качественного анализа состава оста- сгочньлх газов и для грубой количественной оценки парцпальных давлений 13сследуеллыл газов. Дли исследования быстропротскаюипж процессов, длительность которых исчисляется долями миллисекунды, может быть использован времяпролетный масс-спектрометр, Разделение ионов по массам в этом масс-спектрометре основано на различии времени, необходимого моноэнергетическим ионам для прохождения определенного отрезка пути.
Ионизация остаточных газов производится в результате кх соудэрения с электронами, эмиттнруемыми горячим катодом. Возникающие ионы выталкиваются из обласп1 ионизации в результате воздействия ва ннх коротких положительных импульсов, подаваемых на расположенную окало катОда СЕтку. Образовавшиеся пакеты положительных ионов ускоряются, после чего попадают в пространство дрейфа, где разделяются по массам но времени. Пройдя пространство дрейфа, ионы различных масс поочередно достигают коллектора ионов, которым чалце всего является вход электронного умножителя. Возникающие при этом импульсы усиливаются и поступают на отклоншощие пластины осциллографа, горизонтальная развертка которого синхрвнизирована с периодом повторения генератора выталкивающих импульсов.
Таблица 248 л м м м ы и' мм с 'н йм л м ч жам и м % Рссмстрарушпшй срнбср и и ми Ы ой Наямеллаааинс а тап прибора МПДСЬ1 — сллсгатйсн (СССР) 3 10мл МХ-4303 — омсгвтрсн (СССРР ! 10'л Ю с — 300 25 1-100 52 1 — 200 42 1-140 44 1 330 Самопашушкй потея цасмстр Осмнллагрсфячссмая трубка Самспяшущнй пстснчасмста Самопншуламй пстсм- цмамстр 1!О" 5 1О " ! ° 10 " Осцяллсграблячсская трубка Осцналограйлнчсская трубач 1-4 12 — 55 1 — 250 10 л 40 2-100 10 л Самопишущий патсм- чаамстр 1О-л 30"' З 2-2Э3 50 1 023 Осамтюсрафячссхая трубка Самопишущий астсм- Мяомстр 10 л 10 л 23 1 — 250 100 1-250 !00 1-!00 30 л 1 30-л— 10 ' 10 *— !О-л 5 1О'— 10- л Ссця ьлсграфмчсская трубка Осцнллсграфячсская трубка Слсцкл.юграфяческая трубка МСХ-2М вЂ” храаотрсм (СССРР !О- ° АМР-3 — электромина Фильтр масс фнрлш А11аа 1ФР! 3 10 си Омсгатрам Фирмы ьсуьож (ФРГ) ЛМ-140 — омегатран фирмы Сзи !Францем! Омсгатрон фармы Ебшасба 1йнсаая) МХ-б401 †радиочастотн масс-сссктрсмстр !СССР! М-494 в раааачлстстмый массшпсктрсмстР фярллм Масюсс (США) Тспатрсм — радиочастотный масс-сп ктрсмстр фирмы ЬсуЬош 3ШРГ) Фарсстрсн фармы Ьсувош (блр О Сймае- чака саха с ьямй масс.смсктраллстр фирмы Ва1гсгз !щвейцария) МСХ.ЗА — храмстрон !СССР) 1 10 л— З 1О™ 3 10-— 1 10 'с 1 10 '— 1.30см 1.10-— 510" 1 10- 1 10" Ю'— 10 л 10 л— 10 л 353 Времяпролезныи мэсс-спектромегр позволяег непрерывно регй.
стриронзть нз кинопленке мисс-спектры длительностью в несколько микросекунд, ззписывля несколько десятков спекгров в секунду. Для работы в промышленных условиях все более широкое применение нзходнт электрический фильтр масс, в котором разделение ионов по мзссзм происходит под воздействием переменного кнздрупольного электрического поля, приложенного к четырем параллельным стержняч круглого сечения. При определенпои соотношении между рздиусом стержней и расстоянием между ними нвпряжевность электркческого паля является линейной функпией расстояния от пентрвльной оси рззделяющей системы Ионы, движущиеся из источники вдоль оси кнздруполя, рзскзчнвзютсн высокочастотным полем, и при этом амплитуда их колебзняи ззвнсит от их удельной массы и напряжения на стержнях.
В зависимости от подаваемого нз электроды нзпряження через фвльтр проходяг только ионы определенной массы, имеющие стзбильную змплитуду колебаний. Эти ионы попздзют нз коллектор и регистрируются измерительной схемой. Ионы других масс сильно раскачиваются полем, вмплитудз их колебзвий возрастает, в результате чего они не смогут достигнуть коллектора.
Смени регистрируемой массы доствгзстся одновременным изменением амплитуды высокочастотного и постоянного напряжений при сохранении постоянствз соотношения между ними. Нзчзльнзя энергия ионов не критична для работы прибора (они лишь ве должна превышать некоторого цределз), что позволяет использовать в масс- фильтре простые и вздежные источники ионов Простотз и прочность конструкпин фильтрз мисс, широкий дизпззан рабочих давлений (!О-з †10 †" мм рт, ст.), высокая рзэрешзющзя способность (ЬМ= 1), з также рзботоспособность в присутствии паров масла позволяют широко применить этот прибор.
Сапостзвление пзрзметров и характеристик рззличиого типа масс-спектрометров приведено в табл. 2-8. Глввв третья ВАКУУМНОЕ НАПЫЛИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 3-1. ВАКУУМНЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ Основные требования к вакуумным коиструкциоииым материалам Предельный вакуум, или то наинизшее давление, которое можно получить в откачиваемом объеме, зависит не только от откачных средств, но во многом также и от герметичности и газоотделения стенок вакуумной аппаратуры. В связи с этим для получения в откачиваемом объеме заданного предельного вакуума при минимальном времени, затрачиваемом на процесс откачки, к самой вакуумной аппаратуре и материалам, используемым прп ее изготовлении, предъявляется ряд специ- 154 ч,и ф ческих требований: минимальная пористость; минимальное газоотделение; высокая коррозионная сто"- кость; инертность по отношению к маслам и промывочным средствам (в качестве которых чаще всего используются различного рода органические раствори- тели); хорошая обрабатываемость и возможность получения чистой и гладкой поверхности.
Используемый для изготовления вакуумной аппаратуры материал при рабочей температуре должен иметь минимальное давление собственных паров и легко отдавать в процессе обезгаживания вакуумной установки ранее поглощенные им газы и пары. С этой точки зрения возможность использования пористых материалов полностью исключается, так как, помимо значительной газопроницаемости, они длительное время выделяют из своих капилляров и пор ранее поглощенные газы и пап. Промыть достаточно чисто поверхность материала, имеющего пористую структуру, не удается, поск ль у загрязнения вместе с органическими растворителями забиваются во все поры и трещины и удалить их оттуда очень трудно.
След ет отдавать предпочтение материалам, имеющим плотную структуру, и прежде всего тем из них, которые легко обрабатываются и полируются. Кроме того, чем более шероховата поверхность, тем больше ес д й е" ствительпая площадь, а следовательно, и спосо ность й адсор ирова би овать газы и пары. Для снижения начально" сорбции целесообразно использовать малокорродирующие и легко обезгаживаемые металлы (нержавеющая сталь, медь, никель, алюминий). Металлы и сплавы, применяемые при изготовлении вакуумных систем Подавляющее большинство литых металлических деталей обладает большой порчстостью и поэтому находит лишь ограниченное применение при изготовлении вакуумных систем. Высококачественное чугунное и цветное литье используется при изготовлении вращательных насосов предварительного разрежения.
Здесь литые детали обычно находятся в контакте с вакуумным маслом, что значительно уменьшает вредное влияние пористости Однако в этом случае к отливкам предъявляются более жесткие требования как в части отсутствия 155 трещин, пор и раковин, так и в повышении общей плотности используемого материала, что иногда может быть достигнуто, если применять литье под давлением, Обычно для трущихся частей применяется серый чугун, так как он обладает высокими антифрикционными свойствами.
Наиболее подходящими марками чугуна являются: МС4-28-48, С4-24-44, С4-21-40 и др, Алюминиевые литейные сплавы АЛ.2, АЛ-5 н АЛ-9 имеют достаточно высокую коррозионную стойкость и невысокую пористость при небольшом удельном весе. Бронза литейная не должна содержать в своем составе фосфора, цинка и кадмия. Наиболее широкое применение при изготовлении вакуумных установок находят прокатные металлы. Помимо ранее указанных требований, которые обычно предъявляются к большинству вакуумных материалов, прокатные металлы должны обладать еще высокой пластичностью и способностью образовывать вакуумногерметичные спаи с металлами, а также со стеклом н керамикой. При использовании стального проката следует иметь в виду, что литые болванки малоуглеродистой стали в процессе проката приобретают неодинаковую плотность в различных плоскостях заготовки. Они часто содержат волокна шлаковых включений, представляющие собой мельчайшие капиллярные каналы, расположенные в направлении проката и заполненные стекловидной шлаковой массой.
Такое расположение волокон делает металл газонепроницаемым. Если детали, на поверхность которых выходят шлаковые волокна, подвергнуть в дальнейшем прогреву (при сварке, пайке или отжиге), то их стенки становятся пористыми и начинают пропускать газ. Поэтому при изготовлении стенок из прокатного материала, которые в дальнейшем будут служить границей между атмосферой н вакуумом, следует вырезать заготовки для стенок вдоль направления проката. В этом случае шлаковые волокна не станут служить соединительными каналами между атмосферой и вакуумом. Из малоуглеродистых конструкционных сталей для изготовления вакуумной аппаратуры чаще всего применяется сталь 20.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
