Что в архиве:
Оформление квалификационной работы:

Расчетно-пояснительная записка на _60_ листах формата А4.

Перечень графического (иллюстративного) материала (чертежи, плакаты, слайды и т.п.)
1. Лист А1 – Сборочный чертеж МРС________________________________________________
2. Лист А1 – Рабочие чертежи деталей конструкции МРС_______________________________
3. Лист А1 – Схема вакуумная______________________________________________________
4. Лист А1 – Схема электрическая______________________________________
5. Листы А1 – Результаты численных расчетов и математического моделирования_(2 листа)__

РЕФЕРАТ

Расчетно-пояснительная записка 68 с., 23 рис., 5 табл., 15 источников, 2 прил.
КОМПАКТНАЯ МАГНЕТРОННАЯ РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА С ИЗМЕНЯЕМОЙ МАГНИТНОЙ КОНФИГУРАЦИЕЙ.
Объектом разработки является компактная магнетронная распылительная система (МРС) с изменяемой магнитной арочной конфигурацией, создаваемая двумя разнонаправленными NeFeB магнитами.
Цель выпускной квалификационной работы (ВКР) – создание и анализ модели движения заряженных частиц в прикатодной области магнетрона, разработка конструкции МРС с подвижной магнитной системой.
В ходе работы была сформулирована математическая модель, описывающая движение заряженных частиц в скрещенных полях магнетрона. Разработана модель магнетрона с подвижной магнитной системой. Проведен термогидравлический расчет системы охлаждения магнитной конфигурации и катода-мишени.

СОДЕРЖАНИЕ

РЕФЕРАТ. 5
СОДЕРЖАНИЕ. 6
ВВЕДЕНИЕ. 8
1 Расчетная часть. 11
1.1 Теория магнетронных распылительных систем. 11
1.2 Расчет магнитной конфигурации МРС методом конечных элементов. 12
1.3 Движение заряженных частиц в скрещенных электрическом и магнитном полях 22
1.4 Расчет движения электрона без учета соударений. 23
1.5 Анализ движения электрона в скрещенных полях. 27
1.6 Термогидравлический расчет конструкции. 32
1.6.1 Импорт модели и подготовка к расчету. 33
1.6.2 Результаты расчета и визуализация. 39
1.6.3 Заключение. 41
2 Конструкторская часть. 43
2.1 Конструкция и сборка магнетронной распылительной системы.. 43
2.2 Материалы элементов конструкции. 45
2.3 Вакуумная схема. 46
2.4 Схема электропитания. 47
3 Экономическая часть и охрана труда. 48
3.1 Охрана труда. 48
3.1.2 Опасность работы с газами. 49
3.1.3 Пожаробезопасность. 49
3.1.4 Заключение. 50
3.2 Экономическая часть. 51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 54
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ. 56
ПРИЛОЖЕНИЕ А.. 58
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. 62

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время вакуумное напыление покрытий заняло большую нишу в обработке и подготовке изделий в машиностроении, авиастроении, а также в космической области. Но наибольшее распространение получили износостойкие покрытия, которые увеличивают стойкость и прочность покрытий деталей машин и инструментов.
При комбинировании исходных напыляемых материалов, можно получить покрытие обладающее различными свойствами, такими как: высокая теплостойкость, низкий коэффициент трения, стойкость к коррозии и окислению.
Среди методов нанесения защитных покрытий, основанных на воздействии на поверхность детали потоков частиц, большое значение имеют вакуумные ионно-плазменные методы.
Основным таким методом является PVD (physical vapor deposition) метод напыления конденсацией из паровой фазы. Данный метод можно разбить на следующие стадии:

• Создание паровой фазы в рабочей области из наносимого материала
• Перенос частиц испаряемого материала к подложке
• Конденсация частиц паровой фазы на подложен и формирования покрытия

К основным технологиям метода вакуумного напыления можно привести технологию термического напыления, такие как испарение электронным лучом (electron beam evaporation) или лазерным лучом (pulsed laser deposition). Испарение вакуумной дугой (cathodic arc deposition) и ионное распыление [1].
В ионном распылении паровая фаза распыляемого материала образуется путем бомбардировки поверхности мишень тяжелыми заряженными ядрами – ионами. Ионы, получаемые в результате ионизации атомов рабочего газа, ускоряются в электрическом поле и набирая энергию выбивает атом материала.
в котором наносимый материал распыляется путем бомбардировки мишени потоком ионов, получаемых путём ионизации частиц инертного газа. В качестве такого газа чаще всего используется .
При помощи перечисленных методов можно получить пленки различной толщины, начиная от нескольких ангстрем ( м) до нескольких микрон ( м). Также пленки различного состава, таких как чистых металлов (титана , алюминия , вольфрама , железа , меди , хрома и др), также и их сплавов, соединений ( , , ,).
В магнетронных распылительных системах, использующих технологию ионного напыления, магнитная конфигурация, используемая для удерживания заряженных части в прикатодной области может создаваться несколькими путями. Постоянными магнитами или электромагнитами.
В случае необходимости, магнитную конфигурацию магнетрона выполненную из постоянных магнитов изменить не получится, в то время как, при использовании электромагнита изменить конфигурацию магнитного поля не составит труда. В целях предотвращения данного недостатка магнитной конфигурации на постоянных магнитах следует провести модификацию ранее известных конструкций МРС.
В настоящей работе проведена модификация конструкции магнетронной распылительной системы с плоским катодом-мишенью. Путём добавления возможности перемещения магнитной конфигурации вдоль оси перпендикулярной плоскости катода-мишени. Тем самым, достигая изменения параметров магнитного поля на поверхности катода-мишени.
В процессе выполнения поставленной задачи, необходимо спроектировать конструкцию МРС с подвижной магнитной системой.
Провести моделирование магнитного поля в прикатодной области. Проанализировать движение заряженных частиц в прикатодной области, в скрещенном магнитном и электрическом поле.
Провести тепловой расчет системы охлаждения системы постоянных магнитов и катода-мишени путём моделирования рабочих условий в соответствующем программном пакете.

1 Расчетная часть

1. Теория магнетронных распылительных систем

Магнетронная распылительная система (МРС) – устройство, в котором заряженные частицы движутся в электромагнитном поле сложной конфигурации [2].
В МРС распыление материала катода-мишени происходит за счет бомбардировки ионами рабочего газа, образующимся в газе тлеющего разряда. Высокая скорость напыления достигается за счет увеличения плотности ионного тока, оно достигается при локализации плазмы у поверхности мишени при помощи магнитного поля.
Принципиальная схема магнетронной распылительной системы представлена на рисунке 1. Арочное магнитное поле создается магнитной системой, образованной магнитопроводом 2 и магнитом 3. Роль анода чаще всего выполняет стенка вакуумной камеры, в которой установлена МРС.