Принципът на далечния uvc 222 172nm UV LED електронен лъч изпарителен йонен лъч и магнетронно разпръскване на йонен лъч
9.3 Електронен поток на дъгата
През последните години високо-енергийният електронен поток с висока-плътност на дъгата в дъговия разряд изигра важна роля в процесите на йонно покритие, като нагряване на детайли, почистване на детайли, засилване на йонизационните ефекти и отлагане на покритие. Тези аспекти бяха въведени в предишни глави. Този раздел обобщава и организира характеристиките, методите за генериране и приложенията на дъговия електронен поток, позволявайки на читателите да оценят важността на пълното използване на дъговия електронен поток.
9.3.1 Характеристики и методи за генериране на дъгов електронен поток
1. Характеристики на дъговия електронен поток
Плътността на електронния поток, йонния поток и високо{0}}енергийните неутрални атоми в дъговата плазма, генерирана от дъговия разряд, е много по-висока от тази при тлеещия разряд. В пространството на покритието има повече газови йони, метални йони, възбудени високо{2}}енергийни атоми и различни активни групи, които играят важна роля в етапите на нагряване, почистване и покриване на процеса на отлагане. Формата на действие на дъговия електронен поток се различава от тази на йонните лъчи; той не е изцяло конвергиран в "лъч", а най-вече в дивергентно състояние, поради което се нарича дъгов електронен поток. Тъй като електронният поток на дъгата се движи към анода, където и да е свързан положителният полюс на електрозахранването на дъгата, електронният поток на дъгата ще бъде насочен там. Анодът може да бъде детайла, спомагателен анод, тигел и др.
2. Методи за генериране на дъгов електронен поток
(1) Генериране на електронен поток от газов източник
Дъговият разряд с кух катод и дъговият разряд с гореща нажежаема жичка могат да постигнат токове на дъгата от около 200 A, с напрежение на дъгата от 50 ~ 70 V.
(2) Генериране на твърд източник на електронен поток от дъга
Източници на катодна дъга, включително източници на малка дъга, източници на колонна дъга, правоъгълни равнинни източници на голяма дъга и др. Всеки разряд на източник на катодна дъга има ток на дъгата от 80~200A и напрежение на дъгата от 18~25V. Дъговият електронен поток с висока-плотност и ниска{7}}енергия в двата типа плазма с електродъгов разряд може да предизвика интензивна йонизация при сблъсък с газови и метални покриващи атоми, произвеждайки повече газови йони, метални йони, различни високо-енергийни активни атоми и активни групи, като по този начин увеличава общата активност на покриващите йони.
9.3.2 Приложения на дъговия електронен поток
1. Приложения на електронния поток на дъговия източник на газ
1) Компанията Balzers изобрети първо машината за йонно покритие с гореща дъгова жичка
Електронният поток на дъгата, излъчван от пистолета с гореща нажежаема жичка отгоре надолу към анода, може да контролира целия процес на нагряване, почистване и покриване на детайла чрез промяна на позицията на анода и вариациите на електромагнитния ток. Въпреки че тази машина за покритие вече не се използва за нанасяне на покритие, тя все още се използва за нагряване на детайла и почистване от бомбардиране.
2) Hauzer Company променя позицията на анода
Използвайки само ефекти на електрическо поле, електронният поток на дъгата йонизира газ аргон по време на движение към анода, за да произведе поток от аргонови йони с висока-плътност за бомбардировъчно почистване на детайлите; йонизиращ азотен газ произвежда поток от азотни йони с висока -плътност за дъгово йонно азотиране.
3) Първоначално оръжията с кух катод са били използвани само в машини за йонно покритие с кух катод
Dalian Jingjing Technology Co., Ltd. инсталира пистолет с кух катод в машина за йонно покритие с малък дъгов източник като източник на бомбардировъчно почистване на детайли, постигайки добри почистващи ефекти и подобрявайки яркостта на повърхността на детайла.
4) Д-р Peng Hongjian инсталира пистолет с кух катод в машина за йонно покритие с малък дъгов източник
По време на нанасяне на покритие с източника на малка дъга, пистолетът с кух катод се активира едновременно, като се използва електронен поток от дъга с висока-плътност, за да се увеличи вероятността от сблъсък с частиците на покритието, прецизирайки структурата на покритието. Фигура 9-10 Изображения с атомно-силов микроскоп на структурата на покритието, усъвършенствана от електронен поток от куха катодна дъга a) Ток на пистолет с кух катод 0A b) Ток на пистолет с кух катод 120A c) Ток на пистолет с кух катод 140A d) Ток на пистолет с кух катод 160A Забележка: Тази цифра е предоставена от д-р Peng Hongjian. Както се вижда на Фигура 9-10, с увеличаване на тока на дъгата на кухия катод, големите частици в покритието постепенно намаляват и се пречистват, което показва, че електронен поток от дъга с висока плътност може да усъвършенства структурата на покритията от източници на катодна дъга.
2. Приложения на електронен поток от дъгов твърд източник
(1) Технология за почистване на детайла с подобрен електронен поток
В процесите на йонно покритие, почистването с аргонови йони с тлеещ разряд обикновено се използва за детайли, но плътността на потока на аргоновите йони от тлеещия разряд е ниска; използването на титанови йони от плазмен източник на катодна дъга за почистване на детайли може да доведе до големи частици на повърхността. Появи се нова технология, използваща електронен поток от индуцирана от студено поле-дъгова плазма, излъчвана от източници на катодна дъга, за йонизиране на газ аргон, произвеждайки аргонови йони с ниска-енергия и висока-плътност за почистване на детайла. Различните съвпадения на позициите на катод-анод позволяват на електрическите полета да управляват потока електрони към всяка желана позиция на анода. Бомбардировъчното почистване с поток от аргонови йони с ниска-енергия и висока-плътност осигурява добри почистващи ефекти и висока яркост на повърхността на детайла. Това е най-простият и най-евтин-метод за получаване на поток от аргонови йони с висока-плътност.
(2) Процес на нанасяне на покритие чрез магнетронно разпръскване с усилен електронен поток
Технологията за нанасяне на покритие с магнетронно разпрашване работи в тлеещ разряд с ниска плътност на плазмата, което води до ниски скорости на отлагане, ниска адхезия на субстрат-за филма, ниски скорости на метална йонизация и ниска енергия на частиците на покритието, което затруднява получаването на съставни филми. През последните години се появи нова технология чрез конфигуриране на източници на катодна дъга в машини за магнетронно разпрашване, за да се подобри нивото на магнетронното разпрашващо покритие.
Дъговият електронен поток с висока-плътност йонизира газ аргон, за да произведе поток от аргонови йони с висока-плътност за бомбардировъчно почистване на детайли, заменяйки дълго-използваното бомбардировъчно почистване с титаниеви йони и подобрявайки декоративните ефекти за висок-клас декоративни продукти, покрити чрез магнетронно разпръскване.
Дъговият електронен поток с висока-плътност йонизира газ аргон, за да произведе поток от аргонови йони с висока-плътност за разпръскване на целта, увеличавайки скоростите на отлагане.
Съгласуваните източници на катодна дъга в покритието на целта за магнетронно разпрашване могат да се покриват заедно с мишените за магнетронно разпрашване след почистване на детайла, което позволява филми от сплави и многослойни филми.
Подпомогнато отлагане. По време на участието на покритие от източници на катодна дъга, излъченият електронен поток над 100A увеличава скоростта на йонизация на атомите на разпръснато покритие, улеснявайки образуването на филм от съединението; повече метални йони достигат до детайла, увеличавайки скоростите на отлагане чрез магнетронно разпръскване. В Глава 7 беше представена колонната катоднодъгова йонна машина, разработена от Platt Company, с колонен източник на катодна дъга, инсталиран в средата като колонна магнетронна мишена за разпръскване (оригинален модел m411). Средната магнетронна мишена за разпръскване използва керамични изолационни мишени, докато източниците на дъгова колонна врата използват различни мишени. Двата различни източника на колонно покритие се покриват заедно, за да произведат композитни твърди покрития. Източниците на колонна дъга с врата могат да почистват целеви тръби и детайли и да служат като източници на покритие, осигурявайки следните ефекти по време на едновременно нанасяне на покритие със средната колонна мишена:
Излъчването на електронен поток с висока{0}}плътност увеличава плътността на аргоновите йони, повишавайки скоростите на отлагане.
Електронният поток с висока-плътност увеличава скоростта на йонизация на разпръснатите частици на покритието, като повишава скоростите на отлагане и постига 2 μm/h за композитни твърди покрития.
По-високата скорост на йонизация повишава активността на различни частици на покритието, улеснявайки реактивното отлагане на композитни твърди покрития. Това е отличен пример за използване на електронен поток от източник на катодна дъга-излъчван от дъга за подобряване на покритието чрез магнетронно разпръскване.
a) Електронно лъчево изпаряване с йонно лъчево отлагане
б) Магнетронно разпръскващо отлагане с йонен лъч
Те използват спомагателни йонни лъчи. Атомите на филма, разпръснати от мишената чрез йонни лъчи, се отлагат върху субстрата, докато източникът на йони отляво облъчва детайла, постигайки едновременно разпръскващо покритие и бомбардиране с йонен лъч. Предимствата включват: разпръснатите частици имат висока енергия от разпръскване с високо-енергиен йонен лъч, осигурявайки добра адхезия към субстрата; произволни комбинации от метални и не-метални елементи позволяват различни видове филми; високият вакуум по време на нанасяне на покритие благоприятства отличната производителност на тънките филми.
(3) Конвенционален метод за нанасяне на покритие с магнетронно разпрашване
Конвенционалното магнетронно разпрашване има ниска скорост на метална йонизация, което затруднява реактивното отлагане на съставни филми. Сега покритието на мишената чрез магнетронно разпрашване се комбинира с бомбардиране, подпомагано от йонен лъч, за да се подобри качеството на покритието, адхезията на филм-субстрата и скоростта на йонизация на частиците на покритието, увеличавайки скоростите на отлагане и улеснявайки сложните тънки филми. Тази технология се прилага широко в областта на машините, космическата промишленост, информацията, архитектурата и декорацията. Източниците на йони с аноден слой с дълга лента са по-подходящи за плоско покритие на продукт с голяма-площ. В определени оптични приложения тази подпомагана технология може да се комбинира172n UV LEDилидалеч UVC 222nm светлинни източници за повърхностно активиране, което допълнително подобрява производителността на филма.
(4) Приложения на технология за отлагане с помощта на йонен лъч
Отлагането с помощта на йонен лъч (IBAD) успешно синтезира нови материали и подготви високо{0}}ефективни тънки филми, намирайки приложения в изолационни филми, защитни филми, оптични филми, лазерни огледални покрития за електронни устройства и устойчиви-на износване,-корозия филми за инструменти, форми и лагери.
1) Подобряване на плътността на филма
Най-ранното приложение на отлагане с помощта на йонен лъч е във функционални тънки филми за електрически, магнитни и оптични свойства. Ниско{1}}енергийните източници на йони осигуряват подпомагано бомбардиране, като прецизно контролират структурата и плътността на филма с йонни лъчи. Фигура 9-8 показва, че йонно-подпомогнато отлагане увеличава плътността на структурите на покритието чрез електронно лъчево изпаряване. По-високата плътност на филма намалява порьозността, подобрява адхезията и осигурява висока устойчивост на лазерни повреди с ниско оптично разсейване. В дълбоки ултравиолетови оптични системи, комбиниранедалеч UVC 222nm източници на светлина могат допълнително да оптимизират стабилността на филма при къси дължини на вълните.
2) Получаване на функционални тънки филми със стехиометричен състав
Обичайните оптични филми са оксидни филми като [различни оксиди]. Директното изпаряване на тези оксиди по време на нанасяне на покритие причинява недостиг на кислород, което влияе върху работата на оптичния филм. Подобреното отлагане с кислороден йонен лъч компенсира загубата на кислород по време на отлагането, като създава високо{2}}качествени оптични филми. За определени оптични покрития, изискващи изключителна чистота и антибактериални свойства, спомагателно172n UV LEDможе да се въведе за повърхностна дезинфекция и активиране, като се гарантират филми без{0}}замърсявания.
3) Получаване на метал-допирани диамантени-въглеродни филми (M-DLC)
Диамантено{0}}подобните въглеродни (DLC) филми се използват широко за висока твърдост, устойчивост на износване и устойчивост на корозия. Отлагането с помощта на ниско{2}}енергиен йонен лъч създава DLC филми с твърдост до 5100HV. Експериментите показват, че DLC филмите, легирани с метал-, приготвени чрез отлагане с помощта на йонен лъч, имат отлична адхезия на филм-основата, изключително ниска грапавост на повърхността и превъзходна устойчивост на износване.
Облъчването с йонен лъч се синхронизира с отлагането на филма, като прилага подобрение и модифициране на йонно имплантиране по време на целия процес, подобрявайки адхезията на филм-субстрата, морфологията на структурата, напрежението на филма, плътността и състава и свойствата на преходния слой, което води до превъзходни тънки филми. В полетата за покритие на медицински изделия тази технология се комбинира сдалеч UVC 222nm бактерицидни свойства могат да развият повърхности както с устойчивост на износване, така и с функции за само{0}}дезинфекция.
