O’zbekiston respublikasi oliy va o’rta ta’lim vazirligi toshkent irrigatsiya va qishloq xo’jaligini mexanizatsiyalash muhandislari instituti

7.2.
 
Qoplamalarni vakuum-plazmali yotqizish jarayonning fizikaviy 
asoslari 
Vakuum-plazma  texnologiyalar  (VPT)  usuli  ikkita  ketma-ket  kechadigan 
jarayonlardan  iborat:  ionli  bombardirlash  jarayoni    va  qoplamani  kondensatsiya 
jarayoni. 
VPT  usuli,  faqat  elektrod  materialning  bug‟larida  vujudga  keladigan 
kuchlanishi  kichik  razryadli  vakuum  yoyining  katod  dog‟i  yordamida  moddani 
hosil  qilishga  asoslangan.  Ionli  bombardimon  sharoitlarida  vakuum  bo‟shlig‟iga 
reaktsiyaga  kirishadigan  gazlar  (azot,  metan  va  boshqalar)  yetkazib  berilganda,  
plazmokimyoviy  reaktsiyalar  natijasida  puxtalanayotgan  buyum  sirtiga  qoplama 
kondensatsiyalanadi.  
Bug‟lanish,  birikmalarni  hosil  bo‟lishi,  ionli  bombardirlash  va  qoplamani 
kondensatsiyalanish  kabi  hamma  jarayonlar  metal  korpusi  anod  vazifasini 

---

134 
 
bajaruvchi  vakuum  kamerasida  amalga  oshadi.  Katod  bug‟lanishi  kerak  bo‟lgan 
qiyin eriydigan materialdan tayyorlanadi. 
Yoy  bo‟shlig‟iga  katoddan  chiqib  borayotgan  birlamchi  elektron  va  ionlar 
ta‟sirida  bug‟lanadigan  modda  va  reaktsiyaga  kirishadigan  gazlar  ionlashadi,  bu 
katod  materialining    va  reaktsiyaga  kirishadigan  gazlarning  zaryadlangan  va 
neytral  zarrachalaridan  tashkil  topgan  yuqori  tezlikli  oqimlarni  paydo  bo‟lishiga 
olib keladi.  
Katod  dog‟ida  energiya  zichligi  yuqori  bo‟lgani  uchun  har  qanday  tok 
o‟tkazuvchan  material  bug‟lanishi  mumkin,  shu  jumladan,  elementlar  Davriy 
jadvalining  IV  –  VI  guruhdagi    qiyin  eriydigan  metallar.    VPT  usulining  ajratib 
turgan xossasi – bu  elektr yoy ta‟sirida katod materialini kondensati hosil bo‟lishi 
hisobiga  bug‟lanayotgan  materialni  yuqori  faolligidir,  shuning  uchun  kondensat 
yuqori  ionlashgan  past  temperaturali  plazmaga  aylanadi.  Bug‟lanayotgan  metalni 
va gazni ionlashish darajasi bug‟lanayotgan metalning kristallokimyoviy tabiatiga, 
gaz  bosimiga,  (plazmooptik  moslamalarga  ega  bo‟lgan  qurilmalar  uchun)  magnit 
maydonning  kuchlanishiga    bog‟liq.  Yuzaga  yotqizilish  jarayonida  kondensat,  
bug‟lanayotgan  moddaning  ionlari  tomonidan  bombardimon  qilgani  uchun 
kondensat  qisman  chetga  purkalib  ketadi  hamda  qoplama  hosil  bo‟lish  joyida 
temperatura  oshadi.    Natijada  puxtalanayotgan  buyum  sirtida  atomlar 
harakatlanishi  keskin  oshadi,  kondensat  va  gaz  aralashmasi  elementlari  orasida 
kimyoviy reaktsiyalar faollashadi.    
Ion oqimining kattaroq zichliklarga erishish uchun maxsus, erosion-plazmali 
xoll  tezlatgichlar
33
  deb  nomlanadigan,  plazmooptik  qurilmalar  qo‟llaniladi,  ular 
ham  plazma  oqimining  fizik  ko‟rsatkichlarini,  ham  tezligini  rostlash  imkonini 
beradi.  
7.2  rasmda  vakuum-plazmali  oddiy  turdagi  (7.2a  rasm)  va  plazma  oqimini 
(7.2b rasm) plazmooptik tizim bilan boshqaruvchi (xoll tezlatgichi) qurilmalarning  
umumiy sxemasi keltirilgan.  
Vakuum 
yoyi 
yondirilgandan 
keyin 
katod 
yemirilib 
boshlaydi 
(eroziyalanadi).  Katod  ustida  yarim  sfera  doirasida  bir  tekis  uchib  ketayotgan 
epoziya  mahsulotlari  ionlashgan,  bug‟li    va  tomchili  fazalardan  tashkil  topgan. 
Fazalarning  ulushi  material  turidan  va  katodni  tayyorlash  usulidan  kelib  chiqadi. 
Masalan,  po‟kligi  kam  bo‟lgan  qiyin  eruvchi  materiallar  uchun  ionlashgan 
fazaning  ulushi  50%  dan 80%  gacha  o‟zgaradi.  Plazma  oqimi  tezligi 106  m/s ga 
yetadi,  shunda  ionlarning  kinetik  energiyasi  katodda  potentsial  tushishiga 
qaraganda bir necha marta oshib ketishi va 100 eV ga yetishi mumkin.  
Katodli  vakuum  yoyi  uchun  minimal  kritik  tok  mavjud,  undan  yuqorida 
razryad  turg‟un  bo‟ladi.  Bu  tokning  kuchi  keng  oraliqda  o‟zgaradi  va  katod 
materialiga hamda elektr zanjir parametrlariga bo‟g‟liq.  
 
                                                 
33
 Хoll tezlatgichlar – Xoll xodisasi qo‟llanilgan elektrostatir dvigatellari. Xoll dvigatelning boshqa, masalan, ionli  
dvigatelga qaraganda  tortish kuchi yuqori. 

---

135 
 
 
 
7.2 rasm. Vakuum-plazmali qurilmalarning ununiy sxemasi: 
1-  vakuum  kameraning  korpusi  (anod);  2  -  puxtalanadigan  buyumlar;  3  – 
Davriy  jadval  IV-VI  guruhdagi  metaldan  tayyorlangan  katod  bug‟latgich;  4  – 
elektromagnitlar;  5  –  gaz  berish  idishi;  6  –  vakuumni  ta‟minlash  tizimi;  7  – 
buyumlarga ulangan tok manbasining manfiy qutibi; 8 – yoy tok manbasi. 
 
Razryad toki qiymati kritik qiymatdan katta bo‟lsa, katodning yemirilishi tok 
kuchiga proportsional bo‟ladi: 
 
  
  
   
 
 
 
 
(7.1) 
 
bunda  μ
р
 – katod materialining yemirilish koeffitsienti; I
r
 – razryad toki. 
Ma‟lumki,  yemirilish  koeffitsienti,  plazma  tarkibi  va  ionlarning  o‟rtacha 
energiyasi  yoy  tokiga  unchalik  bog‟liq  emas,  bu  statsionar  vakuum  yoylarning 
asosiy  ko‟rsatkichlarni  solishtirish  imkonini  beradi  [41].  7.1  jadvalda  bunday 
solishtirishning  natijalari  keltirilgan,  bunda  Iкр  –  yoyni  statsionar  yonishining 
minimal toki; U
k
 – katoddagi potentsialning tushishi; U – yoydagi kuchlanish; Z –
zarrachalarni  o‟rtacha  ionlashish  karraligi;  μ
р
  –  katod  materialining  yemirilish 
koeffitsienti; W
io
 – bitta zarrachani o‟rtacha energiyasi 
 
Statsionar  yoylarni  va  ular  ishlab  chiqqan  ionlarni  asosiy  ko‟rsatkichlari             
7.1 jadval 
 
Katod 
materiali 
I
kr
, А 
 
U
k
, V 
 
U, V 
 
μ
р
.
10
-9
, 
kg/Кl 
Z 
 
W
io
.
10
-19
, 
Dj 
 
Ti 
Zr 
85 
160 
16,8…17,6 
17,7…18,5 
22 
21,5 
53 
79 
1,79 
1,94 
122 
147 

---

136 
 
Al 
Cr 
Mo 
C 
Ni 
60 
90 
130 
200 
90 
17,2…18,6 
16,7…17,4 
16,6…17,2 
- 
- 
16 
20 
28,4 
20 
19 
125 
42 
47 
17 
101 
1,58 
1,94 
1,95 
1,04 
1,53 
101 
122 
176 
49 
86 
 
Zarrachalar oqimi zichligini aniqlash mumkin: 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
 
         
 
(7.2) 
 
bunda    m  –  atom  massasi;  S
k
  –  katod  maydoni;  Ir  –  razryad  toki  (I
r
  >  I
kr
); 
f(z,R) – zarrachalarni oqimda taqsimlanish funktsiyasi. 
Ionni sirtga urilgan paytidagi kinetik energiyasi quyidagicha aniqlanadi: