|
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:
Do'stlaringiz bilan baham: |
