Выпуск 2 (1), сентябрь 2023
Вакуумные системы и устройства
Бурмистров А.В., Саликеев С.И., Райков А.А., Исаев А.А.
Для разработки и совершенствования бесконтактных вакуумных насосов применяют математические модели, одной из составляющих которых является расчет теплообмена. Наиболее достоверные данные по температурам рабочих элементов можно получить в результате эксперимента. В качестве объекта исследования использовались ДВН различных размеров с роторами различного профиля. В ходе эксперимента изменялись: давление на входе, перепад давлений между выходом и входом, частота вращения роторов. Несмотря на различные формы роторов и размеры насосов результаты всех экспериментов довольно близки. Полученные данные были аппроксимированы уравнениями для определения температур роторов и корпуса в математической модели. Проведенные исследования позволяют расширить диапазон рабочих условий при определении температур рабочих элементов насоса и снижают погрешность при определении температур роторов и корпуса воздуходувок типа Рутс, работающих в вакуумном режиме.
Бурмистров А.В., Саликеев С.И., Райков А.А., Малин И.А.
Двухроторные вакуумные насосы типа Рутс (ДВН) широко используются для получения безмасляного вакуума, однако для работы требуют агрегатирования с форвакуумными насосами. Многоступенчатая конструкция из нескольких последовательно соединенных ступеней позволяет решить эту проблему. В таких насосах используются различные профили роторов с двумя, тремя или четырьмя лопастями. В данной работе проводится расчетное исследование трехлепесткового эллиптического профиля, используемого в качестве последней ступени, то есть при выходном давлении, равном атмосферному. Моделирование проводится в CFD пакете Ansys CFX при различных входных давлениях и частотах вращения роторов. Структурированная расчетная сетка создаётся в пакете TwinMesh. По результатам расчета построены индикаторные диаграммы рабочего процесса и зависимости быстроты действия. Проанализированы пульсации давлений и расхода на выходе. Проведено сравнение характеристик двух, трех и четырех – лепестковых насосов. Полученные данные будут использоваться при разработке отечественных многоступенчатых агрегатов на базе ДВН типа Рутс.
Ляхов К. А.
На основе модели диффузии, управляемой лазерным излучением, были найдены значения температуры и давления, при которых фактор обогащения изотопом бора-10 достигает максимума в сверхзвуковом газовом потоке (2% смесь BCl3 в Ar). Для производства газового потока с данными параметрами была собрана установка в университете Чеджу (Юж. Корея). Были измерены распределения температуры вдоль оси потока воздуха последовательностью медно-никелевых термопар. На основе полученных данных (недостаточно низкое давление в разделительной ячейке P=13.4Torr и слишком высокая температура в ядре газового потока T=10.5C) был сделан вывод о необходимости корректировки пропускной способности сопла при использовании турбомолекулярного вакуумного насоса TMP-3403LMEC-T2.
Аляев В.А., Косенков Д.В,, Косенкова Н.Ю., Сагадеев В.В.
Радиационным методом проведено экспериментальное исследование нормальной спектральной излучательной способности ελ технических палладия и платины в твердой полированной и жидкой фазах вблизи точек плавления. Измерение ελ фиксировалось по полосам пропускания узкополосных фильтров. Получена зависимость ελ металлов от длины волны в диапазоне спектра излучения 0,26÷10,6 мкм. Проведен сравнительный анализ с литературными данными других авторов. Дан теоретический расчет ελ по классической электромагнитной теории – формула Хагена и Рубенса.
Специальное технологическое оборудование
Оскирко В.О., Шандриков М.В., Черкасов А.А., Климов А.С., Тюньков А.В., Фролова В.П. , Визирь А.В.
Представлены результаты экспериментального исследования метода снижения предельного рабочего давления планарного магнетронного разряда. Основной эффект достигается за счет инжекции дополнительных электронов из плазмы эмиттерного разряда, расположенноого с обратной стороны распыляемой мишени, и последующим ускорением этих электронов в катодном слое магнетронного разряда. Инжекция электронов в магнетронный разрядный промежуток осуществляется через эмиссионную апертуру малого диаметра (1-3 мм), расположенную в центре мишени в области наименьшего ионного распыления вдоль силовых линий магнитного поля. Перепад давления на эмиссионной апертуре обеспечивает стабильное зажигание и функционирование эмиттерного разряда с одной стороны, и низкое требуемое рабочее давление в области магнетронного разряда с другой. Предложенный метод выгодно отличается от используемых ранее систем с внешними источниками электронов более высокой энергетической эффективностью. В области предельно низкого рабочего давления (менее 0.5 мТорр) суммарные энергетические затраты на двухступенчатую разрядную систему оказываются меньше, чем на одноступенчатый магнетронный разряд. Предельное рабочее давление для магнетронного разряда с медной мишенью диаметром 120 мм составило 0.25 мТорр.
Сидорова С.В., Фельде А.А. , Ежова П.А.
Рассмотрены области применения эластичных материалов. Отмечена необходимость нанесения металлизации и целесообразность проведения предварительной ионно-плазменной обработки эластомера. Отработаны режимы ионно-плазменной обработки. Описано технологическое оборудование. Представлены результаты исследований шероховатости и рельефа поверхности эластомера на атомно-силовом микроскопе образцов до обработки и после ионно-лучевой и плазменной обработок. Выбраны режимы ионно-плазменной обработки для металлизации.
Моисеев К.М., Масловский В.Н., Чжо Я., Махкамбоев К. А.
Для электронно-лучевой размерной обработки необходимо знать фактическое значение диаметра электронного пучка. Однако точное его значение можно определить только экспериментальным путем. В статье реализован модернизированный метод вращающегося зонда, в котором вращающаяся проволока заменена на неподвижную вольфрамовую пластину, а вместо вращения использовано сканирование электронного пучка по прямой линии. В результате получены значения диаметра электронного пучка электронно-лучевой пушки ЭЛТА-60.15ДП на установке электронно-лучевой обработки «ЛУЧ» в диапазоне тока пучка от 1 до 20 мА.
Васильева Т.М., Никитин М.К.
В работе описана конструкция лабораторного образца плазмохимического реактора и варианты постановки экспериментов, направленных на оптимизацию конверсии газов в электронно-пучковой плазме. Проведены предварительные эксперименты с целью диагностики и поэлементной отработки установки. Конечными целями оптимизации являются улучшение весогабаритных характеристик реактора, повышение выхода целевых продуктов и минимизация техногенной нагрузки на окружающую среду при его эксплуатации.
Одиноков В.В., Хошев А.В., Аверьянов Е.В., Костюков Д.А., Овцын А.А.
Разработана новая вакуумная установка (ЭЛУ ТМ 1Ш) с многотигельным электронно-лучевым испарителем (ЭЛИ) и шлюзовой загрузкой групповых подложкодержателей под пластины 100-150 мм. Установка предназначена в основном для нанесения однослойных или многослойных пленок в технологии взрывной фотолитографии.
Базиненков А.М., Михайлов В.П., Шахов Д.С., Жуков М.Е.
К современному вакуумному оборудованию предъявляются чрезвычайно жесткие требования по точности обеспечения параметров движения объекта. Тонкие пленки, нанесенные в вакууме, используются в качестве антифрикционных покрытий режущего инструмента и машиностроительных пар трения. Для обеспечения равномерности нанесенной пленки часто необходимо осуществлять перемещение с высокой точностью позиционирования и равномерностью скорости. Наиболее эффективное управление скоростью движения осуществляется в пневматических и гидравлических приводах.
В работе рассмотрен вакуумный привод с электрореологическим управлением, способный с высокой точностью совершать перемещения. Это достигается за счет применения в качестве рабочей жидкости гидравлической части интеллектуального материала, электрореологической жидкости, способной мгновенно изменять свои реологические свойства под действием внешнего электрического поля.
В работе обнаружена проблема низкой эффективности регулировки скорости на больших скоростях перемещения привода.
Определены возможные причины низкой эффективности регулировки скорости с помощью гидродинамического расчёта на высоких скоростях штока привода.
В работе рассмотрен вакуумный привод с электрореологическим управлением, способный с высокой точностью совершать перемещения. Это достигается за счет применения в качестве рабочей жидкости гидравлической части интеллектуального материала, электрореологической жидкости, способной мгновенно изменять свои реологические свойства под действием внешнего электрического поля.
В работе обнаружена проблема низкой эффективности регулировки скорости на больших скоростях перемещения привода.
Определены возможные причины низкой эффективности регулировки скорости с помощью гидродинамического расчёта на высоких скоростях штока привода.
Тонкопленочные покрытия и наноструктуры
Сидорова С.В., Пименов И. Е.
В работе приведены результаты исследований травления металлов методом ионно-плазменной обработки. Приведены результаты изготовления экспериментальных образцов частотных фильтров, полученных с использованием ионного травления. Приведены результаты исследования геометрических параметров полученной топологии.
Купцов А.Д., Сидорова С.В.
В работе представлены результаты исследования влияния ионной обработки на адгезию пленки Al2O3 к подложке из ситалла и меди к многослоевой структуре Al2O3. Приведены результаты измерения профиля и шероховатости структур на профилометре. Показано, что ионная обработка ситалла в течение 2 минут протравливает поверхностный слой таким образом, что последующее нанесение покрытия Al2O3 толщиной до 50 нм не достигает изначального уровня подложки.
Сидорова С.В., Кирьянов С.В.
В работе представлены результаты исследований влияния режимов нанесения островковых тонких пленок кобальта методом термического испарения. Приведены графические зависимости туннельного тока от времени нанесения. Представлено время формирования при различных значениях тока на блоке питания модуля термического испарения. Описаны физические процессы, происходящие на разных этапах формирования покрытий.
Гайнутдинов Р.В, Кравец Л.И., Яблоков М.Ю., Ярмоленко М.А., Кувайцева М. А.
Изучены морфология и смачиваемость наноразмерных покрытий, осажденных на поверхности полиэтилентерефталатной трековой мембраны путем электронно-лучевого диспергирования полимеров в вакууме. Показано, что применение данного метода модифицирования при использовании полимеров с низкой поверхностной энергией позволяет получать композиционные мембраны, состоящие из двух слоев, одним из которых является исходная трековая мембрана, характеризующаяся средним уровнем гидрофильности. Второй, осажденный слой, имеет гидрофобную природу. Исследована устойчивость полученных композиционных мембран при длительном контакте с водой, а также водно-солевыми растворами хлорида натрия с концентрацией от 5 до 15 г/л.
Сидорова С.В., Юркин Н.О.
В работе рассмотрены механизмы изменения проводимости активного слоя мемристора. Предложено внедрение островкового слоя в структуру мемристора для активации механизма проводимости. Приведены результаты отработки режимов формирования островковой пленки меди. Предложен и реализован маршрут формирования тестовой структуры мемристора подложка/W/ОТП/Al2O3/Cu. Геометрические параметры структуры оценены на сканирующем электронном микроскопе. Проведено исследование вольт-амперной характеристики разработанного устройства.
Мальцев В.С., Сидорова С.В.
В данной работе приведены результаты по исследованию влияния плазменной обработки на структуру оксида алюминия. Приведены рентгенограммы, подтверждающие изменение структуры оксида под действием ионов кислорода. Объяснено влияние добавления кислорода в газовую смесь на шероховатость поверхности оксида при плазменной обработке Al2O3.
Абдуев А.Х., Ахмедов А.К., Асваров А.Ш., Мурлиев Э.К., Генералов Д.В., Николаева Д.В., Беляев В.В., Саенко В.В., Сметанин Е.А.
Выполнен анализ литературных данных о характеристиках и моделях транспорта носителей в трехслойных и многослойных структурах «металл/оксид». Изучено влияние составов и архитектуры сверхрешеток на достигаемые величины подвижностей носителей заряда и величины оптического пропускания.
Выдвинуты предложения по низкотемпературному синтезу металлических и аморфных оксидных слоев с высокой плотностью и однородностью. Определены оптимальные методы формирования аморфных слоев. Проанализированы перспективы использования многослойных структур «оксид/металл» и структур с модулированным легированием в индустрии ЖК (OLED) дисплеев и, в целом, в прозрачной электронике.
Выдвинуты предложения по низкотемпературному синтезу металлических и аморфных оксидных слоев с высокой плотностью и однородностью. Определены оптимальные методы формирования аморфных слоев. Проанализированы перспективы использования многослойных структур «оксид/металл» и структур с модулированным легированием в индустрии ЖК (OLED) дисплеев и, в целом, в прозрачной электронике.
Шашин Д.Е., Владимиров Д. С.
Реактивное магнетронное распыление является наиболее перспективным методом получения плёнки из диоксида титана. Интерес к данному методу обусловлен высокой скоростью осаждения, высокой чистотой, хорошей адгезией получаемых покрытий, возможностью управления свойствами. В данной работе изучалось влияние толщины плёнки, концентрации аргона и кислорода и материала подложки на гидрофильные свойства плёнки оксида титана.
Вакуумные технологии и аэрокосмический комлекс
Кочетков А.Ю., Берёзко П. Н.
Предложение АО «НПО Лавочкина» заключается в модернизации вакуумной камеры ВК-48 объемом 2000 куб.м. до уровня термовакуумной. Планируется дооснащение имитатором солнечного излучения и автоматизированными средствами контроля
и управления, а также другими системами для проведения тепловакуумных испытаний. Это позволит определить количественные и качественные характеристики тепломассообмена объекта испытания при различных режимах эксплуатации.
Это существенно ниже по стоимости, чем создание новой термовакуумной камеры меньшего объёма.
и управления, а также другими системами для проведения тепловакуумных испытаний. Это позволит определить количественные и качественные характеристики тепломассообмена объекта испытания при различных режимах эксплуатации.
Это существенно ниже по стоимости, чем создание новой термовакуумной камеры меньшего объёма.