Электронно-лучевое испарение материалов

1.1.1.2        Нанесение материалов индукционными испарителями

Индукционные испарители отличаются от резистивных методом нагрева и конструкцией тигля (рис. 1.3). Испаряемое вещество помещается в массивный тигель из тугоплавкого материала (TiB2, TiC и др.), который размещается в индукторе. При подаче на индуктор ВЧ напряжения создается ВЧ поле, под воздействием которого в тигле наводятся токи, разогревающие его до температур испарения помещенного в тигель вещества.

Недостатки метода те же, что и у резистивных испарителей. Достоинство – высокие скорости осаждения.

1.1.1.3        Электронно-лучевое испарение материалов

Электронно-лучевое испарение до настоящего времени наиболее широко используется в промышленности по сравнению с другими термовакуумными методами.

 

Сущность метода заключается в формировании потока электронов, ускорении его до высоких энергий в электрическом поле и бомбардировке этим потоком поверхности материала. Кинетическая энергия электронного пучка при взаимодействии с поверхностью материала превращается в тепловую, обеспечивая нагрев до высоких температур и испарение вещества.

Удельная мощность электронного пучка определяется по формуле

w = 4 JeU / πd2 ,                                                   (1.1)

где Je – ток пучка электронов, А; U – ускоряющее напряжение, В; d – диаметр бомбардирующего пучка, м.

Для режима непрерывного испарения выбирают w=107–10Вт/м2 (1-100 кВт/см2). Ускоряющее напряжение составляет 5–20 кВ.

Уравнение теплового баланса в процессе электронно-лучевого испарения имеет вид:

Wэ= Wтм + Wпл + Wисп + Wизл ,                                  (1.2)

где Wэ подводимая к материалу энергия электронного пучка; Wтмпотери энергии за счет теплопроводности по материалу; Wплрасход энергии на плавление материала; Wиспрасход энергии на испарение материала;
Wизлпотери энергии на излучение (электронная эмиссия, отраженные электроны, рентгеновское излучение, тепловое излучение).

Оценка составляющих уравнения теплового баланса дает следующие значения величин: Wисп ≤ 2-10 %; Wпл ≤ 30-35 %; Wизл ≤ 3 %; остальное — Wтм.

Температура поверхности испаряемого материала зависит от энергии электронов. При постоянной удельной мощности пучка существует пороговая энергия, выше которой температура поверхности начинает уменьшаться. Это объясняется тем, что с увеличением энергии увеличивается глубина проникновения электронов в материал, и максимум температуры перемещается от поверхности в его глубину. Этот эффект проявляется в большей степени на легких материалах (глубина проникновения в них электронов больше) и обладающих невысокой теплопроводностью. Глубину проникновения электронов в материал h можно оценить по формуле:

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector