Технологический процесс сборки и регулировки источника очистки ионного

Министерство  образования Республики Беларусь

Учреждение образования 

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ 

ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

 

Факультет компьютерного проектирования

Кафедра электронной техники и технологии

К защите допустить

____________ В.В. Боженков

«___» ______________ 2012г.

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

НА ТЕМУ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС СБОРКИ И РЕГУЛИРОВКИ

ИСТОЧНИКА ОЧИСТКИ  ИОННОГО

 

 

 

Выполнила:                                                                                     Принял:

 ст. гр 911101                                                                                  Боженков В.В.

Громова А.Г.   

 

 

Минск 2012

Введение

Ионный источник— устройство для получения направленных потоков (пучков) ионов. Ионный источник является важной частью ускорителей заряженных частиц, масс-спектрометров, ионных микроскопов, электромагнитных разделителей изотопов и многих других устройств. Принцип действия ионных источников основан на формировании высокоплотной плазмы ионизацией рабочего газа в тлеющем разряде в скрещенных электрическом и магнитном полях, отборе ионов с границы плазмы и ускорении их электрическим полем.

Типовые схемы  ионно-лучевой обработки поверхностей и объектов в вакууме:

	Ионно-лучевая обработка (очистка, травление)
	Ионно-лучевое распыление материалов
	Ионно-лучевая обработка, сопровождающая процесс нанесения  покрытия (ионное ассистирование)
	Нанесение многокомпонентных  покрытий
	Двухсторонняя обработка  объектов
	Схема комбинированого источника  ионов (ионно-лучевая очистка,  распыление, ассистирование)

 

 

 

 

Целью настоящей работы является разработка технологического процесса сборки источника очистки ионного. Технология ионной очистки предназначена для финишной очистки поверхности подложки пучком ускоренных ионов с энергией до 1500 эВ от молекулярных частиц, адсорбированных газов, полимерных фрагментов, паров воды, а также для атомарной активации поверхностных связей подложки непосредственно перед нанесением тонкопленочного покрытия. Применение технологии ионно-лучевой очистки гарантирует существенно более высокую степень адгезии по сравнению с традиционными методами (например, тлеющий разряд или плазменная очистка), что в итоге обеспечивает более длительную и надежную эксплуатацию деталей с покрытиями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Описание принципа  работы собираемого устройства.

Рис.1. Принципиальная схема ионного источника.

Основными элементами устройства являются катод, анод и магнитная  система, состоящая из магнитопровода и магнита. Силовые линии магнитного поля замыкаются между полюсами магнитного контура.

При подаче постоянного напряжения между анодом (положительный потенциал) и катодом (отрицательный или  нулевой потенциал) возникает неоднородное электрическое поле и возбуждается аномальный тлеющий разряд. Наличие  замкнутого магнитного поля между полюсами магнитного контура позволяет локализовать плазму разряда в разрядном промежутке между анодом и катодом. Эмитированные  с катода под действием ионной бомбардировки электроны захватываются  магнитным полем, им сообщается сложное  циклоидальное движение по замкнутым  траекториям в зазоре между магнитными полюсами, анодом и катодом. Электроны  оказываются как бы в ловушке, создаваемой с одной стороны  магнитным полем, возвращающим ионы на катод, с другой – самим катодом, который, обладая отрицательным  зарядом, отталкивает электроны. Электроны  циклируют в ловушке до тех  пор, пока не произойдет несколько ионизирующих столкновений с атомами рабочего газа, в результате которых электрон, теряя полученную от электрического поля энергию, создает ионы.

Большинство ионов, участвующих  в работе источников с замкнутым  дрейфом электронов, однозарядные. Причина этого объясняется элементарно: как только атом теряет электрон, ускоряющее электрическое поле мгновенно выдергивает  его из области плазмы до того, как  произойдут последующие столкновения с высокоэнергетичными электронами  и, следовательно, ионизация. Многозарядные  ионы являются результатом столкновений с электронами, обладающими энергией, которой достаточно, чтобы за раз  выбить два или более электронов из нейтральных атомов. Количество подобных столкновений в сравнении  со столкновениями, выбивающими по одному электрону, пренебрежительно мало.

Рис.2. Распределение потенциала и форма магнитного поля.

Эффективное действие источника  с замкнутым дрейфом электронов основано на снижении мобильности электронов плазмы в магнитном поле. Магнитное  поле между внешним и внутренним полюсами магнитного контура общепринятой осесимметричной конфигурации источников с замкнутым дрейфом электронов существует преимущественно в радиальном направлении. Распределение радиального магнитного поля и результирующее распределение осевого потенциала  вместе с движением электронов по спиральной траектории отображены на рисунках 2 и 3. Ионы входят в зону замкнутого дрейфа со стороны анода, где и ускоряются, формируя ионный пучок (слева направо на рисунке 3).

Осевое изменение силы радиального магнитного поля (рис.2а) имеет колоколообразное распределение, достигая максимума возле полюсов магнитного контура и снижаясь около анода и выходного конца источника. В результирующем распределении потенциала (рис.2б) максимум изменения потенциала лежит в области, где сила магнитного поля также максимальна.

Рис.3. Азимутальный дрейф электронов.

Азимутальный дрейф электронов изображен на рисунке 3. Этот дрейф направлен по нормали к приложенным как электрическому E_z так и магнитному B_r полям (направление ЕхВ), следовательно, он и составляет ток Холла. Осевая плотность электронов в каждый текущий момент времени есть результат столкновений электронов с другими электронами, ионами, нейтральными атомами газа, стенками канала и колебаниями потенциала плазмы. Вследствие пониженной мобильности электронов по нормали к магнитному полю плазма способна противостоять существенной силе электрического поля, допуская утечку небольшого числа электронов из области замкнутого дрейфа. При соблюдении данного условия электрическое поле передает энергию в основном ионам, увеличивая их кинетическую энергию.

Если дрейф электронов затруднен, будет генерироваться вторичное  электрическое поле. Это вторичное  поле в конечном итоге выльется в  компоненту дрейфа электронов, направленную параллельно приложенному электрическому полю между анодом и катодом, и, как следствие, в повышенную электронную проводимость. Для достижения высокого КПД источника с замкнутым дрейфом электронов необходимо обеспечить дрейфовое движение электронов без столкновений, то есть по замкнутому пути. Вдобавок к тому, что дрейфовый путь должен быть замкнутым, необходимо обеспечить высокую степень однородности как плотности плазмы, так и силы магнитного поля. Требуемая однородность обычно достигается путем использования осесимметричной (круглой), конфигурации источника, однако возможно использование и протяженной овальной формы (так называемый протяженный гоночный трек).

Электроны заперты внутри зоны замкнутого дрейфа, в которой, в основном, и существует ускоряющее поле. Они покидают эту зону достаточно редко, для того, чтобы эти потери полностью замещались электронами, эмитированными катодом, и вторичными электронами, полученными при ионизации  нейтральных атомов рабочего газа. Условие квазинейтральности

,                                                           (2.2)

где n_e – концентрация электронов; n_i – концентрация ионов.

соблюдается в области  замкнутого дрейфа, как, впрочем, и в  области ионного пучка за пределами  источника.

Мощность разряда при  постоянной мощности источника зависит  от значений давления (р) и магнитной индукции (В). Эксперименты показывают, что с ростом магнитной индукции (до 0,04 Тл) при низких значениях давления мощность разряда сначала резко возрастает, потом замедляется и при В=0,08…0,1 Тл становится максимальной.

Напряжение зажигания  в источнике с замкнутым дрейфом  значительно ниже, чем в обычных  диодных системах. Это объясняется  тем, что еще до наложения электрического поля электроны, всегда присутствующие в рабочей камере и обеспечивающие первые акты ионизации в развитии лавинного процесса пробоя газового промежутка, захватываются магнитной  ловушкой, вследствие чего их концентрация в этой области оказывается выше, чем в объеме камеры, что и способствует возникновению разряда при более низких напряжениях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Анализ технических  требований к качеству сборки.

2.1. Дистиллированная  вода. Требования по ГОСТ 6709-72.

Настоящий стандарт распространяется на дистиллированную воду, получаемую в перегонных аппаратах и применяемую  для анализа химических реактивов  и приготовления растворов реактивов. Дистиллированная вода широко используется в различных отраслях промышленности (для изготовления косметики, тосолов ), в химических лабораториях, на химических производствах и т.д. Основным показателем, контролируемым при использовании дистиллированной воды, является электрическая проводимость, которая не должна превышать 5 мкСм/см. Основными способами получения дистиллированной воды является мембранная очистка или выпаривание.

2.2. Аргон газообразный  и жидкий. Технические условия  по ГОСТ 10157-79.

Настоящий стандарт распространяется на газообразный и жидкий аргон, получаемый из воздуха и остаточных газов  аммиачных производств и предназначаемый  для использования в качестве защитной среды при сварке, резке  и плавке активных и редких металлов и сплавов на их основе, алюминия, алюминиевых и магниевых сплавов, нержавеющих хромоникелевых жаропрочных  сплавов и легированных сталей различных  марок, а также при рафинировании  металлов в металлургии.

2.3. Шрифт 4-Пр3 СТБ 992-95.

Настоящий стандарт распространяется на шрифты приборной гарнитуры для  нанесения надписей методом плоской  печати на средства измерений и автоматизации, радиоэлектронную аппаратуру и вычислительную технику и устанавливает начертания и основные размеры. Шрифты допускается  использовать для нанесения надписей на упаковке и в сопроводительной документации. Стандарт не распространяется на шрифты для надписей, наносимых на изделия авиационного приборостроения.

Шрифт Пр3-приямое нормальное полужирное начертание.

2.4.Технические требования по СТБ 1022-96.

Материалы и покупные изделия, предназначенные для изготовления сборочных единиц, должны иметь документы  о качестве, подтверждающие их соответствие требованиям нормативных документов на поставку. Покупные изделия, сборочные  единицы, детали и материалы, поступающие  на сборку, выдерживают до температуры  помещения сборочного цеха. Покупные изделия, сборочные единицы и  детали, поступающие на сборку, должны быть расконсервированы и тщательно  очищены. При сборке не допускается  нанесение механических повреждений  на применяемые покупные изделия, сборочные  единицы и детали.

Требования  к неподвижным соединениям

Неподвижные соединения сборочных  единиц не должно иметь качки, люфтов, относительного перемещения и проворачивания закрепляемых составных частей относительно друг друга.

Требования  к резьбовым соединениям

Крепежные детали в резьбовых  соединениях должны быть затянуты плотно и равномерно. Шлицы в головках винтов, а также грани болтов и  гаек, недолжны быть сорваны и смяты.При  установке винтов их головки не должны выступать над поверхностью закрепляемых составных частей.

Требования к подвижным соединениям

Откидные, выдвижные и  съёмные части сборочных единиц должны свободно открываться, откидываться, выдвигаться, сниматься и устанавливаться  на место, обеспечивая совпадение и  правильную работу установочных, крепежных, контактных и других соединений. Ручки  управления, настройки и регулировки, закрепленные на оси, не должны проворачиваться  и качаться.

Упаковка

Выбор упаковки сборочных  единиц должен осуществляться исходя из конструктивных особенностей сборочных  единиц с учетом требований к их защите, условий поставок, транспортирования  и хранения. Упаковка должна обеспечить защиту сборочных единиц от загрязнений, воздействия климатических и  механических факторов, агрессивных  паров и перегрузок, возникающих  при транспортировании, погрузочно-разгрузочных работах и хранении. В каждую упаковочную единицу должен быть вложен упаковочный лист, содержащий:

- наименование и (или)  товарный знак предприятия-изготовителя;

- условное наименование  или обозначение сборочной единицы;

- количество сборочных  единиц в упаковке;

- дату упаковки;

- штамп упаковщика.