Проведены работы по модернизации вакуумной и технологической системы установки, предназначеной для проведения исследовательских работ и отработки технологии нанесения тонкопленочных покрытий.
Наличие четырёх фланцев позволяет использовать различные технологические источники: дуговые испарители, магнетронные распылительные системы, устройства ионной очистки.
Исходные данные для выполнения работ
До начала работ установка была оснащена системой откачки на базе паромаслянного и пластинчато-роторного насосов выпуска 1989 года.
Внешний вид вакуумной системы установки до модернизации
Требовалось модернизировать вакуумную систему, установив безмаслянные средства откачки, а также вместо одного из дуговых испарителей установить ВЧ магнетронную распылительную систему.
Описание конструкции
Технические характеристики
| | Наименование параметра | Значение |
|---|---|---|
1 | Предельный вакуум | 10-5 Па |
2 | Время откачки | 30 минут |
3 | Количество дуговых источников | 3 |
4 | Количество ВЧ магнетронов | 1 |
5 | Подача рабочего газа | двухканальная система с регулятором расхода газа и обратной связью по давлению, с баротроном |
Вакуумная система
Вакуумная камера последовательно откачивается двумя байпасными линиями с проходными диаметрами 25& мм и 63 мм. Полость турбомолекулярного насоса NR1 откачивается через сильфон диаметра 40 мм. Основная магистраль между камерой и ТМН соединяется патрубками с диаметром 320 мм и включает пневматический затвор VH1. Клапан VP3 используется для подачи рабочего газа в объем камеры.
Схема вакуумной системы установки ННВ-6И после модернизации
Для форвакуумной ступени откачки использована комбинация из спирального насоса Edwards XDS35i и бустерного насоса Edwards EH250. Такой выбор обусловлен тем, что при понижении давления в вакуумной системе, быстрота откачки спирального насоса падает, а при совместном использовании с бустерным насосом такое падение компенсируется наличием второй ступени.
В качестве высоковакуумной ступени откачки вместо парамаслянного использован турбомолекулярный насос. Благодаря использованию подшипников на магнитном подвесе он позволяет получить полностью безмасляный вакуум.
В вакуумной системе использованы современные пневматические клапаны с проходными сечениями 63 мм и 25 мм, затвор с диаметром проходного отверстия 320 мм.
Вакуумная камера и рама, на которой она располагается, остались без изменений. Из-за этого пришлось спроектировать и изготовить нестандартные патрубки с проходным диаметром 320 мм с вваренными в них элементами для подключения байпасных линий откачки.
Были спроектированы и изготовлены нестандартные переходники для подключения к камере системы подачи газа и контроля далвения в камере.
Для размещения бустерного и спирального насосов была спроектирована рама, предназначена для точного позиционирования и однозначного размещения и закрепления.
Выполнение работ
Проектирование проводилось в два этапа. Сначала было проведено трехмерное моделирование всей вакуумной установки. Это позволило визуально ощутить будущую установку, найти и исправить замечания и неточности.
Вид трёхмерной модели установки ННВ-6И после проведения модернизации вакуумной системы
После моделирования были подготовлены рабочие чертежи деталей для передачи их на производство.
После завершения проектных работ были проведены проверочные расчеты на прочность всех спроектированных элементов. Далее вся документация была передана на производство.
Завершающим этапом стали сборка установки и ее пуско-наладка, которая осуществлялась непосредственного на территории Мордовского Государственного Университета в лаборатории института физики и химии.
Для управления вакуумной и технологической подсистемами был спроектирован пульт управления. Пульт вместе со блоками питания и управления технологическими источниками был смонтирован в стойке управления.
Внешний вид пульта управления вакуумной системой и технологическими источниками
Установку планируется использовать для нанесения покрытий с помощью ВЧ магнетрона или термического испарителя дуговым методом.