Устройство для ионно-плазменного нанесения многокомпонентных пленок в вакууме


 


Владельцы патента RU 2522506:

Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (RU)

Изобретение относится к нанесению покрытий в вакууме и может быть использовано для нанесения пленок в крупногабаритных изделиях остекления самолетов. Устройство для ионно-плазменного нанесения многокомпонентных пленок в вакууме содержит рабочую камеру, в которой размещены анод, катод с мишенью, расположенной на основании, магнитная система, установленная с нерабочей стороны мишени, средство охлаждения мишени и подложкодержатель с изделием. Устройство дополнительно снабжено двумя экранирующими элементами, расположенными над боковыми рабочими сторонами мишени, установленными с возможностью регулирования их положения относительно мишени, при этом подложкодержатель с изделием установлен на корпусе камеры с возможностью вращения вокруг мишени, а аноды, основание и подложкодержатель электрически изолированы от корпуса камеры и друг от друга. Обеспечивается равномерность покрытий по оптической толщине. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике нанесения многокомпонентных покрытий в вакууме, а именно к устройствам ионно-плазменного распыления магнетронного типа, и может быть использовано для нанесения пленок, применяемых в крупногабаритных изделиях остекления самолетов со сложной кривизной поверхности, например бочкообразной.

Эффективность функционирования и летно-технические характеристики самолетов в достаточной мере зависят от технического уровня применяемого в них остекления, которое на сегодняшний день не в полной мере отвечает необходимым требованиям.

Так, ввиду технических особенностей работы радиолокационного и навигационного оборудования самолета летный персонал подвергается мощному воздействию электромагнитного излучения (ЭМИ), превышающему допустимые санитарные нормы. Кроме того, остекление не обеспечивает защиту от проникновения тепловой составляющей солнечной радиации.

Решение этих проблем лежит в создании эффективного многокомпонентного покрытия на поверхности изделий остекления самолетов.

Известно устройство для нанесения покрытий в вакууме, включающее магнетронный распылительный источник, содержащий размещенные в вакуумной камере с отверстием для подачи рабочего газа анод, полый цилиндрический катод-мишень, магнитную систему, установленную на внешней поверхности катода и состоящую по меньшей мере их двух магнитных элементов, коаксиальных катоду, и обрабатываемое изделие, размещенное внутри катода, при этом устройство снабжено источником подачи потенциала на изделие, а катод источника выполнен с кольцевым отверстием и состыкованным с ним полым цилиндрическим, с радиально расположенным относительно оси катода отверстием для подачи рабочего газа, а также снабжено дополнительным электродом, установленным в полости выступа катода, электрически изолированным от него по патенту RU №2058428, МПК С23С 14/35, опубл.20.04.1996.

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает нанесения пленок в вакууме с равномерной оптической толщиной по всей поверхности крупногабаритных изделий остекления самолетов со сложной кривизной поверхности, например бочкообразной.

Наиболее близким к изобретению является устройство для ионно-плазменного нанесения многокомпонентных пленок в вакууме, содержащее рабочую камеру, в которой размещены аноды, катод с мишенью, магнитная система, установленная с нерабочей стороны мишени, средство охлаждения мишени и подложкодержатель с изделиями, при этом мишень содержит основание, на котором расположен сплошной слой жидкого при комнатной температуре эвтектического сплава, содержащего по меньшей мере два из распыляемых компонента по патенту RU №2193074, МПК С23С 14/35, 14/08, опубл. 20.11.2002.

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает получения равномерного по оптической толщине покрытия по всей поверхности крупногабаритных изделий остекления самолетов со сложной кривизной поверхности, например бочкообразной.

Технической задачей изобретения является получение изделий остекления самолетов с равнотолщинным многокомпонентным покрытием по всей их рабочей площади.

Для достижения задачи изобретения предложено устройство для ионно-плазменного нанесения многокомпонентных пленок в вакууме, содержащее рабочую камеру, в которой размещены анод, катод с мишенью, расположенной на основании, магнитная система, установленная с нерабочей стороны мишени, средство охлаждения мишени и подложкодержатель с изделием, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено двумя экранирующими элементами, расположенными над боковыми рабочими сторонами мишени, установленными с возможностью регулирования их положения относительно мишени, подложкодержатель с изделием установлен на корпусе камеры с возможностью вращения вокруг мишени, при этом аноды, основание и подложкодержатель электрически изолированы от корпуса камеры и друг от друга.

Снабжение устройства двумя экранирующими элементами, расположенными над боковыми рабочими сторонами мишени, установленными с возможностью регулирования их положения относительно мишени обеспечивает нанесение равномерных по оптической толщине многокомпонентных покрытий. Экранирующие элементы перекрывают поток распыляемого вещества в непосредственной близости от мишени. Изменяя вход экранирующих элементов (путем их регулирования) в поток распыляемого вещества, перекрывается количество осаждаемого вещества в единицу времени, таким образом локально регулируется скорость осаждения вещества по длине магнетрона.

За счет того, что подложкодержатель с изделием установлены на корпусе камеры с возможностью вращения вокруг катода с мишенью, например с помощью механизма типа «беличьего колеса», обеспечивается равномерность покрытий по оптической толщине на крупногабаритных изделиях остекления самолетов со сложной кривизной поверхности, например бочкообразной.

Электрическая изоляция анодов, основания и подложкодержателя от корпуса камеры и друг от друга обеспечивает равномерный поток электронов от катода к анодам, при этом исключается появление паразитных анодов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена конструкция заявляемого устройства. Устройство содержит камеру 1 с корпусом 2, на котором установлен подложкодержатель 3 с изделием 4. В камере 1 расположен короб 5, в котором на основании 6 установлены магнитная система 7, катод с мишенью 8 со средством охлаждения водой 9 и аноды 10. При этом короб 5, основание 6, катод с мишенью 8 и аноды 10 электрически изолированы от корпуса 2 и друг от друга. На коробе 5 установлены экранирующие элементы 11, расположенные по боковым сторонам катода с мишенью 8 с возможностью их регулирования относительно катода с мишенью 8 с помощью, например, прорезей 12 и винтов 13. Подложкодержатель 3 с изделием 4 установлены с возможностью вращения вокруг катода с мишенью 8.

Устройство работает следующим образом.

В камере 1 создается предварительное разряжение ~10-3 Па. В камеру 1 напускается рабочий газ. Включается водяное охлаждение 9. При этом внутренняя полость катода охлаждается проточной водой. На катод с мишенью 8 подается отрицательное напряжение порядка 400-600В, в результате чего над поверхностью мишени 8 возникает газовый разряд магнетронного типа, материал мишени начинает равномерно распыляться и конденсироваться на изделии, при этом подложкодержатель 3 с изделием 4 вращаются вокруг катода с мишенью 8 с помощью механизма типа «беличьего колеса». Определяют толщину покрытия с помощью оптической системы контроля и блока вычислительных программ ре-анализа - спектральная зависимость пропускания (отражения) напыляемой пленки в автоматическом режиме вводится в расчетную программу, которая вычисляет оптические константы и геометрическую толщину покрытия. В состав образующейся многокомпонентной пленки входят оксиды, например, Sn-In-Ga.

Полученные крупногабаритные изделия остекления самолетов со сложной кривизной поверхности (бочкообразной) с использованием предложенного устройства отличаются высокой степенью равномерности по оптической толщине многокомпонентных покрытий.

Отклонение от заданной равномерности по оптической толщине составило не более 5%.

Источники информации

1. Патент RU №2058428, МПК С23С 14/35, опубл.20.04.1996.

2. Патент RU №2193074, МПК С23С 14/35, 14/08, опубл. 20.11.2002. - прототип.

Устройство для ионно-плазменного нанесения многокомпонентных пленок в вакууме, содержащее рабочую камеру, в которой размещены анод, катод с мишенью, расположенной на основании, магнитная система, установленная с нерабочей стороны мишени, средство охлаждения мишени и подложкодержатель с изделием, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено двумя экранирующими элементами, расположенными над боковыми рабочими сторонами мишени, установленными с возможностью регулирования их положения относительно мишени, при этом подложкодержатель с изделием установлен на корпусе камеры с возможностью вращения вокруг мишени, а аноды, основание и подложкодержатель электрически изолированы от корпуса камеры и друг от друга.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к космической технике и касается создания терморегулирующего материала для нанесения на поверхность космического объекта (КО). Терморегулирующий материал содержит подложку в виде оптически прозрачного стекла, высокоотражающий слой из серебра, защитный слой.

Изобретение относится к способу транспортировки вакуумно-дуговой катодной плазмы с фильтрованием от макрочастиц и устройству для его осуществления. Плазменные потоки транспортируют в плазмооптической системе от электродугового испарителя к выходу источника плазмы под действием транспортирующего магнитного поля, создаваемого с использованием электромагнитных катушек.
Изобретение относится к модификации поверхностных свойств тканых и нетканых текстильных материалов методом магнетронного распыления и может быть использовано для изготовления материалов, обладающих электрической проводимостью и экранирующих электромагнитное излучение.

Изобретение относится к области магнетронного распыления материалов. Узел магнетронного распыления содержит распыляемую мишень и по меньшей мере одну плоскую магнитную систему.

Прозрачное проводящее покрытие из оксида металла наносят на подложку путем распыления, по меньшей мере, одного компонента покрытия из оксида металла импульсным магнетронным методом и конденсирования его на подложке.

Изобретение может быть использовано при обработке длинномерных изделий для модифицирования поверхности и нанесения функциональных покрытий с использованием технологий вакуумной ионно-плазменной обработки, ионной имплантации и нанесения покрытий.
Изобретение относится к обработке резанием в машиностроении, в частности к металлорежущему инструменту. Осуществляют осаждение первого слоя покрытия из тугоплавкого соединения, затем второго слоя покрытия из тугоплавкого соединения с размером зерен 40-60 нм, после чего проводят магнитно-импульсную обработку в течение 15-20 минут.
Изобретение относится к области нанесения покрытий, в частности к каталитическим оксидным покрытиям, а также к электрохимическим производствам, и может быть использовано при изготовлении электродных материалов.

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для нанесения многослойных покрытий на поверхность изделий в виде тонких пленок. .

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для нанесения многослойных покрытий на поверхность изделий в виде тонких пленок. .

Изобретение относится к области машиностроения. Способ получения защитного металлического покрытия на поверхности изделия из алюминия и сплавов на его основе включает размещение изделия в зоне обработки, создание вакуума в зоне обработки, очистку поверхности пучком ионов и осаждение металлического покрытия с одновременной подачей на изделие отрицательного напряжения смещения. Очистку поверхности осуществляют пучком ионов инертного газа с энергией в диапазоне 1-5 кэВ. Осаждение покрытия осуществляют в два этапа. Вначале на поверхность осаждают промежуточный слой покрытия из меди толщиной от 0,5 мкм до 3 мкм в магнетронном разряде постоянного тока, горящем в среде инертного газа, с твердым катодом из меди при мощности разряда 1-2,5 кВт. Затем расплавляют катод из меди при мощности разряда 3-6 кВт с повышением температуры катода до величины, обеспечивающей достаточное давление паров меди для поддержания магнетронного разряда, прекращают подачу инертного газа и осаждают основной слой покрытия из меди толщиной 2-10 мкм в магнетронном разряде, горящем в парах меди. Слои покрытия осаждают при отрицательном напряжении смещения на изделии до 300 В и температуре поверхности 100-300°C. Обеспечивается защита изделий из алюминия и сплавов на его основе от коррозии в водных растворах щелочей. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к плазменной технике, в частности к конструкции магнитного блока распылительной системы, и может быть использовано в планарных магнетронах для вакуумного ионно-плазменного нанесения тонких пленок металлов и их соединений на поверхность твердых тел. Магнитный блок включает в себя центральный цилиндрический и внешний кольцевой магниты, коаксиально установленные с зазором на магнитопроводе из магнитомягкого материала. Магнитопровод выполнен с кольцевым выступом, равным по высоте магнитам, при этом выступ выполнен с возможностью фиксации центрального магнита. Поверхность выступа, обращенная к центральному магниту, может быть выполнена конической. Технический результат использования изобретения заключается в повышении равномерности напряженности магнитного поля и уменьшении габаритов блока. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области тонкопленочной технологии, а именно к технологии получения прозрачных проводящих слоев на основе оксида цинка, легированного галлием или алюминием. На подложке формируют промежуточный и основной слои на основе оксида цинка, легированного галлием или алюминием. Промежуточный слой формируют с концентрацией легирующего компонента в интервале от значения, которое совпадает с концентрацией в основном слое, до 20 ат.%. В частных случаях осуществления изобретения перед нанесением основного слоя промежуточный слой подвергают выдержке от 5 минут до 2 часов при температуре от 200°С до 500°С. Промежуточный слой выполняют сплошным или островковым. Формирование слоев проводят в проходных магнетронных установках и в качестве мишени используют секционированную мишень, в которой часть мишени, находящаяся со стороны входящей в установку подложки, содержит более высокое содержание легирующего компонента, чем в остальной части мишени. Уменьшается суммарное время нанесения подслоя и основного слоя, обеспечивается управление рельефом синтезируемого слоя и исключается использование материалов, отличных от материалов, входящих в основной слой. 4 з.п. ф-лы, 1 пр.

Изобретение относится к нанесению ионно-плазменных покрытий. Способ получения многослойного покрытия на поверхности технологических инструментов включает ионную очистку поверхности и нанесение слоев покрытия дуальной магнетронной системой с титановым и алюминиевым магнетронами. Слои покрытия наносят при расстоянии от мишеней до поверхности 140-150 мм, скорости вращения поверхности 20-25 об/мин и температуре поверхности 473-523 К. Сначала наносят подслой титана Ti в среде аргона с увеличением разрядного тока на титановой мишени, затем наносят переходный слой нитрида титана TiN магнетронным распылением титановой мишени в газовой смеси азота и аргона с увеличением разрядного тока на титановой мишени, после чего наносят чередующиеся слои нитрида титана TiN и Ti-Al-N с нанокристаллической и поликристаллической структурой в газовой смеси азота и аргона. Нанесение чередующихся слоев повторяют не менее двух раз до получения необходимой толщины покрытия и верхним наносят слой Ti-Al-N с нанокристаллической структурой. Обеспечивается получение покрытия с высокими физико-механическими свойствами, низким коэффициентом трения, высокой адгезионной прочностью подслоя с материалом подложки и между слоями. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технологии создания селективных газовых мембран, функционирующих за счет избирательной диффузии атомов газа (водорода) сквозь тонкую металлическую пленку (из палладия или сплавов на его основе), которые используются в устройствах глубокой очистки водорода от сопутствующих примесей, сепарации водорода из водородсодержащих смесей газов, в микрореакторах. Способ формирования тонкой фольги твердого раствора Pd-Cu с кристаллической решеткой типа CsCl включает магнетронное распыление мишени состава, близкого к Pd-40% Cu, в среде Ar 10-1 Па на термически оксидированные полированные пластины монокристаллического кремния и отделение полученной фольги от подложки, при этом температура подложки составляет 300-700 К, а отделенную тонкую фольгу дополнительно нагревают в вакууме не хуже 10-4 Па со скоростью 100 К/час до температуры 970 К и охлаждают со скоростью 100-200 К/час до комнатной температуры. Технический результат заключается в создании легковоспроизводимым и экономичным способом высокоэффективных мембран для глубокой очистки водорода, обладающих высокой селективной водородопроницаемостью и производительностью. 1 ил., 1 пр.

Вакуумнодуговой испаритель предназначен для генерирования катодной плазмы и может использоваться для получения различных типов покрытий или пленок разнообразного назначения путем осаждения ионов плазменного потока на поверхности обрабатываемых изделий. Вакуумнодуговой испаритель содержит анод, электромагнитную катушку, охватывающую корпус в виде отрезка трубы, цилиндрический катод, ферромагнитное кольцо, охватывающее катод вблизи его торцевой испаряемой поверхности, ферромагнитную втулку, которая охватывает держатель катода. Для увеличения эффективности работы испарителя он снабжен дополнительными кольцевыми ферромагнитными элементами. Эти элементы в совокупности с ферромагнитным экраном уменьшают рассеянные магнитные поля электромагнитной катушки и обеспечивают существенное увеличение напряженности магнитного поля на испаряемой поверхности катода без увеличения в электромагнитной катушке числа ампер-витков. Увеличение напряженности магнитного поля на рабочем торце катода обеспечивает высокую стабильность дугового разряда, рост выходного ионного тока, а также уменьшение капельной фазы в продуктах эрозии катода за счет увеличения скорости перемещения катодных пятен дуги. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технологии тонких пленок, в частности к способу формирования равномерных по толщине пленок оксида церия (CeO2) на подложках сложной пространственной конфигурации, и может быть использовано для создания равномерных по толщине пленок оксида церия при решении ряда задач нанотехнологии, энергосберегающих технологий, в электронной, атомной и других областях науки и техники. Способ включает магнетронное распыление металлической мишени церия в рабочей камере в атмосфере, содержащей инертный газ и кислород, и осаждение на подложку слоя оксида церия, при этом подложку размещают на аноде в области зоны активного распыления мишени на расстоянии от мишени R, превышающем глубину зоны термализации L распыленных атомов мишени, при соотношении R/L в диапазоне 1,2÷1,5. Техническим результатом изобретения является формирование равномерных по толщине покрытий оксида церия на подложках сложной пространственной конфигурации. 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к вакуумной технологии, а именно к технологии изготовления многослойных функциональных покрытий для органических подложек, в том числе упрочняющих теплоотражающих просветляющих покрытий для прозрачных пластиковых изделий, например для экранов средств индивидуальной защиты, методом магнетронного распыления. Способ получения упрочняющего теплоотражающего просветляющего покрытия для прозрачного пластикового изделия включает формирование подслоя, нанесение теплоотражающего слоя оксида олова SnO2 и нанесение просветляющего слоя диоксида кремния SiO2. Упомянутые слои наносят магнетронным распылением в среде аргона и кислорода. В качестве подслоя наносят упрочняющий адгезионный слой оксида кремния SiOx, при 1,5≤x<2,0, толщной (2,7-3,3)·λ0/4, где λ0=550нм, теплоотражающий слой оксида олова SnO2 наносят толщиной(3,6-4,4)·λ0/4 и просветляющий слой диоксида кремния SiO2 - толщиной (0,9-1,1)·λ0/4. Обеспечивается повышение механической прочности на истирание упрочняющего теплоотражающего просветляющего покрытия. 2 ил., 3пр.
Изобретение относится к области машиностроения, к способам образования защитных покрытий на изделиях, имеющих тонкостенные и толстостенные части и выполненных из стали или титанового сплава. Проводят очистку изделий в вакуумной камере в среде инертного газа, затем осуществляют ионное травление, ионно-плазменное азотирование, чередующееся с ионным травлением, и нанесение нанокомпозитного покрытия методом физического осаждения из паровой фазы посредством магнетронов. Температуру тонкостенных и толстостенных частей изделий выравнивают во время очистки изделий в среде инертного газа, ионного травления, ионно-плазменного азотирования, чередующегося с ионным травлением, и нанесения нанокомпозитного покрытия путем размещения изделий так, чтобы тонкостенная часть одного изделия располагалась между толстостенными частями других изделий. Упомянутое нанесение нанокомпозитного покрытия проводят путем нанесения микрослоя из нанослоев толщиной 1-100 нм из титана и хрома и последующего нанесения микрослоя из нанослоев толщиной 1-100 нм из нитридов титана и хрома. В частных случаях осуществления изобретения микрослой из титана и хрома наносят толщиной 0,3-0,8 мкм путем последовательного прохождения изделия перед магнетронами с мишенями из указанных материалов. Микрослой из нитридов титана и хрома наносят толщиной 2,5-3 мкм путем последовательного прохождения изделия перед магнетронами с мишенями из титана и хрома при подаче в камеру азота. Повышается срок службы покрытия в условиях эрозии, коррозии и высоких температур. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1пр.

Изобретение относится к технике для нанесения на изделия нанопокрытий, в частности к роторному подложкодержателю. Роторный подложкодержатель выполнен модульным. Модуль состоит из насадки-ротора, установленной с помощью поворотной державки на опоре и соединенной с приводом поворота, и датчика контроля времени в позиции ожидания. Опора подложкодержателя концевыми частями закреплена в выдвижном корпусе. Она имеет сборную цилиндрическую конструкцию и включает направляющую втулку, втулку перемещения, шлицевой вал. Насадка-ротор имеет возможность автономной поштучной, а также групповой передачи в одну из фиксированных позиций: ожидания или обработки. Насадка-ротор смонтирована на валу, установленном в лючке державки с возможностью совершения относительно нее поворотов в рабочей позиции. Вал посредством смонтированной в его нижней части конической шестерни при поступлении насадки-ротора в рабочую позицию получает вращательное перемещение от конической шестерни головки, смонтированной на шлицевом валу с возможностью возвратно-поступательных перемещений. Подача головки в зону зацепления осуществляется посредством двух пересекающихся пазов, один из которых расположен на направляющей втулке, другой - на втулке перемещения. Технический результат заключается в обеспечении возможности доступа рабочей среды ко всем обрабатываемым поверхностям подложки за один установ. 6 ил.
Наверх