Meginregla um lofttæmisgufuhúðun
1. Búnaður og eðlisfræðileg ferli lofttæmisuppgufunarhúðunar
Lofttæmisgufuhúðunarbúnaðurinn samanstendur aðallega af lofttæmishólfi og útblásturskerfi. Inni í lofttæmishólfinu eru uppgufunargjafi (þ.e. uppgufunarhitari), undirlag og undirlagsgrind, undirlagshitari, útblásturskerfi o.s.frv.
Húðunarefnið er sett í uppgufunargjafa lofttæmishólfsins og við hálofttæmi er það hitað af uppgufunargjafanum til að gufa upp. Þegar meðalfrjálst svið gufusameindanna er stærra en línuleg stærð lofttæmishólfsins, eftir að atóm og sameindir filmugufunnar sluppu frá yfirborði uppgufunargjafans, eru sjaldan hindraðar af árekstri annarra sameinda eða atóma og ná beint að yfirborði undirlagsins sem á að húða. Vegna lágs hitastigs undirlagsins þéttast filmugufurnar á því og mynda filmu.
Til að bæta viðloðun uppgufunarsameinda og undirlags er hægt að virkja undirlagið með viðeigandi upphitun eða jónhreinsun. Lofttæmisuppgufunarhúðun fer í gegnum eftirfarandi eðlisfræðileg ferli, allt frá uppgufun efnisins og flutningi til útfellingar í filmu.
(1) Með því að nota ýmsar aðferðir til að umbreyta öðrum orkuformum í varmaorku er filmuefnið hitað til að gufa upp eða sublimera í loftkenndar agnir (atóm, sameindir eða atómklasa) með ákveðnu magni af orku (0,1 til 0,3 eV).
(2) Loftkenndar agnir yfirgefa yfirborð filmunnar og berast að yfirborði undirlagsins með ákveðnum hraða, nánast án árekstra, í beinni línu.
(3) Loftkenndu agnirnar sem ná til yfirborðs undirlagsins renna saman og mynda kjarna og vaxa síðan í fastfasafilmu.
(4) Endurskipulagning eða efnatengi atómanna sem mynda filmuna.
2, uppgufunarhitun
(1) Uppgufun viðnámshitunar
Uppgufun með viðnámshitun er einfaldasta og algengasta hitunaraðferðin, almennt notuð fyrir húðunarefni með bræðslumark undir 1500°C. Málmar með háan bræðslumark í vír- eða plötuformi (W, Mo, Ti, Ta, bórnítríð, o.s.frv.) eru venjulega gerðir í hentugan uppgufunargjafa, hlaðnir uppgufunarefnum, með Joule-hita rafstraums til að bræða, gufa upp eða sublimera húðunarefnið. Lögun uppgufunargjafans felur aðallega í sér fjölþráða spíral, U-laga, sínusbylgju, þunna plötu, bát, keilulaga körfu, o.s.frv. Á sama tíma krefst aðferðin þess að uppgufunarefnið hafi hátt bræðslumark, lágan mettunarþrýsting, stöðuga efnafræðilega eiginleika, hafi ekki efnahvarf við húðunarefnið við háan hita, góða hitaþol, litla breytingu á aflþéttleika, o.s.frv. Það notar mikinn straum í gegnum uppgufunargjafann til að hita upp og gufa upp filmuefnið með beinni upphitun, eða setja filmuefnið í deiglu úr grafíti og ákveðnum háhitaþolnum málmoxíðum (eins og A202, B0) og öðrum efnum til óbeinnar upphitunar til að gufa upp.
Uppgufunarhúðun með viðnámshitun hefur takmarkanir: eldföst málmefni hafa lágan gufuþrýsting, sem gerir það erfitt að búa til þunna filmu; sum frumefni mynda auðveldlega málmblöndur með hitunarvír; það er ekki auðvelt að fá einsleita samsetningu málmblöndunnar. Vegna einfaldrar uppbyggingar, lágs verðs og auðveldrar notkunar viðnámshitunar er þetta mjög algeng notkun uppgufunaraðferðarinnar.
(2) Uppgufun með rafeindageislahitun
Rafeindageislauppgufun er aðferð til að uppgufa húðunarefnið með því að sprengja það með rafeindageisla með mikilli orkuþéttleika með því að setja það í vatnskælda kopardeiglu. Uppgufunargjafinn samanstendur af rafeindaútgeislunargjafa, rafeindahröðunaraflgjafa, deiglu (venjulega kopardeiglu), segulsviðsspólu og kælivatnssetti o.s.frv. Í þessu tæki er hitaða efnið sett í vatnskælda deiglu og rafeindageislinn sprengir aðeins mjög lítinn hluta efnisins, en megnið af eftirstandandi efni helst við mjög lágan hita undir kælingaráhrifum deiglunnar, sem má líta á sem sprengdu hluta deiglunnar. Þannig gæti aðferðin við rafeindageislahitun til uppgufunar komið í veg fyrir mengun milli húðunarefnisins og uppgufunarefnisins.
Uppbygging rafeindageislauppgufunargjafans má skipta í þrjár gerðir: beinar byssur (Boules-byssur), hringbyssur (rafmagnsafleiðandi) og rafbyssur (segulmagnaðar afleiðandi). Hægt er að setja eina eða fleiri deiglur í uppgufunaraðstöðu, sem getur gufað upp og sett mörg mismunandi efni samtímis eða sitt í hvoru lagi.
Rafeindageislauppgufunargjafar hafa eftirfarandi kosti.
①Rafgeislauppgufunargjafinn með miklum geislaþéttleika getur náð mun meiri orkuþéttleika en viðnámshitunargjafinn, sem getur gufað upp efni með hátt bræðslumark, svo sem W, Mo, Al2O3, o.s.frv.
②Húðunarefnið er sett í vatnskælda kopardeiglu til að koma í veg fyrir uppgufun uppgufunarefnisins og efnahvörf á milli þeirra.
③ Hægt er að bæta hita beint við yfirborð húðunarefnisins, sem gerir hitauppstreymisnýtinguna mikla og tap á varmaleiðni og varmageislun lítils.
Ókosturinn við uppgufunaraðferðina með rafeindageislahitun er að aðalrafeindirnar frá rafeindabyssunni og aukarafeindirnar frá yfirborði húðunarefnisins jóna uppgufandi atómin og afgangsgassameindir, sem stundum hefur áhrif á gæði filmunnar.
(3) Uppgufun á hátíðni örvunarhitun
Uppgufun með hátíðni örvunarhitun felst í því að setja deigluna með húðunarefninu í miðju hátíðni spíralspólunnar, þannig að húðunarefnið myndar sterkan hvirfilstraum og hýsteresisáhrif undir örvun hátíðni rafsegulsviðs, sem veldur því að filmulagið hitnar þar til það gufar upp og gufar upp. Uppgufunargjafinn samanstendur almennt af vatnskældri hátíðni spólu og grafít- eða keramikdeiglu (magnesíumoxíð, áloxíð, bóroxíð o.s.frv.). Hátíðni aflgjafinn notar tíðni frá tíu þúsund til nokkur hundruð þúsund Hz, inntaksafl er nokkur til nokkur hundruð kílóvött, því minna sem rúmmál himnuefnisins er, því hærri er örvunartíðnin. Tíðni örvunarspólunnar er venjulega úr vatnskældu koparröri.
Ókosturinn við uppgufunaraðferð með hátíðni örvunarhitun er að það er ekki auðvelt að fínstilla inntaksafl og hún hefur eftirfarandi kosti.
①Hátt uppgufunarhraði
②Hitastig uppgufunargjafans er jafnt og stöðugt, þannig að það er ekki auðvelt að mynda fyrirbæri þar sem húðdropar skvettast og það getur einnig komið í veg fyrir fyrirbæri nálarhola á filmunni sem er sett inn.
③ Uppgufunargjafinn er hlaðinn einu sinni og hitastigið er tiltölulega auðvelt og einfalt að stjórna.
Birtingartími: 28. október 2022