வெற்றிட ஆவியாதல் பூச்சின் கொள்கை
1. வெற்றிட ஆவியாக்கப் பூச்சுக்கான உபகரணங்கள் மற்றும் இயற்பியல் செயல்முறை
வெற்றிட ஆவியாக்கப் பூச்சு உபகரணமானது முக்கியமாக வெற்றிட அறை மற்றும் வெளியேற்றும் அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது. வெற்றிட அறைக்குள், ஆவியாக்க மூலம் (அதாவது ஆவியாக்க வெப்பமூட்டி), அடிமூலக்கூறு மற்றும் அடிமூலக்கூறு சட்டகம், அடிமூலக்கூறு வெப்பமூட்டி, வெளியேற்றும் அமைப்பு போன்றவை உள்ளன.
பூச்சுப் பொருளானது வெற்றிட அறையின் ஆவியாக்க மூலத்தில் வைக்கப்பட்டு, உயர் வெற்றிடச் சூழலில் ஆவியாக்க மூலத்தால் வெப்பப்படுத்தப்படுகிறது. ஆவி மூலக்கூறுகளின் சராசரி தடையற்ற வீச்சு வெற்றிட அறையின் நேரியல் அளவை விட அதிகமாக இருக்கும்போது, ஆவியாக்க மூலத்தின் மேற்பரப்பில் இருந்து வெளியேறிய படல ஆவியின் அணுக்களும் மூலக்கூறுகளும், மற்ற மூலக்கூறுகள் அல்லது அணுக்களின் மோதலால் அரிதாகவே தடுக்கப்பட்டு, பூசப்பட வேண்டிய அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பை நேரடியாக அடைகின்றன. அடி மூலக்கூறின் குறைந்த வெப்பநிலை காரணமாக, படல ஆவித் துகள்கள் அதன் மீது ஒடுங்கி ஒரு படலத்தை உருவாக்குகின்றன.
ஆவியாதல் மூலக்கூறுகளுக்கும் அடி மூலக்கூறுக்கும் இடையிலான ஒட்டுதலை மேம்படுத்துவதற்காக, முறையான வெப்பமூட்டல் அல்லது அயனி சுத்திகரிப்பு மூலம் அடி மூலக்கூறைச் செயல்படுத்தலாம். வெற்றிட ஆவியாதல் பூச்சானது, மூலப்பொருள் ஆவியாதல், கொண்டு செல்லுதல் முதல் ஒரு படலமாகப் படிதல் வரையிலான பின்வரும் இயற்பியல் செயல்முறைகளுக்கு உட்படுகிறது.
(1) மற்ற வகை ஆற்றல்களை வெப்ப ஆற்றலாக மாற்றும் பல்வேறு வழிகளைப் பயன்படுத்தி, படலப் பொருளானது ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு ஆற்றலுடன் (0.1 முதல் 0.3 eV வரை) வாயுத் துகள்களாக (அணுக்கள், மூலக்கூறுகள் அல்லது அணுக் கொத்துகள்) ஆவியாகவோ அல்லது பதங்கமாகவோ மாறுவதற்கு வெப்பப்படுத்தப்படுகிறது.
(2) வாயுத் துகள்கள் படலத்தின் மேற்பரப்பில் இருந்து வெளியேறி, ஒரு குறிப்பிட்ட இயக்க வேகத்தில், அடிப்படையில் மோதல் இல்லாமல், ஒரு நேர்கோட்டில் அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பிற்கு கொண்டு செல்லப்படுகின்றன.
(3) அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பை அடையும் வாயுத் துகள்கள் ஒன்றிணைந்து கருவாக்கம் பெற்று, பின்னர் ஒரு திட-கட்ட படலமாக வளர்கின்றன.
(4) படலத்தை உருவாக்கும் அணுக்களின் மறுசீரமைப்பு அல்லது வேதியியல் பிணைப்பு.
2. ஆவியாதல் வெப்பமாக்கல்
(1) மின்தடை வெப்ப ஆவியாதல்
மின்தடை வெப்ப ஆவியாக்கம் என்பது மிகவும் எளிமையான மற்றும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் வெப்பமூட்டும் முறையாகும். இது பொதுவாக 1500℃-க்குக் குறைவான உருகுநிலை கொண்ட பூச்சுப் பொருட்களுக்குப் பொருந்தும். கம்பி அல்லது தகடு வடிவத்தில் உள்ள அதிக உருகுநிலை கொண்ட உலோகங்கள் (W, Mo, Ti, Ta, போரான் நைட்ரைடு போன்றவை) பொதுவாக பொருத்தமான வடிவத்திலான ஆவியாக்க மூலமாக உருவாக்கப்படுகின்றன. அதில் ஆவியாக்கப் பொருட்கள் நிரப்பப்பட்டு, மின்சாரத்தின் ஜூல் வெப்பத்தின் மூலம் பூச்சுப் பொருள் உருக்கப்படுகிறது, ஆவியாக்கப்படுகிறது அல்லது பதங்கமாக்கப்படுகிறது. ஆவியாக்க மூலத்தின் வடிவங்களில் முக்கியமாக பல-இழை சுருள், U-வடிவம், சைன் அலை, மெல்லிய தகடு, படகு, கூம்பு கூடை போன்றவை அடங்கும். அதே நேரத்தில், இந்த முறைக்கு ஆவியாக்க மூலப் பொருளானது அதிக உருகுநிலை, குறைந்த செறிவூட்டல் நீராவி அழுத்தம், நிலையான வேதியியல் பண்புகள், அதிக வெப்பநிலையில் பூச்சுப் பொருளுடன் வேதியியல் வினைபுரியாமை, நல்ல வெப்ப எதிர்ப்பு, ஆற்றல் அடர்த்தியில் சிறிய மாற்றம் போன்ற பண்புகளைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். இது ஆவியாக்க மூலத்தின் வழியாக அதிக மின்னோட்டத்தைப் பாய்ச்சி, பூச்சுப் பொருளை நேரடியாக வெப்பப்படுத்தி ஆவியாக்குகிறது, அல்லது பூச்சுப் பொருளை ஒரு உருகும் கலனில் வைக்கிறது. கிராஃபைட் மற்றும் சில உயர் வெப்பநிலை தாங்கும் உலோக ஆக்சைடுகள் (A202, B0 போன்றவை) மற்றும் பிற பொருட்களை மறைமுகமாக வெப்பப்படுத்தி ஆவியாக்குதல்.
மின்தடை வெப்ப ஆவியாக்கப் பூச்சு முறையில் சில வரம்புகள் உள்ளன: வெப்பத்தைத் தாங்கும் உலோகங்கள் குறைந்த ஆவி அழுத்தத்தைக் கொண்டிருப்பதால், மெல்லிய படலம் உருவாக்குவது கடினம்; சில தனிமங்கள் வெப்பமூட்டும் கம்பியுடன் எளிதில் உலோகக் கலவையை உருவாக்குகின்றன; இதனால், உலோகக் கலவைப் படலத்தில் ஒரு சீரான கலவையைப் பெறுவது எளிதல்ல. மின்தடை வெப்ப ஆவியாக்க முறையின் எளிய கட்டமைப்பு, குறைந்த விலை மற்றும் எளிதான செயல்பாடு ஆகியவற்றின் காரணமாக, இது ஆவியாக்க முறைகளில் மிகவும் பொதுவான பயன்பாடாக உள்ளது.
(2) எலக்ட்ரான் கற்றை வெப்ப ஆவியாதல்
எலக்ட்ரான் கற்றை ஆவியாக்கம் என்பது, நீர் குளிர்விக்கப்பட்ட செப்புக் கலனில் பூச்சுப் பொருளை வைத்து, அதன் மீது அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி கொண்ட எலக்ட்ரான் கற்றையைத் தாக்கி ஆவியாக்கும் ஒரு முறையாகும். இந்த ஆவியாக்க மூலமானது, ஒரு எலக்ட்ரான் உமிழ்வு மூலம், ஒரு எலக்ட்ரான் முடுக்க ஆற்றல் மூலம், ஒரு கலன் (பொதுவாக ஒரு செப்புக் கலன்), ஒரு காந்தப்புலச் சுருள், மற்றும் ஒரு குளிர்விக்கும் நீர்த் தொகுப்பு போன்றவற்றைக் கொண்டுள்ளது. இந்தச் சாதனத்தில், சூடுபடுத்தப்பட்ட பொருள் நீர் குளிர்விக்கப்பட்ட கலனில் வைக்கப்படுகிறது. எலக்ட்ரான் கற்றையானது அப்பொருளின் மிகச் சிறிய பகுதியை மட்டுமே தாக்குகிறது, அதே சமயம் மீதமுள்ள பொருளின் பெரும்பகுதி கலனின் குளிர்விக்கும் விளைவின் கீழ் மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையில் உள்ளது. இதுவே கலனின் மீது தாக்கப்பட்ட பகுதியாகக் கருதப்படுகிறது. இவ்வாறு, ஆவியாக்கத்திற்கான எலக்ட்ரான் கற்றை வெப்பமூட்டும் முறையானது, பூச்சுப் பொருளுக்கும் ஆவியாக்க மூலப் பொருளுக்கும் இடையில் ஏற்படும் மாசுபாட்டைத் தவிர்க்கிறது.
எலக்ட்ரான் கற்றை ஆவியாக்க மூலத்தின் கட்டமைப்பை மூன்று வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்: நேரான துப்பாக்கிகள் (பௌல்ஸ் துப்பாக்கிகள்), வளையத் துப்பாக்கிகள் (மின்சாரத்தால் திசை திருப்பப்படுபவை) மற்றும் இ-துப்பாக்கிகள் (காந்தத்தால் திசை திருப்பப்படுபவை). ஒரு ஆவியாக்க நிலையத்தில் ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட மூசைகள் வைக்கப்படலாம், இது பலவிதமான பொருட்களை ஒரே நேரத்தில் அல்லது தனித்தனியாக ஆவியாக்கி படியவைக்கும் திறன் கொண்டது.
எலக்ட்ரான் கற்றை ஆவியாக்க மூலங்கள் பின்வரும் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன.
①மின்னணு கற்றைத் தாக்குதல் ஆவியாக்க மூலத்தின் அதிக கற்றை அடர்த்தியானது, மின்தடை வெப்பமூட்டும் மூலத்தை விட மிக அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியைப் பெற முடியும், இதன் மூலம் W, Mo, Al2O3 போன்ற அதிக உருகுநிலை கொண்ட பொருட்களை ஆவியாக்கலாம்.
②பூச்சுப் பொருளானது நீரால் குளிர்விக்கப்பட்ட செப்புக் கலனில் வைக்கப்படுகிறது. இது, ஆவியாதல் மூலப் பொருள் ஆவியாவதையும், அவற்றுக்கிடையேயான வினையையும் தவிர்க்கிறது.
③ பூச்சுப் பொருளின் மேற்பரப்பில் நேரடியாக வெப்பத்தைச் சேர்க்க முடியும் என்பதால், வெப்பத் திறன் அதிகமாகவும், வெப்பக் கடத்தல் மற்றும் வெப்பக் கதிர்வீச்சு இழப்பு குறைவாகவும் இருக்கும்.
எலக்ட்ரான் கற்றை வெப்பமூட்டும் ஆவியாதல் முறையின் குறைபாடு என்னவென்றால், எலக்ட்ரான் துப்பாக்கியிலிருந்து வரும் முதன்மை எலக்ட்ரான்களும், பூச்சுப் பொருளின் மேற்பரப்பிலிருந்து வரும் இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரான்களும், ஆவியாகும் அணுக்களையும் எஞ்சிய வாயு மூலக்கூறுகளையும் அயனியாக்கும், இது சில சமயங்களில் படலத்தின் தரத்தைப் பாதிக்கும்.
(3) உயர் அதிர்வெண் தூண்டல் வெப்ப ஆவியாதல்
உயர் அதிர்வெண் தூண்டல் வெப்ப ஆவியாக்கம் என்பது, பூச்சுப் பொருள் கொண்ட மூசையை உயர் அதிர்வெண் சுருள் கம்பிச்சுருளின் மையத்தில் வைப்பதாகும். இதனால், உயர் அதிர்வெண் மின்காந்தப் புலத்தின் தூண்டலின் கீழ், பூச்சுப் பொருளானது வலுவான சுழல் மின்னோட்டத்தையும் பின்னடைவு விளைவையும் உருவாக்குகிறது. இது, படல அடுக்கை அது ஆவியாகும் வரை சூடாக்குகிறது. ஆவியாக்க மூலமானது பொதுவாக நீர்-குளிரூட்டப்பட்ட உயர் அதிர்வெண் கம்பிச்சுருள் மற்றும் கிராஃபைட் அல்லது செராமிக் (மக்னீசியம் ஆக்சைடு, அலுமினியம் ஆக்சைடு, போரான் ஆக்சைடு போன்றவை) மூசையைக் கொண்டிருக்கும். உயர் அதிர்வெண் மின்வழங்கியானது பத்தாயிரம் முதல் பல நூறாயிரம் ஹெர்ட்ஸ் வரையிலான அதிர்வெண்ணைப் பயன்படுத்துகிறது, உள்ளீட்டுத் திறன் பல முதல் பல நூறு கிலோவாட்கள் ஆகும். சவ்வுப் பொருளின் கன அளவு சிறியதாக இருந்தால், தூண்டல் அதிர்வெண் அதிகமாக இருக்கும். தூண்டல் கம்பிச்சுருளின் அதிர்வெண் பொதுவாக நீர்-குளிரூட்டப்பட்ட செப்புக் குழாயால் ஆனது.
உயர் அதிர்வெண் தூண்டல் வெப்பமூட்டும் ஆவியாதல் முறையின் குறைபாடு என்னவென்றால், உள்ளீட்டு சக்தியைத் துல்லியமாகச் சரிசெய்வது எளிதல்ல; இருப்பினும், இது பின்வரும் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது.
①அதிக ஆவியாதல் விகிதம்
②ஆவியாதல் மூலத்தின் வெப்பநிலை சீராகவும் நிலையானதாகவும் இருப்பதால், பூச்சுத் துளிகள் சிதறும் நிகழ்வு எளிதில் ஏற்படுவதில்லை, மேலும் படியவைக்கப்பட்ட படலத்தில் ஊசித் துளைகள் ஏற்படும் நிகழ்வையும் இது தவிர்க்கிறது.
③ஆவியாக்க மூலத்தில் ஒருமுறை ஏற்றம் செய்யப்படுவதால், வெப்பநிலையைக் கட்டுப்படுத்துவது ஒப்பீட்டளவில் எளிதாகவும் சுலபமாகவும் உள்ளது.
பதிவிட்ட நேரம்: அக்டோபர் 28, 2022