หลักการทำงานของเครื่องชุบไอออนคืออะไร

การเคลือบไอออนเครื่องจักร เทคโนโลยีการชุบไอออนด้วยลำอิเล็กตรอนมีต้นกำเนิดมาจากทฤษฎีที่เสนอโดย DM Mattox ในช่วงทศวรรษ 1960 และการทดลองที่เกี่ยวข้องก็เริ่มต้นขึ้นในเวลานั้น จนกระทั่งปี 1971 Chambers และคณะได้ตีพิมพ์เทคโนโลยีการชุบไอออนด้วยลำอิเล็กตรอน เทคโนโลยีการชุบแบบระเหยด้วยปฏิกิริยา (ARE) ถูกกล่าวถึงในรายงานของ Bunshah ในปี 1972 ซึ่งมีการผลิตฟิล์มชนิดแข็งพิเศษ เช่น TiC และ TiN นอกจากนี้ ในปี 1972 Smith และ Molley ได้นำเทคโนโลยีแคโทดกลวงมาใช้ในกระบวนการเคลือบ ในช่วงทศวรรษ 1980 การชุบไอออนในประเทศจีนได้ก้าวไปสู่ระดับการใช้งานในอุตสาหกรรม และกระบวนการเคลือบต่างๆ เช่น การชุบไอออนแบบหลายอาร์คในสุญญากาศและการชุบไอออนแบบปล่อยประจุอาร์คก็ปรากฏขึ้นตามลำดับ

ขั้นตอนการทำงานทั้งหมดของการชุบไอออนสุญญากาศมีดังนี้ ขั้นแรกปั๊มห้องสุญญากาศ แล้วก็รอความดันสุญญากาศเป็น 4x10⁻³ Paหรือดีกว่านั้นจำเป็นต้องเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟแรงสูงและสร้างบริเวณพลาสมาอุณหภูมิต่ำที่มีการปล่อยประจุไฟฟ้าแรงดันต่ำระหว่างพื้นผิวและเครื่องระเหย เชื่อมต่อขั้วไฟฟ้าของพื้นผิวด้วยแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงลบ 5000V เพื่อสร้างการปล่อยประจุเรืองแสงที่แคโทด ไอออนของก๊าซเฉื่อยจะถูกสร้างขึ้นใกล้บริเวณเรืองแสงลบ พวกมันเข้าไปในบริเวณมืดของแคโทดและถูกเร่งความเร็วโดยสนามไฟฟ้าและพุ่งชนพื้นผิวของพื้นผิว นี่คือกระบวนการทำความสะอาด จากนั้นจึงเข้าสู่กระบวนการเคลือบ ผ่านผลของความร้อนจากการพุ่งชน วัสดุเคลือบบางส่วนจะระเหยไป โปรตอนจะเข้าไปในบริเวณพลาสมา ชนกับอิเล็กตรอนและไอออนของก๊าซเฉื่อย และส่วนเล็ก ๆ ของพวกมันจะกลายเป็นไอออน ไอออนเหล่านี้ที่มีพลังงานสูงจะพุ่งชนพื้นผิวฟิล์มและปรับปรุงคุณภาพของฟิล์มได้ในระดับหนึ่ง

หลักการของการชุบไอออนในสุญญากาศคือ: ในห้องสุญญากาศ โดยใช้ปรากฏการณ์การปล่อยประจุของแก๊สหรือส่วนที่เป็นไอออนของวัสดุที่ระเหยเป็นไอ ภายใต้การชนของไอออนของวัสดุที่ระเหยเป็นไอหรือไอออนของแก๊ส พร้อมกันนั้นจะทำการสะสมสารที่ระเหยเป็นไอหรือสารตั้งต้นของสารเหล่านั้นลงบนพื้นผิวเพื่อสร้างฟิล์มบางๆ การเคลือบไอออนเครื่องจักรกระบวนการนี้เป็นการผสมผสานระหว่างการระเหยในสุญญากาศ เทคโนโลยีพลาสมา และการปล่อยประจุเรืองแสงของก๊าซ ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยปรับปรุงคุณภาพของฟิล์ม แต่ยังขยายขอบเขตการใช้งานของฟิล์มอีกด้วย ข้อดีของกระบวนการนี้ ได้แก่ การเลี้ยวเบนที่แข็งแกร่ง การยึดเกาะของฟิล์มที่ดี และวัสดุเคลือบที่หลากหลาย หลักการของการชุบไอออนได้รับการเสนอครั้งแรกโดย DM Mattox การชุบไอออนมีหลายประเภท ประเภทที่พบมากที่สุดคือการให้ความร้อนด้วยการระเหย ซึ่งรวมถึงการให้ความร้อนด้วยความต้านทาน การให้ความร้อนด้วยลำอิเล็กตรอน การให้ความร้อนด้วยลำอิเล็กตรอนพลาสมา การให้ความร้อนด้วยการเหนี่ยวนำความถี่สูง และวิธีการให้ความร้อนอื่นๆ