Ионно-плазменная технологическая установка для нанесения защитно декоративного покрытия на изделия широкого потребления, страница 14

Определим площадь поперечного сечения выбранной выше шины. Ее поперечное сечение представляет собой прямоугольник, тогда площадь прямоугольника составит:

s = a×b,                                                         (3.10)

s = 9, (мм2).

Используя формулу (3.9), определим значение плотности тока J:

J = 2.222 (А/мм2).

Величина плотности электрического тока меньше 3 А/мм2, что удовлетворяет приведенному выше условию.

Зная значение электрического тока I, а также количество ампервитков X, можно определить количество витков в катушке из следующего соотношения:

N = X/I,                                               (1.11)

N = 19,5.

Примем конструктивно количество витков равным 20.

Следующим шагом расчета параметров магнитной системы является определение габаритных параметров катушек соленоидов.

Из конструктивных соображений выбираем две наружные катушки с N=9 витков. Зададим длину катушки L = 30 мм. Тогда количество витков в слое можно определить из соотношения:

Nсл = L/b,                                           (3.12)

Nсл = 5.

Количество слоев обмотки определим по следующей формуле:

Kсл = N/Nсл,                                                           (3.13)

Kсл = 1,8.

Диаметр соленоида определим по следующей формуле [10]:

Dс = f×(dc + 2×(Kсл×a)),                                            (3.14)

где: f – коэффициент, учитывающий наличие изоляции на обмотке соленоида, конструктивно примем f = 1.5.

Dc = 76 (мм).

Для проверки соответствия создаваемого магнитного поля условию создания анодного слоя определим величины ларморовского радиуса для электронов и ионов.

Ларморовский радиус иона вычисляется по следующей формуле [10]:

RЛi = ,                                                           (3.15)

RЛi = 0,147 (м).

Ларморовский радиус электрона вычисляется по следующей формуле [10]:

RЛe = ,                                            (3.16)

RЛe = 1,12×10-12 (м).

Очевидно, что Ларморовский радиус электрона много меньше, а Ларморовский радиус иона гораздо больше характерного размера зоны ускорения, т.е. значения удовлетворяют условию (3.1). Следовательно, рассчитанные параметры УАС удовлетворяют условию создания ионно-плазменной струи, необходимой для очистки поверхности подложки [7].

3.5 Описание конструкции УАС

Общий вид ускорителя с анодным слоем представлен в Приложении ХАИ.461п.08.ДП.06.ВО.03

УАС состоит из анода (3), полого катода-компенсатора (1), магнитной системы, содержащей соленоиды (2), упора (4) выполнен из магнитного материала). Корпус УАС составлен из пластины верхней (5), пластины внутренней (6), пластины нижней (7) и короба (8), скрепленых между собой болтовыми соединениями (винт 19, шайба 20, 22, гайка 23).

Катод-компенсатор (1) приваривается к пластине (16), которая крепится к наружной пластине корпуса (5).

Анод-газораспределитель вложен в проставку (10) и крепится к пластине (11) с помощью болтов (9). Подвод газа к аноду осуществляется через патрубок (13), который изолирован от корпуса втулкой (12).

Разность потенциалов на анод подается через болт (17), к которому с помощью ряда шайб (29) и гаек (21) крепится клемма (18).


4 РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА

4.1 Проектирование магнитной системы магнетронной распылительной системы


Магнетронные системы относятся к системам распыления диодного типа, в которых распыление материала происходит за счет бомбардировки поверхности мишени ионами рабочего газа (обычно аргона), образующимися в плазме аномального тлеющего разряда. Высокая скорость распыления, характерная для этих систем, достигается увеличением плотности ионного тока за счет локализации плазмы у распыляемой поверхности мишени с помощью сильного поперечного магнитного поля.

Принцип действия магнетронной распылительной системы показан на рисунке 4.1.