Ионно-плазменная технологическая установка для нанесения защитно декоративного покрытия на изделия широкого потребления, страница 32

Ток разряда можем представить в виде выражения

I=I_i+I_e,                                                                                      (8.14)

где I_i – ионная компонента тока; I_e – электронная компонента тока.

I_i= Q/t,                                                          (8.15)

где t – время протекания тока (в данном случае t=1с, т.к. мы находим величину теплового потока в единицу времени, значит I_i= Q).

По данным [12]

                             I_e= k_ie I_i…                                           (8.16)

Количество ионов рабочего газа, бомбардирующих поверхность катода-мишени определим по формуле:

N_i=I-I_e/e                                                       (8.17)

4)  Определим коэффициент распыления материала, учитывая влияние рабочих параметров технологической установки на процесс распыления. Процесс катодного распыления заключается в выбивании нейтральных частиц с поверхности катода-мишени ускоренными ионами. Процесс распыления поверхности материала катода-мишени, зависит от рабочих параметров технологической установки, а именно от коэффициента распыления материала катода-мишени, от энергии и угла падения бомбардирующих частиц, рабочего давления и температуры катода-мишени.

5)  Теперь необходимо определить количество атомов, выбиваемых в единицу времени с единицы поверхности катода-мишени на основании полученных данных о количестве ионов рабочего газа, бомбардирующих поверхность и коэффициенте распыления материала катода-мишени

N_a=N_i·Y(P),                                                           (8.18)

где N_i - количестве ионов рабочего газа, бомбардирующих поверхность;

Y(P) – коэффициент распыления катода-мишени.

6)  Далее определяем количество атомов, приходящих на поверхность подложки, используя полученные значения количества атомов, выбитых с поверхности катода-мишени.

N=N_a·α,                                                       (8.19)

где N_a - количества атомов, выбитых с поверхности катода-мишени;

α – коэффициент аккомодации.

7)  Далее определяем функцию распределения атомов материала по поверхности подложки [17].

8)  Последним этапом является определение распределения потоков тепла по поверхности подложки.

8.6 Проведение расчетов параметров системы

8.6.1 Алгоритм проведения расчета параметров

Последним этапом данной работы является создание алгоритма проведения расчетов, а также создание программного обеспечения (ПО) для определения теплового режима подложки при нанесении с помощью магнетронных распылительных систем.

Необходимо разработать блок-схему алгоритма определения температурного режима подложки при нанесении покрытия в МРС. Рассмотрим последовательность проведения расчетов. Задачу автоматизированной системы разумнее всего разбить на три крупные подзадачи:

1)задание исходных параметров;

2)расчет теплового режима подложки;

3)запись и сохранение рассчитанных характеристик.

На первом этапе пользователем задаются исходные данные, необходимые для проведения расчетов. Таковыми являются следующие параметры:

1)  вид рабочего газа;

2)  давление рабочего газа в технологической установке;

3)  величина магнитной индукции в МРС;

4)  напряжение на разряде МРС

5)  материал катода-мишени. К программному продукту (ПП) подключены базы данных с определенным количеством наиболее часто применяемых материалов для нанесения покрытий (в работе предусмотрен выбор из базы данных на 16 материалов и 5 рабочих газов), что позволяет ПП самостоятельно определять коэффициент распыления материала. В случае если требуется провести расчет для другого материала, отсутствующего в списке, то ПП затребует ввод значения коэффициента распыления для данного материала;

6)  задание конфигурации катода-мишени и параметров зоны распыления.