Модернизация вакуумной и технологической систем установки ННВ-6И
- Разработан проект модернизации вакуумной системы установки;
- Разработан проект реализации системы подачи рабочих газов;
- Разработан проект установки магнетронной распылительной системы;
- Проведены проектные расчёты и подобрано технологическое оборудование;
- Определён порядок работы элементов вакуумной системы, построена циклограмма и подготовлена инструкция для работы оператора; изготовлены нестандартные элементы вакуумной системы;
- Проведён монтаж и запуск оборудования.
Внешний вид вакуумной системы до модернизации
Требовалось организовать безмаслянную систему откачки и вместо одного из дуговых испарителей установить ВЧ магнетронную распылительную систему.
Принцип работы вакуумной системы заключается в следующем. Вакуумная камера последовательно откачивается двумя байпасными линиями с проходными диаметрами 25 мм и 63 мм. Полость турбомолекулярного насоса NR1 откачивается через сильфон диаметра 40 мм. Основная магистраль между камерой и ТМН соединяется патрубками с диаметром 320 мм и включает пневматический затвор VH1. Клапан VP3 используется для подачи рабочего газа в объем камеры.
Для форвакуумной ступени откачки использована комбинация из спирального насоса Edwards XDS35i и бустерного насоса Edwards EH250. Такой выбор обусловлен тем, что при понижении давления в вакуумной системе, быстрота откачки спирального насоса падает, а при совместном использовании с бустерным насосом такое падение компенсируется наличием второй ступени.
В качестве высоковакуумной ступени откачки вместо парамаслянного использован турбомолекулярный насос. Благодаря использованию подшипников на магнитном подвесе он позволяет получить полностью безмасляный вакуум.
Схема модернизированной вакуумной системы
В качестве элементной базы в модернизированной вакуумной системе использованы современные пневматические клапаны с проходными сечениями 63 мм и 25 мм, затвор с диаметром проходного отверстия 320 мм.
Вакуумная камера и рама, на которой она располагается, остались без изменений. Из-за этого пришлось спроектировать и изготовить нестандартные патрубки с проходным диаметром 320 мм с вваренными в них элементами для подключения байпасных линий откачки.
Были спроектированы и изготовлены нестандартные переходники для подключения к камере системы подачи газа и контроля далвения в камере.
Для размещения бустерного и спирального насосов была спроектирована рама, предназначена для точного позиционирования и однозначного размещения и закрепления.
|
|
Наименование параметра |
Значение |
|---|---|---|
|
1 |
Предельный вакуум |
10-5 Па |
|
2 |
Время откачки |
30 минут |
|
3 |
Количество дуговых источников |
3 |
|
4 |
Количество ВЧ магнетронов |
1 |
|
5 |
Подача рабочего газа |
двухканальная система с РРГ и обратной связью с баротроном |
Проектирование проводилось в два этапа. Сначала было проведено трехмерное моделирование всей вакуумной установки. Это позволило визуально ощутить будущую установку, найти и исправить замечания и неточности.
Трёхмерная модель установки ННВ-6И после проведения модернизации вакуумной системы
После этого на базе полученных моделей были подготовлены рабочие чертежи деталей для передачи их на производство.
После завершения проектных работ были проведены проверочные расчеты на прочность всех спроектированных элементов. Далее вся документация была передана на производство.
Завершающим этапом стали сборка установки и ее пуско-наладка, которая осуществлялась непосредственного на территории Мордовского Государственного Университета в лаборатории института физики и химии.
Для управления вакуумной и технологической подсистемами был спроектирован пульт управления. Пульт вместе со блоками питания и управления технологическими источниками был смонтирован в стойке управления.
Пульт управления вакуумной системой и технологическими источниками
Установку планируется использовать для нанесения покрытий с помощью ВЧ магнетрона или термического испарителя дуговым методом.