1. Опыт работ
  2. Модернизация вакуумной и технологической систем установки ННВ-6И

Модернизация вакуумной и технологической систем установки ННВ-6И

В 2012 году были проведены работы по модернизации вакуумной лабораторной установки в Мордовском Государственном Университете им. Н.П. Огарёва. Установка предназначена для проведения лабораторных работ и отработки технологии нанесения тонкопленочных покрытий. Наличие четырёх фланцев позволяет использовать различные технологические источники. Целью модернизации являлась замена устаревшей вакуумной системы для получения безмасляного вакуума с одновременным расширением технологического функционала – установкой выскочастотной магнетронной распылительной системы.

Вакуумная система установки после модернизации

В ходе выполнения работ были решены следующие задачи:

  • разработан проект модернизации вакуумной системы установки; 
  • разработан проект реализации системы подачи рабочих газов; 
  • разработан проект установки магнетронной распылительной системы; 
  • проведены проектные расчёты и подобрано необходимое оборудование; 
  • определён порядок работы элементов вакуумной системы, построена циклограмма и подготовлена инструкция для работы оператора; изготовлены нестандартные элементы вакуумной системы; 
  • проведён монтаж оборудования.

Внешний вид вакуумной системы до модернизации

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. Так же 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.

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.

Выполненные работы

Разработка и изготовление вакуумного технологического оборудования
Чертежные работы и подготовка технической документации