Разработка системы управления процессом нанесения покрытий в электронно-лучевой установке

• Автор: Ивашин, Андрей Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И УРОВНЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ
1.1. Развитие технологий нанесения покрытий
1.2. Анализ технологического оборудования для нанесения покрытий в вакууме
1.3. Анализ развития автоматизации управления процессом нанесения
покрытий
Выводы но главе
2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ
2.1. Выбор и обоснование системы управления процессом нанесения покрытия
2.2. Разработка модели системы управления скоростью испарения
2.3. Анализ и синтез системы регулирования скорости испарения
2.4. Адаптивный регулятор скорости испарения
Выводы по главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
СКОРОСТЬЮ ИСПАРЕНИЯ
3.1. Исследование процесса пуска электронно-лучевой установки
3.2. Исследование влияния возмущений в канале
анодного напряжения
3.3.Исследование процесса пробоя электронной пушки
3.4. Исследование влияния возмущений в канале испарения
Выводы по главе

4. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ В ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧ ЕВОЙ УСТАНОВКЕ
4.1. Экспериментальная идентификация процесса
нанесения покрытия в электронно-лучевой установке
4.2. Реализация системы управления скоростью
испарения и конденсации
4.3. Экспериментальное исследование системы
управления скоростью испарения и конденсации
4.4. Рекомендации по совершенствованию системы
управления скоростью испарения и конденсации
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение
Интенсивное развитие электротехнологии и применение в различных областях техники характеризует современный уровень производства. Электротехнологические процессы используются при создании электроники, обработки и получения новых материалов и сплавов, в том числе и с заранее заданными свойствами. Ведущая роль в развитии электротехнологии принадлежит электротермическому оборудованию, обеспечивающему реализацию сложных технологических процессов.
В последнее время большое значение приобретают процессы нанесения покрытий на материалы и изделия. В промышленности для нанесения покрытий широко используются электронно-лучевые установки [1]. Процесс нанесения покрытия в электронно-лучевых установках (ЭЛУ) основан на испарении вещества и последующей конденсации его на изделии в вакууме. Широкие возможности этого метода позволили с успехом использовать его практически во всех отраслях промышленности, особенно в оптике, микроэлектроники и т.д. Важными особенностями метода испарения и конденсации в вакууме являются гибкость и разнообразие технологических применений, высокая производительность, возможность замены в производстве дорогостоящих или дефицитных материалов дешевыми, обеспечение высокого качества изделий, экологическая чистота и возможность автоматизации управления процессом. Даже после появления технологии магнетронного распыления вещества, актуальность электроннолучевых испарителей сохраняется, а для нанесения, например, оптических покрытий, защитных покрытий на стальных лентах и лопатках газовых турбин последние остаются вне конкуренции.
В тоже время при нанесении покрытий в электронно-лучевых установках вызывает большие трудности получение равномерного по толщине слоя по всей поверхности изделия. Электронно-лучевые установки представляют собой сложный комплекс взаимосвязанных агрегатов,

на модели рис. 2.5 сводится к расчету переходной функции и выводу ее на виртуальный осциллограф (на рис. 2.5 осциллограф обозначен как Auto-Scale Graph). Если исследователь хочет вывести на экран осциллографа несколько различных величин, он может воспользоваться мультиплексором Mux, с помощью которого могут быть получены изображения нескольких величин. В модели на рис. 2.5, для примера, на экран осциллографа выводятся две временные зависимости: задающее воздействие v„3 и регулируемая величина vH -скорость испарения материала. В данном параграфе анализируются переходные характеристики v„(t) при скачкообразном изменении задающего воздействия v„3.
Модель рис. 2.5 может быть использована для исследования системы управления электронным пучком в различных режимах работы электроннолучевой установки, включая и режимы, вызванные пробоем электронной пушки. Здесь рассматриваются вопросы анализа и синтеза системы для нормального режима работы установки, поэтому в модели рис. 2.5 задатчики интенсивности накала катода ЗИН и анодного напряжения ЗИА представлены постоянными величинами (Constant 1 и Constant).
Анализ и синтез системы проводился путем расчета переходной функции v„(t) при скачкообразном изменении задающего воздействия vm. Цель исследования заключалась в проверке устойчивости системы, а также определении структуры и параметров корректирующих звеньев (последовательной коррекции системы), обеспечивающих устойчивость системы, требуемые точность и качество регулирования. Как показали исследования, система без корректирующих звеньев неустойчива. Для обеспечения устойчивости и улучшения качества регулирования традиционно используют последовательную коррекцию в виде пропорционально-интегрального регулятора (ПИ-регулятора). Звенья i t и к 2/р на рис. 2.4 образуют ПИ-регулятор, который был использован в рассматриваемой системе.
Система рис. 2.4 оказалась критичной к настройке ПИ-регулятора. На рис. 2.6,а приведена полученная на модели рис.2.5 переходная функция, ил-