Исследование влияния сорбата остаточных газов на работоспособность элементов вакуумного технологического оборудования

• Автор: Коновалов, Владимир Вячеславович
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

1.1. Влияние процессов газообмена на производительность вакуумного

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

1.2. Обзор современного вакуумного технологического оборудования для производства изделий электронной техники и анализ проблем, связанных с процессами газообмена

1.2.1.1. Установки вакуумного напыления

1.2.1.2. Оборудование для выращивания монокристаллов.

1.2.1.3. Оборудование лучевой обработки, оборудование электронной, ионной, рентгеновской литографии.

1.2.1.4. Сборочное вакуумное технологическое оборудование

1.2.1.5. Оборудование для молекулярнолучевой эпитаксии

1.2.1.6. Оборудование промежуточного технологического контроля

1.3. Выводы к главе

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГАЗООБМЕНА НА ПОВЕРХНОСТЯХ ВАКУУМНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
2.1. Физикохимические основы газообменных процессов.
2.1.1. Обзор материалов и газовых сред, используемых в вакуумном технологическом оборудовании.
2.1.2. Анализ источников водорода в стали и факторы влияющие на наводораживание.
2.1.2.1. Наводораживание при металлургических процессах
2.1.2.2. Наводораживание при термической обработке.
2.1.2.3. Наводораживание стали в процессе эксплуатации
2.1.2.4. Наводораживание при сварке.
2.1.3. Обзор работ по адсорбции, растворимости и диффузии газов в твердом теле
2.1.3.1. Сорбция газов и паров поверхностью металлов
2.1.3.2. Растворимость газов в металлах.
2.1.3.3. Основные закономерности диффузии газов в материалах, применяющихся в вакуумном оборудовании и электронной технике.
2.2. Обобщенная модель газообмена системы газтвердое тело
2.3. Моделирование исходных условий для расчета диффузионных процессов.
2.3.1. Моделирование температуры контактных поверхностей
2.3.2. Коэффициент покрытия поверхности адсорбатом в зоне трения
2.4. Частные случаи процессов газообмена на поверхностях вакуумного оборудования.
2.4.1. Модель газообмена на свободной поверхности.
2.4.2. Модель газообмена для поверхности, находящейся во фрикционном контакте
2.5. Выводы к главе 2.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ГАЗООБМЕНА НА ПОВЕРХНОСТЯХ ВАКУУМНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
3.1. Методика проведения экспериментальных исследований газообмена
3.2. Описание экспериментальных установок и приспособлений
3.2.1. Вакуумная установка и трибометр на базе сильфонного ввода вращения ВЭСЭ
3.2.2. Конструкция вакуумного трибометра и вакуумной
экспериментальной установки для исследования трения в сверхвысоком
вакууме
3.2.3. Приспособление для исследования самопроизвольной диффузии дейтерия в образец.
3.3. Результаты экспериментов
3.3.1. Исследования наводораживания шарикоподшипника сильфонного ввода вращения ВЭСЭ при работе в среде газообразного дейтерия.
3.3.2. Исследование процесса газообмена при трении в естественной атмосфере.
3.3.3. Исследование роли адсорбированной воды в процессе наводораживания.
3.3.4. Исследование газообмена при выдержке в среде дейтерия при постоянной температуре
3.3.5. Исследование влияния трения на изменения химического состава поверхности стали.
3.4. Выводы К ГЛАВЕ 3.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ГАЗООБМЕНА
4.1. Методика моделирования процессов наводораживания стали .
4.1.1. Моделирование самопроизвольной диффузии сорбата в сталь
4.1.2. Моделирование диффузии сорбата в нержавеющую сталь при трении
4.2. Методика расчета процесса обезгаживания металлических элементов СВВ систем
4.3. Выводы К ГЛАВЕ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Вакуумное технологическое оборудование, в отличие от оборудования общего машиностроения, обладает специфическими, характерными для его рабочей среды особенностями эксплуатации и оценки его параметров. Уникальной отличительной особенностью является то, что производительность вакуумного технологического оборудования и особенно сверхвысоковакуумного СВВ оборудования в значительной степени определяется процессами газовыделения и газопоглощения газов поверхностями или процессами газообмена, т. Чаще всего газообменные процессы на поверхностях вакуумного технологического оборудования проявляются через влияние потоков газовыделения на величину предельно достижимого вакуума, неконтролируемое изменение состава остаточных газов за счет каталитических реакций на поверхностях например, образование СН4, СгНб, СО, СО2 и др. Влияние газообменных процессов на рабочих, обращенных в вакуум, поверхностях на производительность вакуумного технологического оборудования проявляется через цикловую производительность . Л 5ошк2Л Коп К 1. Цикловая производительность определяется лишь с учетом рабочих и вспомогательных ходов цикла и характеризует производительность установки
при условии ее бесперебойной работы. Наибольшее влияние на производительность вакуумного технологического оборудования оказывают нестабильные потоки газовыделения из пар трения кинематических элементов привода, от изменения которых в основном зависит остаточное давление в вакуумном объеме при работе привода. Исследованию газовыделения из кинематических пар вакуумных механизмов посвящено множество работ , , , , и др Авторы этих работ делали попытку связывать процесс газовыделения с фрикционными и эксплуатационными характеристиками пар трения. Увеличение потоков газовыделения из кине
магических пар отмечалось, в частности, при возрастании коэффициента трения . Однако в приведенных работах исследовались процессы газовыделения при фрикционном взаимодействии при наличии смазки и, как правило, исследования носили экспериментальный, качественный характер и не включали в себя создание теоретических положений о газовыделении из кинематических пар. Нестабильность показателей точности, газовыделения и других параметров привода снижают параметрическую надежность оборудования, вызывая снижение технической и фактической производительности. Снижение долговечности и возрастание потоков внезапных и износных отказов снижают надежность функционирования оборудования и также снижают техническую и фактическую производительность оборудования. Внецикловые потери включают потери по инструменту, по оборудованию, по переналадке на другое изделие, а также запуск и остановку оборудования и описываются соответствующими коэффициентами. С использованием этих коэффициентов фактическую производительность можно записать как
1. Фактическая производительность включает в себя потери, вызванные как внутренними конструктивными, так и внешними, организационнотехническими факторами. Наиболее точно технические характеристики оборудования выражаются в понятии технической производительности, включающей только внутренние, конструктивные факторы, и отражающей техническое совершенство оборудования. Влияние газообменных процессов на производительность хорошо иллюстрируется зависимостями длительностей технологических операций от порядкового номера цикла цикла, дня недели и месяца в году рис. Данные получены на технологической установке вакуумного напыления в г. Нальчик Ашиновьш С. А. 3. Наиболее явно влияние процессов газообмена прослеживается в уменьшении длительностей технологических операций откачки и очистки мишени и, в целом, в уменьшении длительности цикла в зависимости от порядкового номера цикла обработки в течение рабочей смены. Этот факт указывает на то, что при последующих технологических циклах газосодержание рабочих поверхностей и приповерхностного объема материала внутри вакуумной установки уменьшается за счет десорбции адсорбированных и абсорбированных на поверхностях газов и уменьшается время, требуемое для достижения рабочего вакуума в оборудовании.