Разработка плазменных технологий и оборудования для осаждения тонкоплёночных теплоотражающих покрытий

• Автор: Баинов, Даши Дамбаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Виды теплоотражающих покрытий и методы их
осаждения
§1.1. Теплоотражающие покрытия для улучшения
теплоизоляции зданий и сооружений
§ 1.2. Теплоотражающие покрытия элементов тепловой защиты
космических летательных аппаратов
§ 1.3. Технологии осаждения теплоотражающих покрытий
Глава 2. Методика расчёта свойств теплоотражающих покрытий
§ 2.1. Моделирование оптических свойств тонких плёнок
§ 2.2. Расчёт оптических констант
§ 2.3. Оптимизация структуры покрытия
§ 2.4. Перенос тепла через стекло с теплоотражающим
покрытием
Глава 3. Разработка технологии осаждения теплоотражающих
покрытий
§3.1. Осаждение прозрачных теплоотражающих покрытий на
стекло
§ 3.2. Разработка технологии осаждения непрозрачного
теплоотражающего покрытия на твёрдые подложки
§ 3.3. Осаждение непрозрачных теплоотражающих покрытий на
гибкие полимерные материалы

Глава 4. Установки для осаждения теплоотражающих покрытий
§ 4.1. Промышленная установка для осаждения
теплоотражающих покрытий на листовое стекло
4.1.1. Принцип действия и конструкция
4.1.2. Основные узлы и системы установки «Опал-ЗПро»
4.1.3. Компоновка и функциональные характеристики установки «Опал-ЗПро»
4.1.4. Проект установки «Опал-5»
§ 4.2. Установки для производства твёрдых элементов тепловой
защиты космических летательных аппаратов
§ 4.3. Установка для осаждения теплоотражающих покрытий на
полимерные плёнки
§ 4.4. Система управления плазменными установками
Заключение
Список литературы
Приложение А. Расчётные выражения коэффициентов отражения
и пропускания системы плёнка-подложка
Приложение Б. Дополнительные материалы

Введение
Актуальность работы. Тонкие плёнки с большим коэффициентом отражения в инфракрасном (ИК) диапазоне длин волн являются эффективным средством защиты объектов от утечки или нежелательного воздействия теплового излучения.
В последнее время важным направлением применения таких плёнок стало снижение потерь тепла из зданий и сооружений. Как показали многочисленные исследования (например, [1]), основным каналом этих потерь являются окна и другие светопрозрачные ограждения. Более 2/3 проходящего через них тепла составляют ИК волны. Они практически полностью передаются стеклом в окружающее пространство, так как в диапазоне излучения объектов с комнатной (или несколько выше) температурой этот материал обладает большим коэффициентом эмиссии. Уменьшение его до минимального значения без существенной снижения коэффициента пропускания видимого света стало одним из основных путей улучшения теплоизолирующих свойств строительного листового стекла.
Наиболее эффективным решением этой задачи является модифицирование его поверхности с помощью теплоотражающих покрытий (ТОП).
В нашей стране окна и другие светопрозрачные ограждения занимают 10-30 % от жилой площади. Жилищный фонд России, по статистике [2], составляет около 3,2 млрд. м2. Подсчитано [3], что за отопительный сезон 1 м2 стекла с ТОП сохраняет до 20 кг у.т (1 т условного топлива равна 1,3 т каменного угля [4]). и предотвращает выброс до 200 м3 газообразных загрязнений. Основываясь на этих данных можно оценить, что использование данных покрытий позволит ежегодно экономить 6-20 млн. тонн у.т. и снизит на 60-200 млрд. м3 объём газообразных

осуществить на основе результатов исследований образцов-свидетелей (post factum). Их применение позволяет увеличить спектр возможных средств измерения (эллипсометрия, контроль электропроводности, электронная и атомносиловая микроскопия и т.д.) и, следовательно, повысить надёжность результатов экспериментов.
Для мониторинга состава газов рабочую камеру обычно оборудуют масс-спектрометром [60].
На основе рассмотренных материалов можно сделать некоторые заключения относительно методов и оборудования для осаждения ТОП в свете поставленных задач.
Преимущества газофазного осаждения проявляются при его использовании в составе линии по производству листового стекла. Однако это очень дорогостоящее оборудование и его не везде можно установить. К тому же данным методом трудно получить тонкие плёнки серебра, которые являются основой прозрачных ТОП.
Магнетронное распыление легче регулируется и позволяет формировать различные (металлические, оксидные, нитридные и пр.) тонкие слои с хорошим качеством и равномерностью по толщине и составу. Поэтому оно удобнее для получения прозрачных ТОП на базе серебра.
Метод осаждения покрытий путём испарения металлов в вакууме прост, эффективен и позволяет получить слои из серебра и алюминия с высокими коэффициентами отражения. Однако его применение сопряжено с некоторыми трудностями. Например, для увеличения количества обрабатываемых в одном цикле подложек необходимо использовать большое число испарителей (резистивных, электронно-лучевых и пр.). Здесь значительную сложность представляет настройка и управление такой системой для достижения пространственной равномерности получаемых слоёв по толщине.
Впрочем, с помощью одного испарителя тоже можно добиться высокой равномерности плёнок, осаждаемых одновременно на большое количество подложек. Этот способ широко распространен в оптической промышленности. Он