Высоковакуумный насос не может работать самостоятельно. К выходу высоковакуумного насоса подсоединяется форвакуумный насос, обеспечивающий требуемое давление на его выходе. Большинство электрофизических установок укомплектованы диффузионными насосами, выходное давление которых составляет 10 Па (10-1 мм рт. ст.). Разделив суммарный поток на выходное давление, получим требуемую производительность форвакуумного насоса. Следует учесть, что производительность насоса зависит от давления. Полученная величина производительности форвакуумного насоса соответствует давлению 10 Па. Требуемая производительность будет больше на коэффициент запаса, равный 1,25 для форвакуумных насосов. Завод- изготовитель указывает максимальную производительность насоса. Для форвакуумных насосов максимальная производительность достигается при 1 мм рт. ст. Поэтому для определения истинной производительности требуется увеличить полученное значение в 5-10 раз или ориентировочно построить зависимость производительности насоса от давления. Таким образом получатся форвакуумные насосы марок 2НВР5ДМ, НВПР-16, НВПР-40, АВЗ-90 с истинной производительностью 5, 16, 40, 90 л/с. Если при расчете получаются более высокие значения, то следует проверить используемую систему единиц.
При расчете времени откачки следует учесть, что с уменьшением давления сильно возрастают газовыделения (от 10 до 10-2 Па на 3 порядка). В формулах для расчета времени высоковакуумной откачки используется приведенный к давлению объем, и соответственно величина объема камеры должна быть увеличена на 3 порядка. В итоге величина времени высоковакуумной откачки должна получиться в пределах 20- 40 минут, что соответствует реальным условиям производства. Коррекция времени проводится порядком приведенного объема (до трех порядков) и коэффициентом увеличения поверхности (до порядка).
При расчете проводимости вакуумных коммуникаций рассчитывается только форвакуумный тракт. Предполагается, что для ликвидации огромных потерь в проводимости высоковакуумный насос подключен непосредственно к вакуумной камере. Из анализа произведения давления на размер следует, что режим течения газа в тракте молекулярно-вязкостный. Величина диаметра тракта выбирается в пределах 40-100 мм. Полученная величина проводимости должна превышать производительность форвакуумного насоса.
3.3. Электрофизическая часть проекта
Электрофизическая часть предполагает разработку схемы или конструкции устройства для напыления или травления покрытий, а также расчет параметров проводимых процессов.
3.3.1. Разработка конструкции источника
В качестве конструкции может быть чертеж или схема источника электронов, ионов, паров металлов или плазмы. Конструкция имеет более высокий рейтинг и предполагает возможность практического изготовления по сборочному чертежу. В качестве исходных конструкций могут быть выбраны схемы из лекционного материала или лабораторного практикума.
Первоначально, исходя из особенностей проведения процесса, следует выбрать тип используемого источника на основе зарубежных и отечественных аналогов. Следует сделать вывод о достоинствах и недостатках этих устройств применительно к рассматриваемому технологическому процессу. После выбора конструкции, следует описать, какие элементы она содержит. После этого описывается, как это устройство работает и какие физические эффекты применяются для улучшения параметров изделий.
Следующим этапом проводится проработка конструкции источника с учетом электрической прочности изоляторов, тепловой и механической прочности, стойкости элементов к агрессивным газам и газовому разряду. В ходе конструирования целесообразно провести расчеты мощности устройства. Дополнительные расчеты являются необязательными, но поднимающими авторитет проекта: это тепловой расчет охлаждения, расчет магнитных линз, расчет первеанса и т.п.
3.3.2. Расчет параметров электрофизического процесса
В ходе выполнения проекта обязателен один из электрофизических расчетов: расчет массопереноса, расчет коэффициентов распыления, расчет толщины покрытия и др. Кроме того, рисуется схема последовательности технологических операций с указанием времени проведения процесса, давления и температуры. Число каналов процесса должно быть больше или равно числу участников процесса. Например, участниками процесса напыления пленки в вакууме являются камера, испаритель, навеска, подложка, свидетель, напыляемый материал и т.д. В ходе построения последовательности операций следует предусмотреть обратную связь на случай устранения брака.
3.4. Заключительная часть проекта
3.4.1. Экспериментальная часть
В экспериментальной части описывается, на какой установке можно воспроизвести тот, или иной фрагмент процесса. Приводится схема эксперимента и условия его выполнения. В качестве экспериментальной части могут быть использованы фрагменты эмуляции лабораторных работ. Особенность экспериментальной части состоит в том, что в ней указываются конкретные размеры устройств, токи, давления, расходы газа, напряжение, используемое оборудование и т.д. Полученные экспериментальные данные сравниваются с литературными источниками.
3.4.2. Заключение
В заключение следует отметить преимущества предлагаемого процесса перед известными, виды на возможные применения, рискованные и сомнительные предположения. Объем заключения должен составлять не менее 1000 знаков.
3.4.3. Список литературы
По требованиям ГОСТ устанавливается следующий порядок ссылок.
Ссылка на журнал: Фамилия И.О. Название статьи, название журнала, год, номер, том, страницы.
Ссылка на книги: Фамилия И.О. Название книги, издательство, год, конкретная страница или номер рисунка в этой книге.
Ссылка на патент или авторское свидетельство: Фамилия И.О. Название. Номер патента или авторского свидетельства, номер и год бюллетеня патентной информации. Желательно использование зарубежных источников. Ссылки приводятся на том языке, на котором напечатан материал. Данные по обзору литературы также входят в ссылки.
4. Методические указания по выполнению проекта
4.1. Рекомендации по использованию ЭВМ
Обязательным является приложение программы, написанной на любом из используемых в технологии языках. Это может быть компьютерная графика, таймерные программы, базы данных оборудования или последовательности технологических операций.
Проект предполагает разный уровень компьютерной подготовки студента. Самостоятельная инициатива в использовании ЭВМ поднимает рейтинг проекта. В ходе выполнения проекта оценивается уровень использования ЭВМ.
4.2. Рекомендации по соблюдению ГОСТ
В настоящее время разработано достаточно много требований по соблюдению стандартов, которым трудно удовлетворить. Основное требование ГОСТ- это понятливость и удобство чтения. Компьютерный набор текста решает многие проблемы. В случае рукописного варианта высота букв должна быть не менее 5 мм. На рисунки, таблицы или формулы должны быть ссылки, с какой страницы они взяты. Оси координат должны быть подписаны с простановкой единиц измерения. Рисунок должен содержать расшифровку нарисованных элементов или спецификацию. Ссылки на литературу делаются в квадратных скобках. Приложение должно иметь название и прилагаться сразу, либо перед списком литературы.
5. Прием курсового проекта
Первая часть проекта принимается на проверку при наличии задания, введения, реферата, обзора литературы более 10 наименований, схемы вакуумной системы, расчета откачных средств, расчета вакуумных коммуникаций, расчета времени откачки, заключения, списка литературы более 10 наименований.
Вторая часть проекта принимается при наличии схемы источника частиц и описания принципа его работы, расчета мощности источника, расчета одного из параметров процесса, наличие последовательности технологических операций, наличие экспериментальной части, наличие программы для ЭВМ.
5.1. Оценка проекта
Система оценок предполагает обязательную и инициативную часть.
Оценка удовлетворительно ставится при обязательном выполнении всех пунктов проекта и правильности расчетов. Эта оценка предполагает:
Уровень ЭВМ – текстовый с наличием программы
Уровень математического аппарата - арифметический.
Уровень графики - от руки или сканер.
Отсутствие ссылок на иностранные издания.
Общее число ссылок менее 20.
Оценка хорошо или отлично предполагает минимум инициативы при выполнении проекта. Это может быть выполнение расчетов с применением дифференциального и интегрального вычисления, рисование конструкций непосредственно на компьютере, наличие новизны в решении проблемы, расчет вакуумной системы с учетом нелекционного материала и т.п. Учитывается число математических формул в электрофизической части, а также число ссылок на английском языке.
6. Рекомендуемая литература
Основная литература
1. Розанов Л.Н. Вакуумная техника. - М.: Высшая школа, 1990. -120 с.
2. Попов В.Ф., Горин Ю.Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии. - М.: Высшая школа, 1988. - 254 с.