Самарский Государственный Аэрокосмический Университет имени академика С.П. Королева

1. Самарский Государственный Аэрокосмический Университетимени академика С.П. Королева Моделирование механизма термического испарения многокомпонентных растворов в динамическом испарителе.

2. Тонкие плёнки впервые были получены Фарадеем в 1857г. Далее тонкие плёнки применялись для физических исследований, и только с совершенствованием вакуумного оборудования стало возможно промышленное производство.

3. В наше время тонкие плёнки получили широкое распространение во многих отраслях. Например: просветляющие покрытия, зеркала, интерференционные фильтры, электроннолучевые трубкии в производстве микроэлектроники, наноэлектроники, нанопокрытий и  нанокристаллографии.

4. Технология напыления тонких плёнок. Три основных этапа: • Испарение вещества • Перемещение вещества • Конденсирование паров • вещества

5. Испарение веществ и соединений и сплавов. Основная проблема: • Достижение однородных, точных по составу, при этом равномерных по толщине тонких плёнок.

6. Основные требования к материалу испарителя. • незначительное (минимально возможное) давление насыщенного пара при рабочей температуре; • инертность по отношению к испаряемому материалу; • обеспечение возможности изготовления различных конструкции испарителей.

7. Конструкции используемых испарителей.

8. Предлагается принципиально новая конструкция динамического испарителя многокомпонентных растворов.

9. Динамический испаритель. 2 3 1 Нагревательный элемент Крышка испарителя Корпус испарителя Испаряемое вещество 4

10. Условно работу испарителя можно разделить на три этапа: • Нагревание. • Испарение вещества. • Колебательные движения крышки испарителя.

11. НАГРЕВАНИЕТеплопередача от нагревательного элемента. Теплопередача осуществляется по средством: • Теплопроводности • Теплового излучения • Конвекция исключена, • так как процесс происходит в вакууме.

12. Теплопроводность. Закон теплопроводности Фурье. Где X – коэффициент теплопроводности материала тигля. S’ – площадь поверхности соприкосновения нагревательной спирали и тигля.

13. Тепловое излучение. Закон Стефана Больцмана Где σ=5.6704*10-8 Вт/м2К4 константа больцмана. T – температура нагревательного элемента. Где S’’ – площадь поверхности нагревательного элемента. β – угол направления теплового излучения, направленного на испаритель.

14. Запишем уравнения теплового баланса. Для спирали: Для тигля: Для испаряемого вещества:

15. Вид кривых нагревания элементов испарителя. Тспирали Ттигля Тматериала

16. Испарение вещества. Зависимость давления паров от температуры в общем виде описывается уравнением: Lgp=AT-1+BlgT+CT+DT2+E Справочник оператора по нанесению в вакууме/А.И.Костржицкий, В.Ф.Карпов, М.П.Кабанченко и др. ­– М.:Машиностроение, 1991. –176с. Где A, B, C, D, E– константы, характерные для данного вещества. При практических расчётах обычно ограничиваются коэффициентами A, B, E. Уравнение для атомов Cd и Sимеет вид: Lgp=-17800*T-1+8.77lgT-10.02, Lgp=-16600*T-1+8.35lgT-9.44 Несмеянов А.Н. Давление пара химических элементов. – М.: АН СССР, 1961. – 396 с.

17. Скорость испарения. Скорость испарения Vи, г/(см2с), всех веществ определяется давлением насыщенных паров p, мм рт. Ст., при температуре испарения Tи, испарения и молекулярной массой M вещества: Технология тонких плёнок справочник, под редакцией Л.Майселла, Р.Гленга. Перевод с английского под редакцией М.И. Елинсона, Г.Г. Смолко. – Москва «Советское радио» 1977.–664с.

18. Масса газовв испарителе. Где S’– площадь поверхности испарения. t’– время испарения , в случае для нашего испарителя t’=T(c)/2 (половина периода).

19. Зависимость силы давления от координаты крышки. R=x*tgα x R 0 < R <Rиспарителя α Зависимость эффективной площади давления от координаты: S*=π*x2*tg2α

20. Уравнения движения Учитывая зависимость силы давления от координаты получим: Запишем, согласно II закону Ньютона, силы действующие на крышку. Давление газа действующее на крышку можно выразить из формулы:

21. Уравнение движения примет вид: Введём коэффициент:

22. Результаты численного решение уравнения движения.

23. Регулировка параметров испарения с помощью изменения крышки. • Стехиометрический состав газа внутри испарителя. • Масса вырывающихся газов. • Скорость вырывающихся газов. • Направление распространения вырывающихся газов.