تشكيل سميكة الكثيفة الإيتريوم الحديد العقيق أفلام عن طريق الهباء ترسب

الهدف العام من التجربة هو ترسيب غشاء كثيف متعدد البلورات من غارنيت حديد الأتريوم بسُمك عدة ميكرونات على ركيزة من الياقوت باستخدام تقنية ترسيب في درجة حرارة الغرفة. يتم تحقيق ذلك من خلال تثبيت ركيزة مُحضرة على منصة الإزاحة المتصلة بالغطاء العلوي للجهاز، ثم وضع الغطاء العلوي على غرفة الترسيب وتوصيل كابلات المحرك كخطوة ثانية، ثم تحميل المسحوق لضمان الحصول على حجم التكتل المطلوب في غرفة الرذاذ، ووضع الغطاء العلوي لغرفة الرذاذ وتوصيلها بغرفة الترسيب عبر فوهة. بعد ذلك، يتم إنشاء تدرج في الضغط بين الغرف وبدء تدفق الغاز إلى غرفة الرذاذ.

يتم دمج ذلك مع عمل لوحة اهتزازية لتوليد رذاذ يمر عبر الفوهة إلى غرفة الترسيب. وتتم عملية ترسيب التكتلات عن طريق كسر وتشوه واندماج البلورات الصغيرة، مما يؤدي إلى تكوين غشاء سميك وكثيف على الركيزة. وتكمن الميزة الرئيسية لهذه التقنية مقارنة بالطرق الحالية في قدرتها على إنتاج أغشية سميكة وكثيفة للغاية دون الحاجة إلى تسخين الركيزة أو المادة السليفة من منظور الإنتاج.

تتميز تقنية الترسيب بالرذاذ أيضاً بإمكانية إجرائها في بيئة ذات تفريغ منخفض نسبيًا، وبقدرتها على الترسيب بمعدل مرتفع جداً. ويكمن جوهر هذه التجربة في إعداد الترسيب بالرذاذ؛ حيث يوضح هذا المخطط التوضيحي للمعدات المكونات الأساسية.

ضع المسحوق المراد تحويله إلى رذاذ في غرفة الرذاذ، ثم احقن غازاً حاملاً يتم التحكم في تدفقه داخل الغرفة عن طريق الحفاظ على فرق ضغط بين غرفة الرذاذ وغرفة الترسيب. قم بتوليد تدفق من الرذاذ عبر الفوهة للتحكم في عملية الترسيب على عينة موجودة في غرفة الترسيب. وباستخدام منصة إزاحة في هذا الفيديو، ستكون الخطوة الأولى هي تثبيت ركيزة مُجهزة على منصة الإزاحة.

تُعد مرحلة الترجمة جزءاً من مجموعة الغطاء العلوي. أولاً، ضع شريطاً نحاسياً مزدوج الوجه بالقرب من مركز المرحلة. بعد ذلك، أحضر ركيزة نظيفة ومجففة وضعها فوق الشريط بالقرب من مركز المرحلة.

توجد ركيزة الياقوت هذه التي تبلغ قياساتها 6 mm في 6 mm في موضعها الصحيح للخطوات التالية من البروتوكول. تابع باستخدام الفرجار لجمع البيانات اللازمة للمساعدة في محاذاة فوهة الرش.

قم بذلك عن طريق قياس وتسجيل المسافة من إحدى حواف منصة التثبيت إلى أقرب وأبعد الحواف على طول اتجاه واحد. أجرِ قياساً مماثلاً على طول الاتجاه العمودي. بعد إجراء القياسات، انقل الغطاء العلوي مع منصة الإزاحة والعينة إلى غرفة الترسيب.

قم بتنزيل الغطاء العلوي في موضعه وضع منصة الإزاحة والعينة داخل الغرفة. بمجرد الانتهاء من ذلك، قم بتثبيت الغطاء العلوي عن طريق ربط الفلنجة لإحكام الغلق. ثم قم بتوصيل كابلات وحدة التحكم لمحركات الإزاحة.

انتقل الآن إلى تحضير غرفة الرذاذ الموضحة هنا بدون غطائها العلوي. أحضر من 100 إلى 150 grams من مسحوق عقيق الحديد في الأتريوم المنخول والمجفف. وزع المسحوق فوق القسم السفلي من غرفة الرذاذ. التالي.

بالنسبة لهذا الإعداد، قم بتركيب ملحق تسليك المرشح في مكانه. أحضر الجسم الرئيسي لغرفة الرذاذ وأنزله فوق القسم السفلي. استمر في ذلك بتثبيت الجسم الرئيسي بالقسم السفلي باستخدام المشابك.

ثم قم بتوصيل مقياس ضغط الرذاذ بالمنفذ الجانبي. الآن، أحضر قسم مدخل الفوهة واستخدم مشبك تثبيت سريع لتثبيته بالمنفذ العلوي للجسم الرئيسي لغرفة الرذاذ. وعندما يصبح هذا جاهزاً، ارفع أنبوب مدخل الفوهة إلى منفذ المدخل في غرفة الترسيب.

أنهِ العملية بتأمين الوصلات العلوية والسفلية. ابدأ في إنشاء تدرج في الضغط عن طريق عزل مضخة التخلية عن بقية النظام، ثم قم بتشغيلها.

افتح خط تحويل لإجراء عملية تفريغ أولية لضمان تحكم أفضل في عملية التفريغ. قم بتشغيل ضوء إضاءة غرفة الترسيب من جهاز الكمبيوتر. قم بضبط برنامج مراقبة الضغط وبرنامج التحكم في المنصة دون تشغيل أي منهما بينما تستمر عملية الضخ.

راقب ضغط النظام. عندما يصل الضغط إلى 150 إلى 200 tor، اضبط معدل خفض الضغط لخط التجاوز ليصبح tor واحد في الثانية. وبمجرد انخفاض الضغط إلى أقل من 100 tor، ابدأ بتشغيل برنامج مراقبة الضغط ووحدة التحكم في المرحلة.

عندما يصل الضغط إلى حوالي 1 tor، أغلق الصمامات المؤدية إلى خط التجاوز. استمر بفتح صمام الضخ الرئيسي. ومع استمرار عملية الضخ، انتقل إلى غرفة الترسيب وأحكم ربط المشبك بالغطاء العلوي.

تتمثل الخطوة التالية في تشغيل مضخة النفخ وفتح أسطوانة غاز النيتروجين عالي النقاوة لتوفير الغاز الحامل عند الكمبيوتر. استخدم الواجهة الرسومية لبرنامج التحكم في المنصة لتحديد موضع الركيزة كما تظهر من خلال نافذة العرض. ضع الركيزة أولاً فوق الفوهة.

بمجرد التثبيت، اخفض الركيزة حتى تلامس الفوهة. ثم حرك الركيزة مسافة 7.5 millimeters في الاتجاه الرأسي إلى موضعها. أغلق خط الضخ الرئيسي وتحقق من أن معدل التسرب أقل من حوالي ثلاثة millitorr per second.

قبل المتابعة، استمر بضبط صمام الفراشة في غرفة الترسيب على القيمة المسبقة 500 TOR. اضبط معدل التدفق في متحكم تدفق الكتلة، ولكن لا تقم بتشغيله. قم ببرمجة مولد وظائف لضبط تردد اهتزاز جهاز التقليب ثم قم بتشغيله.

ابدأ تدفق غاز النيتروجين. ثم قم بالعد التنازلي لثلاث ثوانٍ قبل بدء تشغيل الماكرو الخاص بمتحكم المنصة على الكمبيوتر. اضبط معدل تدفق الغاز للحفاظ على فرق الضغط الثابت المطلوب.

في هذه الحالة، تكون القيمة حوالي 500 tor. استخدم نافذة الرؤية لمراقبة عملية الترسيب بصرياً. عند انتهاء الترسيب، سجل وقت التشغيل بدقة.

أغلق تدفق غاز النيتروجين، ومولد الدوال، والمضخات. افتح غرفة الترسيب. وبالنسبة لصمام الفراشة، افتح صمام التجاوز المؤدي إلى غرفة الترسيب فتحاً كاملاً.

قم بتدوير منظم غاز النيتروجين الخاص بالمختبر إلى الصفر ووجه الغاز إلى غرفة الترسيب. أغلق صمام الضخ الرئيسي مع زيادة ضغط غاز المختبر ببطء. عد إلى الكمبيوتر واستخدم برنامج التحكم في المنصة لإعادة الفوهة إلى وضع السكون (home)، ثم أغلق البرنامج.

عندما يتجاوز الضغط 100 tor، قم بإيقاف برنامج مراقبة الضغط. استمر في ضبط غاز المنزل حسب الضرورة حتى يصل النظام إلى الضغط الجوي. لاستعادة العينة، افصل كابلات محركات الإزاحة من الجزء العلوي من غرفة الترسيب.

قم بإزالة الغطاء العلوي من غرفة الترسيب وانقله إلى طاولة العمل. عند الطاولة، قم بتوجيه الغطاء العلوي للوصول إلى العينة. فك العينة لتجهيزها لعملية التوصيف.

هذه صورة مجهرية إلكترونية ماسحة لفيلم من غارنيت الحديد في ردهة على ركيزة من الياقوت. تحرك مسح الترسيب بسرعة 0.65 millimeters per second وغطى مساحة قدرها 75 square millimeters. الفيلم خشن نوعاً ما ومدمج جيداً مع وجود فراغات قليلة.

تظهر الطبيعة الكثيفة للفيلم أيضاً في هذه الصورة المجهرية الإلكترونية الماسحة للمقطع العرضي للفيلم. وعلى ركيزة الياقوت، تُظهر الصورة الرئيسية حافة العينة كما تم ترسيبها أثناء عملية الترسيب، وليست مقطعاً مفصولاً من الفيلم.

توضح الصورة المدرجة عرضاً مكبراً للمقطع العرضي. تم إنشاء درجة عن طريق إزالة جزء من الغشاء على طول إحدى الحواف. وتعطي البيانات الموضحة باللون الأسود ارتفاع درجة الغشاء.

يشير الخط الأحمر إلى متوسط سمك الفيلم بنحو 11 micrometers. تبلغ قيمة الخشونة حوالي 1.4 micrometers. في هذا المخطط، تظهر بيانات المشتقة لامتصاص الرنين المغناطيسي لـ Pharaoh باللون الأسود، بينما يظهر ملاءمة شكل خط مشتق Lian للبيانات باللون الأحمر.

يعد كل من موقع الإشارة وشكلها للبيانات مشابهين للأطياف النموذجية لحديد الغارنيت في الأذين متعدد البلورات الذي تمت تنميته باستخدام طرق أخرى. ويشير توافق ليمان الجيد إلى وجود غشاء منتظم.

بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن يتكون لديك فهم جيد لكيفية عمل عملية الترسيب بالرذاذ وكيفية إجراء الترسيب بالرذاذ باستخدام هذا النظام.