Порядок проведения работы

 

1. Включение установки

1.1. Включаем питание шкафа управления, переключением автомата, питающего шкаф, в положение ВКЛ.

1.2. В задней стенке управляющего шкафа нажимаем на кнопку ПУСК компьютера, при этом должна начаться загрузка операционной системы Windows на экране компьютера

1.3. На лицевой панели вакууметра «метахром» переводим тублер «Сеть» в положение Вкл.

1.4. Открываем вентиль холодной воды на водопроводе

1.5. Включаем компрессор для подачи сжатого воздуха на установку

1.6. На рабочем столе при помощи мыши запустить программу по управлению установкой при помощи ярлыка Lectus Motbus.

1.7. Затем запускаем еще один ярлык Osutp

Рис. 3.10. Вид интерфейса окна программы управления: 1 – паромасляный насос, 2 – азотная ловушка, 3 – высоковакуумный клапан, 4 – резиновый уплотнитель, 5,7,8 – клапаны, 6 – форвакуумный насос, 9 – клапаны холодной воды.

1.8. В рабочей области программы кликнуть на иконки клапанов (рис. 3.10, поз. 9) холодной воды, иконка поменяет цвет на красный;

1.9. В рабочей области программы кликнуть на иконку механического насоса (рис. 3.10, поз. 6), включится механический насос, иконка поменяет цвет на красный;

1.10. Под иконкой механического насоса кликнуть на иконку клапана (рис. 3.10, поз. 7), иконка поменяет цвет на красный;

1.11. Кликнуть на иконку форвакуумного клапана (рис. 3.10, поз. 8), механический насос соединится с объемом паромасляного насоса – начнется откачка воздуха, иконка поменяет цвет на красный. Дождаться достижения в объеме паромасляного насоса вакуума порядка 5•10^-2–1•10^-2 мм.рт.ст. индикатор.

1.12. Кликнуть на иконку паромаслянного насоса (рис. 3.10, поз 1), включится паромасляный насос, иконка поменяет цвет на красный;

1.13. Дождаться надписи в области программы «Паромасляный насос прогрет».

1.14. Кликнуть на иконку форвакуумного клапана (рис. 3.10, поз 8), дождаться когда она поменяет цвет на зеленый. Кликнуть на иконку байпасного клапана (рис. 3.10, поз 5), дождаться когда она поменяет цвет на красный – начнется откачка воздуха из вакуумной камеры.

 

ВНИМАНИЕ! Обязательно соблюдать указанную последовательность: сначала закрывается один клапан, а лишь затем открывается другой (оба клапана никогда не должны быть открыты вместе (быть красного цвета), иначе возможен выход оборудования из строя).

1.15. При давлении в камере не менее 10 Па (указывается в рабочем окне вакууметра «Метахром» и температуре паромасляного насоса не менее 100ºС (указывается в рабочем окне температура насоса: 100) Кликнуть на иконку байпасного клапана (рис. 3.10, поз 5), дождаться когда она поменяет цвет на зеленый. Кликнуть на иконку форвакуумного клапана (рис. 3.10, поз 8), дождаться когда она поменяет цвет на красный.

1.16. Кликнуть иконку затвора (рис. 3.10, поз 3), затвор откроется, иконка поменяет свой цвет на красный – начнется получение высокого вакуума.

ВНИМАНИЕ! Перед открытием затвора обязательно проверить наличие в вакуумной камере вакуума не менее 10 Па., иначе при открытии затвора паромасляный насос выйдет из строя.

1.17. С помощью вакуумного натекателя «Метахром» проводим следующие действия: на лицевой панели натекателя кнопкой «Ввод» выбираем значение «Регул. давления» (свечение индикатора под надписью «Регул. Давления») нажимаем «Режим», в появившемся окне устанавливаем требуемое давление (Дзад) в камере, кнопкой «Режим» переходим в меню «Зад. Пропорции» здесь устанавливаем пропорции газов в соответствии с заданием, нажимаем кнопку «Режим».

Рис. 3.11. Лицевая панель вакуумного натекателя.

 

1.18. Включаем блок питания магнетрона

1.19. Посредством кнопок на лицевой панели блока питания магнетрона устанавливаем требуемую мощность и нажимаем на кнопку включения (зелёная кнопка), после чего в камере должно начаться распыление материала.

 

2. Проведение работы

2.1. Подсоединяем оптоволокно, выходящее из установки магнетронного распыления, к спектрометру Avantes AvaSpec 2048.

2.2. Подключить к компьютеру спектрометр Avantes AvaSpec 2048, при этом на лицевой панели спектрометра должна загореться лампочка Power.

2.3. Запускаем ярлык на рабочем столе Avasoft 7.8 for USB2.0

2.4. В рабочей области программы нажимаем кнопку Start, при этом, если светится плазма в установке, должен появиться спектр свечения плазмы (рис. 3.12).

 

Рис. 3.12. Спектр свечения плазмы.

Внимание! Все измерения спектра не должны происходить при насыщении спектрометра, при котором линии спектра свечения плазмы выходят за верхнюю границу области измерения. Если возникает такая проблема:

1) Изменить количество счета по оси ординат: для этого заходим в меню View – change graphic scale – изменить диапазон в области Y-scale, до тех пор пока спектр свечения плазмы не будет полностью виден.

2) В области надписи integration time уменьшать значение пока спектр не будет полностью входить в область измерения.

Внимание! Все измерения на спектрометре должны происходить при одинаковых значениях integration time, average.

2.5. При разных соотношениях газов, подающихся в вакуумную камеру (п. 1.17), снять спектры свечения плазмы. Определить какие линии ответственны за тот или другой газ.

3. Отключение установки:

3.1. отключить блок питания магнетрона: нажать кнопку «стоп» (красная кнопка) на лицевой панели и перевести тумблер (рис. 2.3 поз. 5) в положение «0» на лицевой панели блока питания;

3.2. кликнуть по иконке охлаждения вакуумной камеры (рис. 3.10 поз. 9), иконка поменяет цвет на зеленый; отключить подачу газа в установку посредством выставив значение 0;

3.3. кликнуть кнопку «Установить»;

3.4. кликнуть иконку затвора (рис. 3.10, поз 3), затвор закроется, иконка поменяет свой цвет на зеленый.

3.5. кликнуть на иконку паромаслянного насоса (рис. 3.10, поз 1), отключится паромасляный насос, иконка поменяет цвет на зеленый;

3.6. дождаться, когда появится надпись «Паромасляный насос остыл».

3.7. кликнуть на иконку байпасного клапана (рис. 3.10, поз 5), дождаться когда она поменяет цвет на зеленый.

3.8. кликнуть на иконку клапана под механическим насосом (рис. 3.10, поз 7), , иконка поменяет цвет на зеленый;

3.9. кликнуть на иконку механического насоса (рис. 3.10, поз 6), отключится механический насос, иконка поменяет цвет на зеленый;

3.10. отключить систему Windows.

3.11. Заткрыть вентиль "хол. вода" на водопроводе (рис. 3.10, поз. 16).

3.12. Отключить компрессор, для подачи сжатого воздуха в установку.

 

Содержание отчета:

 

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Графики, характеризующие спектр свечения плазмы магнетронного разряда при разных соотношениях газа, заполняющего вакуумную камеру, а именно:

80 % аргона; 20 % азота

70 % аргона; 30 % азота

60 % аргона; 40 % азота

50 % аргона; 50 % азота

40 % аргона; 60 % азота

30 % аргона; 70 % азота

20 % аргона; 80 % азота

10 % аргона; 90 % азота.

По соответствующим графикам определить:

a) линии ответственные за свечение аргона;

b) линии ответственные за свечение азота;

c) линии ответственные за свечение распыляемого материала.

4. Выводы по работе.

 

3.3 Контрольные вопросы

 

1) Чем можно объяснить возникновение спектральных линий в спектре свечения плазмы?

2) Практическое применение спектрального анализа?

3) Какую информацию можно извлечь из спектра излучения вещества?

4) Применяемые методы спектрального анализа.

5) Способы регистрации спектров.

6) В чем выражается абсорбционный анализ по спектрам поглощения?

7) На чем основан люминесцентный анализ?

8) Какими соотношениями может быть описана изолированная однородная плазма, находящаяся при термодинамическом равновесии?

9) Какими параметрами характеризуются спектральные линии?

10) Какие виды спектрометров применяются в настоящее время?

11) Как Вы понимаете выражение «пространственное распределение электронной температуры плазмы»?

12) Устройство спектрометра Avantes AvaSpec 2048 и принцип его действия.

13) Какие ограничения вводятся на снимаемый спектр свечения при регистрации его через окошко наблюдения вакуумной установки?

14) Дать определения сплошному, групповому и линейчатому спектру.

Список литературы:

 

1. Ахерн, А.Дж. Масс-спектрометрический метод определения следов (Trace analysis by mass spectrometry)/ А.Дж. Ахерн;пер. с анг. Л.Ф. Грушко, Г.И. Рамеандика; под ред. М.С. Чупахина (ред. М.С.Чупахин). – М.: Мир,1975. – 453 с.

2. Сысоев, А.А. Введение в масс-спектрометрию/ А.А.Сысоев, М.С.Чупахин – М.: Атомиздат, 1977. – 304 с.

3. Лебедев, А.Т. Масс-спектроскопия в органической химии/Ф.Т. Лебедев. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 203. – 493 с., ил. ISBN 5-94774-052-4.

4. Сорокин, В.И. Масс-спектрометрия. Методы ионизации и разделения ионов: методическое пособие к спецкурсу «Спектральная идентификация органических соединений»/ В.И. Сорокин, В.А. Озерянский. – Ростов на дону: Южный федеральный университет, 2007 – 39 с.

5. Заикин, В.Г. Основы масс-спектрометрии органических соединений / В.Г. Заикин, А.В. Варламов, А.И. Микая, Н.С. Простаков – М. : МАИК «Наука Интерпериодика», 2001. – 286 с. ISBN 5-7846-0100-8.

6. Соловьев А.А. Исследование характеристик плазмы в несбалансированной магнетронной распылительной системе./ А. А. Соловьев, Н. С. Сочугов, К. В. Оскомов, С. В. Работкин// ФИЗИКА ПЛАЗМЫ. – 2009. – Т. 35 – № 5. – С. 443–452.

7. Берлин, Е.В. Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких пленок/ Е.В. Берлин, С.А. Двинин, Л.А. Сейдман. – М.: «Техносфера», 2007. – 167 с. ISBN 978-5-94836-134-5

8. Вопросы теории плазмы: [Сборник статей]/ Под ред. М. А. Леонтовича. Вып.1 : сборник. – М.: Госатомиздат, 1963. – 287 с.

9. А.А. Бабушкин Методы спектрального анализа / А.А. Бабушкин, П.А. Бажулин, Ф.А. Королев, Л.В. Левшин, В.К. Прокофьев, А.Р. Стриганов. – Издательство: Московский университет, 1962. – c. 510.

10. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений / Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. – Изд. 2-е, доп. - М.: Наука, 1966. – c. 688

11. Г. Грим Спектроскопия плазмы : пер. с англ. / Г. Грим ; пер. В. А. Абрамов [и др.] ; ред. Г. В. Шолин, Г. Е. Смолкин. - М. : Атомиздат, 1969. - с. 452.

12. Вайнштейн Л.А. Возбуждение атомов и уширение спектральных линий / Вайнштейн Л.А., Собельман И.И., Юков Е.А. – М.: Наука, 1979 г. – с. 318.

13. Биберман Л.М. Кинетика неравновесной низкотемпературной плазмы / Биберман Л.М., Воробьев В.С., Якубов И.Т. – М.: Наука, 1982 г. – с. 378.

14. Прохоров А. (Гл. ред.). Физический энциклопедический словарь. – Москва: "Советская энциклопедия", 1984г. - с. 945.

15. http://www.avantes.ru/spectrometer/avaspecintro/

16. http://cryogenic.physics.by/index.php/ru/scientific-activities/equipment/254-measuring-spectral-range

17. Градов В.М. Автоматизированный спектрометрический комплекс для диагностики плазмы магнетронного разряда / Градов В.М., Зимин А.М., Кривицкий С.Е., Шумов А.В. – Вопросы атомной науки и техники. Серия: Термоядерный синтез", вып.1, 2009 г., с. 64-71.