Projekti / Programi
Preiskave metode za določanje majhnih množin inertnih plinov, generiranih med delovanjem nenaparljivih getrov v ultravisokem vakuumu (UVV) in ekstremnem visokem vakuumu (EVV)
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.09.00 |
Tehnika |
Elektronske komponente in tehnologije |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P180 |
Naravoslovno-matematične vede |
Meroslovje, fizikalna instrumentacija |
| T110 |
Tehnološke vede |
Instrumentacijska tehnologija |
| T150 |
Tehnološke vede |
Tehnologija materialov |
| T210 |
Tehnološke vede |
Strojništvo, hidravlika, vakuumska tehnologija, vibracije in akustično inženirstvo |
| T450 |
Tehnološke vede |
Kovinska tehnologija, metalurgija, kovinski izdelki |
Nenaparljivi getri, getrska črpalna hitrost, sorpcijska kapaciteta, viskoznostni merilnik z lebdečo kroglico, stabilnost ničelnega signala, metoda hitrosti naraščanja tlaka, quadrupolni masni spektrometer, kalibracija v dinamičnem načinu
Raziskovalci (6)
Organizacije (1)
Povzetek
Projekt temelji na preiskavah in postavitvi metode za kvantitativno določanje majhnih množin inertnih plinov (v območju od 510-10 Pa m3 do 10-7 Pa m3), ki se generirajo med delovanjem nenaparljivega getra (NEG) v UVV in EVV.
Spremljanje hitrosti naraščanja množine inertnih plinov (žlahtni plini in CH4) poteka v zaprti vakuumski posodi znane prostornine z merjenjem totalnega tlaka uporabljajoč viskoznostni merilnik z lebdečo kroglico (SRG). Statičen način merjenja je omogočen z uporabo inertnega vakuumskega merilnika. SRG je priznan kot precizen (merilna negotovost 0.5%) in stabilen (<1% / leto) referenčni etalon v območju med 10-4 Pa in 1 Pa. Spodnja meja merilnika, ki lahko seže do 10-6 Pa, je določena s časovno stabilnostjo rezidualnega trenja rotorja (ničelnega signala), za kar je potrebno poznavanje njegove frekvenčne odvisnosti.
Kvantitativno določanje množine in sestave akumuliranih plinov poteka v kontinuirno črpanem vakuumskem sistemu, po odprtju ventila, ki ločuje vakuumsko komoro, z merjenjem parcialnih tlakov uporabljajoč kvadrupolni masni spektrometer (RGA). Dinamičen način merjenja preprečuje vpliv interakcije akumuliranih plinov z vročo katodo na njihovo dejansko sestavo. Zaradi delovanja RGA v dinamičnem načinu in njegove kratkoročne stabilnosti je potrebna redna kalibracija z znanimi množinami izbranih plinov.
Za postavitev in izvajanje metode je potrebna: a) ekstremno vakuumsko tesna komora iz nerjavnega jekla, vključno z ventili, električnimi prevodnicami in drugimi komponentami z namenom preprečiti akumulacijo zračnega Ar, b) vzdrževanje konstante temperature okolja in preprečevanje mehanskih šokov ter vibracij za optimalno delovanje SRG, c) aktivacija NEG pri nizki vsebnosti H2O in CO2 v rezidualni atmosferi, d) konstanten izvor čistega H2, za katerega se lahko izberejo stene vakuumske posode ali uporabijo dodatni vložki iz nerjavnega jekla.
Pomen za razvoj znanosti
Študij nove metode za določanje majhnih množin plinov (in njihove sestave) zaradi razplinjevanja različnih (mikro)elektronskih komponent in materialov je pomemben za raziskave v vakuumski znanosti in razvoj vakuumskih tehnologij ter mikroelektroniki.
Originalnost nove metode je v: a) spremljanju sproščanja in akumulacije inertnih plinov med delovanjem nenaparljivih getrov, posebno pri črpanju vodika na sobni temperaturi, in sproščanja plinov tako pri mehanskem mešanju tekočih In spajk kot pri obdelavi elektronskih pomnoževalk z UV svetlobo z merjenjem naraščanja totalnega tlaka v statičnem načinu, uporabljajoč SRG kot inerten, precizen, visokoločljiv in dolgoročno stabilen vakuumski merilnik, in b) analiziranju sestave akumuliranih plinov z merjenjem parcialnih tlakov v dinamičnem načinu uporabljajoč QMS, kalibriran z znanimi množinami izbranih plinov. Uporabnost nove metode se odraža v nudenju pomembne dodatne kontrole kvalitete glede razplinjevanja nenaparljivih getrov, tekočih In spajk in elektronskih pomnoževalk. Elektronske komponente in materiali z izboljšano kvaliteto, ki se vgrajujejo v miniaturne vakuumske fotoelektronke, omogočajo izdelavo kanalnih fotopomnoževalk z veliko zmogljivostjo, ki delujejo tako v analognem načinu kot v fotonsko-števnem načinu.
Nova metoda se lahko adaptira in uporabi za določanje majhnih množin vseh plinov, ki se sproščajo med mešanjem tekočih In spajk in obdelavo elektronskih pomnoževalk z UV svetlobo. Pri obdelavi elektronskih pomnoževalk z elektronskim curkom je predvideno samo spremljanje sproščanja plinov v dinamičnem načinu, kar omogoča razlikovanje med plini sproščenimi iz elektronskih pomnoževalk in rezidualnimi plini, ki so posledica interakcije z vročo katodo elektronske puške vgrajene v preskusni komori.
Prispevek k razvoju znanosti je tudi karakterizacija novih materialov za vakuumsko optoelektroniko na osnovi kemijsko aktivnih kovin Li, Na, Ba in Ca v zaščitnih ovojnicah iz težko hlapnih nereaktivnih in kovin kot so Ga, In ali Sn, z možnostijo uporabe za ultračiste izvore alkalijskih kovin za fotokatode, visokozmogljive getre v vakuumskih napravah in getre za plinske nečistoče v napravah za ultračiste pline ter raziskave za povečanje življenske dobe vakuumskih optoelektronskih naprav (tesnosti vakuumskih spojev steklo-kovina, tekoče indijeve spajke, permeacija helija skozi različna stekla).
Novost je povečana uporaba nano-strukturiranih tankoplastnih NEG in s tem povezane karakterizacije, ki je izredno pomembna za povečanje življenske dobe MEMS.
Pomen za razvoj Slovenije
V razvitih deželah najsodobnejše tehnologije zelo pogosto vključujejo uporabo vakuumskega okolja (mikroelektronika, nanotehnologije, inženirstvo površin, itd). Tudi sodobna znanost (elektronska mikroskopija in druge analitske metode, znanost o površinah, raziskave s pospeševalniki delcev in sinhrotronsko svetlobo, raziskave vesolja, itd) ne morejo brez vakuuma. Dobro poznavanje vakuumskih materialov ter fizikalnih in kemijskih procesov na površinah, ki so v stiku z vakuumskim okoljem so ključnega pomena za razvoj novih tehnologij in izboljšave obstoječih. Z rezultati raziskav našega projekta lahko pripomoremo, da Slovenija ohranja stik s tehnološkim razvojem v svetu.
Projektna skupina je zelo aktivna na področju razvoja in raziskav novih materialov, predvsem pa na področju njihove karakterizacije, za optoelektronske komponente kot so specialne fotopomnoževalke in MEMS. Specializirala se je za raziskave getrskih materialov, ki imajo odločujoč vpliv na življensko dobo hermetičnih vakuumskih komponent in na tem področju smo uspeli vzpostaviti znanstveno raziskovalno in razvojno sodelovanje s tujimi partnerji in s tem pripomogli k mednarodnem prepoznavanju naših raziskovalnih zmogljivosti. S tem se povečujejo možnosti sodelovanja slovenskih raziskovalcev v projektih 7 okvirnega programa EU in ostalih EU projektov.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2008,
2009,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2008,
2009,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
