Выпуск 4 (6), декабрь 2024

Физические явления в вакууме

Зарвин А.Е., Дубровин К.А., Каляда В.В., Яскин А.С.
Перспективы освоения околоземного пространства, изучения планет солнечной системы обуславливают необходимость развития наземного моделирования процессов взаимодействия с разреженной атмосферой различного состава струйных течений из сопел управления космическими аппаратами. Возможности моделирования на малогабаритном экспериментальном стенде истечения газов из реальных сопел продемонстрированы на примере истечения сверхзвуковых потоков аргона и азота из бинарной системы сопел при варьировании их взаимного расположения и газодинамических параметров истечения.  

Вакуумные системы и устройства

Михайлов В.П., Шахов Д.С., Пьае Сон Хейн
Представлены различные варианты конструкций вакуумного привода линейных перемещений на основе электрореологической жидкости, дроссель с разделителями сред для управления приводом, а также результаты исследования свойств электрореологической жидкости для эффективного управления скоростью перемещения привода.

Рябов В.Т., Ефремов С.А. , Чернилевский Н.Д.
Описаны способы температурной коррекции тепловых датчиков массового расхода газа за счет управления температурным коэффициентом сопротивления терморезистора, расположенного на чувствительном элементе (сенсоре) датчика.

Михайлов В.П., Казаков А.В. , Аунг Мьят Хейн
Проведен обзор применяемых в настоящее время устройств для активной виброзащиты прецизионного вакуумного оборудования, основанных на различных принципах работы. Приведено описание системы для активной виброизоляции на основе магнитореологических эластомеров, представлены перспективные разработки таких систем.

Вакуумные технологии и аэрокосмический комплекс

Кочетков А.Ю., Берёзко П. Н.
Представленная работа содержит расчёт безмаслянной вакуумной системы климатической камеры на базе вакуумной камеры ВК-48.

Тонкопленочные покрытия и наноструктуры

Ибрагимов А.Р., Панфилова Е.В., Медведева О.М.
Современное состояние исследований в области нано- и микроструктур характеризуется возросшим интересом к вопросу плотности упаковки сферических частиц размером от сотен нанометров при получении фотонно-кристаллических структур до десятков микрон при заполнении капилляров в колоночной хроматографии. Этот параметр определяет отклик структуры при ее функционировании: например, положение фотонной запрещенной зоны, чувствительность сенсора, скорость разделения аналита и т.п. В представляемом исследовании анализируется влияние параметров процесса формирования упорядоченных матриц из сферических частиц полистирола на плотность их упаковки. Частицы самоорганизуются в упорядоченные структуры в результате явления самоорганизации в процессе центрифугирования коллоидного раствора. Данный процесс реализуется в пробирках с использованием специальных адаптеров-подложкодержателей. Выявлено, что варьирование частотой вращения и продолжительностью процесса позволяет получать структуры с контролируемой плотностью упаковки.

Беликов А.И., Ван Синьсинь , Илларионов А. И.
В ходе работы были изготовлены распыляемые мишени из порошков дисульфида молибдена разных размерных фракций методом холодного прессования. Представлены методика, экспериментальная техника и результаты исследования газовыделения подготовленных мишеней. Исследована динамика газовыделения из мишеней в процессе их длительного нахождения в вакууме.

Сидорова С.В., Кирьянов С.В.
Обоснована актуальность создания приборов и устройств наноинженерии на основе островковых тонких пленок, в частности, многослойных островковых тонких пленок. Приведены особенности наноразмерных структур из ферромагнитных материалов. Показано увеличение значения коэрцитивной силы ферромагнитного материала с уменьшением размера островковой структуры. Приведено физическое обоснование и результаты расчета геометрических размеров требуемых островковых слоев для их внедрения в датчики малого магнитного поля. Установлено, что чередование мягких и жестких ферромагнитных островковых слоев в датчиках магнитного поля следует разделять диэлектрическим слоем для предотвращения взаимной диффузии островковых слоев. Приведены результаты моделирования влияния магнитного поля в диапазоне 0,01–1000 нТл на многослойную островковую структуру Co/Al2O3/Ni/Al2O3/Co.

Ибрагимов А.Р., Кошелева М.А.
Коллоидные фотонно-кристаллические пленки – это новый класс материалов, позволяющих управлять светом за счет периодического изменения коэффициента преломления в их структуре, сопоставимого с половиной длины волны света. Такое строение обуславливает возникновение в них фотонных запрещенных зон – диапазонов волн света, в которых запрещено его распространение в различных пространственных направлениях. Оптические свойства коллоидных фотонно-кристаллических пленок напрямую зависят от геометрии их структуры. Тем не менее, зачастую наблюдаемое разнообразие цветов, свойственное фотонным кристаллам, не соответствует результатам структурных и морфологических исследований, в том числе из-за возникновения нелинейных оптических эффектов. В данной статье представлен анализ зависимости между геометрическими и спектральными характеристиками коллоидной фотонно-кристаллической пленки из раствора полистирола путем сопоставления результатов атомно-силовой и оптической микроскопии, спектрофотометрии и теоретически полученных данных.  

Шарковский Д.С., Бабинов Н.А., Ибрагимова Я.Г., Куликов В.В.
Атермальные покрытия представляют собой оптические материалы, отсекающие спектр солнечного излучения в ИК и УФ диапазонах. Такие покрытия нашли широкое применение, в частности, для защиты помещений или автомобилей от тепловой энергии, при этом обеспечивая пропускание видимого света. Для создания атермальных пленок используются различные методы, такие как экструдирование и методы вакуумного распыления (магнетронное распыление, термическое испарение, электронно-лучевое распыление). Наилучшие характеристики (максимальный коэффициент пропускания в видимом диапазоне и минимальный в ИК и УФ) достигаются при многослойной структуре атермального покрытия, включающего поглощающие и интерференционные слои. Магнетронное распыление является одним из наилучших методов для создания таких структур. Целью данной работы являлось исследование применимости метода магнетронного распыление отдельных слоев многослойной структуры атермальной пленки на примере таких материалов, как Cu, Ag, обладающих высоким поглощением в области ИК диапазона. Также был исследован Al, обладающий равномерным спектром поглощения и его оксид Al2O3 – стандартный интерференционный слой для прозрачных покрытий. Распыление проводилось на тонкие полиэтилентерефталат (PET) подложки. Характеристики полученных покрытий были исследованы при помощи оптической спектроскопии, атомносиловой и сканирующей электронной микроскопии и рентгеновской дифрактометрии.

Белянин А.Ф. , Сушенцов Н.И., Пащенко П. В., Тимофеев М. А., Гребенников Е.П.
Пленки оксида In–Sn (ITO) на подложки из стекла и полиэтилентерефталата осаждали методом реактивного ВЧ-магнетронного распыления мишени из сплава In–Sn (9:1) в газовой смеси Ar и O2. Пленки ITO, полученные при температуре ~20°C, имели поверхностное сопротивление <10 Ом/□, коэффициент пропускания в видимой области длин волн составлял >80%.

Нанотехнология и биотехнология

Белянин А.Ф. , Павлюкова Е.Р., Сушенцов Н.И., Пащенко П. В., Талис А. Л.
Пленки углеродных наностенок (УНС) и графена выращивали методом CVD. Пленки графита формировали механическим отделением от высокоориентированного пиролитического графита. Строение пленок изучали методами растровой электронной микроскопии, рентгеновской дифрактометрии и спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС). Пленки графена состояли из не связанных друг с другом слоев графена. Пленки УНС представляли собой пористый материал и состояли из изогнутых пластин толщиной до ~30 нм. Слои графена в пластинах УНС удерживались кристаллическими и некристаллическими упорядоченными областями. Отношение интенсивностей полос D, G и 2D на спектрах КРС может быть использовано для оценки эффективности применения пленок в электронных приборах.

Белянин А.Ф. , Борисов В.В., Сушенцов Н.И., Пащенко П. В., Рябинкин А.Н., Серов А.О., Тимофеев М. А.
Для формирования металлодиэлектрических нанокомпозитов использовали опаловые матрицы (ОМ), представляющие правильную упаковку шаровых частиц аморфного SiO2 диаметром ~250 нм. Для введения металлов в пустоты ОМ разработана и изготовлена установка магнетронного распыления с ионизацией распыленного материала. Распыленные частицы ионизируются в плазме индуктивного ВЧ разряда и ускоряются в направлении подложки при подаче напряжения смещения на подложкодержатель. Титан (Тi) на пластины ОМ размером 20×10×2 мм наносили при распылении мишеней из Тi в режиме постоянного тока. Энергодисперсионным микроанализом поперечного скола пластины ОМ с шагом ~200 мкм показано равномерное распределение Ti по толщине образца в пределах 3,5–4 весовых %. Упорядоченное объемное распределение металла перспективно для улучшения физико-технических характеристик металлодиэлектрических нанокомпозитов.

Эмиссионные процессы и источники заряженных частиц

Белянин А.Ф. , Ринкевич А.Б. , Павлюкова Е.Р., Борисов В.В., Сушенцов Н.И., Пащенко П. В., Талис А. Л.
Пленки графена и графеновых наностенок (ГНС) выращивали методом CVD на подложках из кремния (ГНС), а также из стекла и медной фольги (графен). Пленки графена состояли из не связанных атомными связями слоев графена, а пленки ГНС – из изогнутых пластин, сформированных взаимосвязанными одинаково ориентированными слоями графена. Показана связь строения пленок графена и ГНС с характеристики автоэмиссионных катодов на их основе.

Зубков Н.П. , Пелипец О.В., Токманцева И.И.
Разработана экспериментальная   многофункциональная установка на базе масс-спектрометра  МИ-1201, вакуумного поста HiCube 80 ЕСО, установки Eltra  для измерения сорбционных и десорбционных характеристик  газопоглотителей и других материалов в широком диапазоне температур. Приведена функциональная схема установки и результаты измерения сорбционных характеристик геттеров из ПТФ.

Сажнев С.В., Дорофеев А.А., Авлякулиев Б.А.
Современные технологии вакуумной обработки в микроэлектронике требуют эффективной нейтрализации отработанных реагентов для поддержания экологической безопасности и соблюдения требований промышленной безопасности. Рассматриваются методы использования водосорбционных и термических газовых скрубберов для очистки выбросов, их преимущества, ограничения, а также промежуточные результаты исследовательских работ по разработке плазменных скрубберов.