ПІДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТІ ВИЗНАЧЕННЯ РОБОЧИХ ПАРАМЕТРІВ СТРІЧКОВОГО ЕЛЕКТРОННОГО ПОТОКУ ПРИ ЕЛЕКТРОННО-ПРОМЕНЕВОМУ МІКРООБРОБЛЕННІ ДІЕЛЕКТРИКІВ
DOI:
https://doi.org/10.20535/1970.64(2).2022.269983Ключові слова:
електронний потік, точність, робочі параметри, електронно-променева гармата, вольт-амперна характеристикаАнотація
В статті показана можливість підвищення точності визначення робочих параметрів стрічкового електронного потоку при електронно-променевому мікрообробленні діелектричних матеріалів у вакуумі (на прикладі полікристалічного кремнію марки Кр0 та оптичного скла марки К8) в результаті аналізу та вибору найбільш прийнятних енергетичних режимів роботи дротяної електронно-променевої гармати Пірса.
Метою роботи є дослідження впливу вольт-амперних характеристик дротяної електронно-променевої гармати Пірса на якість та повторюваність процесу оброблення діелектричних матеріалів електронним потоком стрічкової форми, що дозволяє обрати найбільш раціональні режими визначення робочих параметрів електронного потоку з більш високою точністю. У роботі запропоновано технологічний експеримент з електронно-променевого мікрооброблення діелектричних поверхонь, а також визначені та досліджені робочі параметри процесу такого оброблення залежно від можливих енергетичних характеристик основного робочого вузла електронно-променевого обладнання, а саме – електронно-променевої гармати Пірса. Отримані внаслідок експериментального дослідження робочі параметри стрічкового електронного потоку дозволили забезпечити найбільш якісне оброблення поверхонь діелектричних матеріалів за рахунок покращення таких показників точності визначення цих параметрів, як прецизійність (так, стандартне відхилення повторюваності Sr зменшилося з 8,33 % до 4,95 %, а стандартне відхилення відтворюваності SR зменшилося з 13,28 % до 6,18 %), що підтверджує репрезентативність робочих параметрів, так і правильність (зміщення методики визначення робочих параметрів в електронному потоці є статистично незначущим за умов довірчого інтервалу на осі d=0 при рівні значущості a=0,05). Аналіз отриманих результатів щодо електронно-променевого мікрооброблення поверхонь діелектричних матеріалів за обраними робочими параметрами доводить покращення якості та підвищення відтворюваності результатів оброблення цих поверхонь за чистотою, а також зменшення залишкового нанорельєфу на 18-25 %. Проведене порівняння результатів експериментального електронно-променевого мікрооброблення діелектриків з результатами їх лазерного поверхневого оброблення дозволило встановити зменшення залишкових мікронерівностей поверхні, як при електронно-променевому мікрообробленні (для оптичного скла марки К8 у 17-27 разів; для кремнію Кр0 – у 14-22 рази), так і при поверхневому лазерному обробленні (для обох видів матеріалу – у 12-14 разів). При цьому, поверхневе лазерне оброблення не дозволяє усунути хвилястість поверхні, яка пов‘язана зі специфікою взаємодії лазерного променю з поверхнею оптичного матеріалу, тоді як при обробленні електронним потоком стрічкової форми виникнення такої хвилястості не спостерігається. Висновки та проаналізовані дані, отримані в статті за результатами експериментальних досліджень, можуть бути використані для оптимізації технологічних режимів електронно-променевого мікрооброблення при отриманні виробів мікрооптики, інтегральної оптики, мікроелектрооптики, наноелектроніки тощо.
Посилання
H. V. Kanashevych, V. A. Vashchenko, V. M. Lukashenko & et al., “Optoelectronics and microoptics are promising branches of science and technology”, Bulletin ChSTU, is. 6, pp. 52 – 62, 2002. [in Ukrainian]
U. Petzold, "Optical Glass: A High-Tech Base Material as Key Enabler for Photonics", in Advances in Glass Science and Technology. London, United Kingdom, IntechOpen, 2018 [Online]. DOI: 10.5772/intechopen.73925
S. S. Chen, Y. Y. Zhang, X. R. Hong & J. F. Li, “Technologies and applications of silicon-based micro-optical electromechanical systems: A brief review”, J. Semicond., vol. 43 (8), pp. 081301 – 081309, 2022. DOI: 10.1088/1674-4926/43/8/081301
James J. Allen, Micro electro mechanical system design. Taylor & Francis Group, CRC Press (2005), Boca Raton. 451 p.
M. O. Bondarenko, V. A. Vashchenko, S. O. Bilokin, Yu. Iu. Bondarenko & et al., “Study of the conditions for the formation of nanostructures on the surfaces of piezoelectric ceramics under the action of a tape electron flux”, Bulletin SUNU V.Dalia named, vol. 8 (162), part 2, pp. 30-34, 2011. [in Ukrainian]
V. A. Syrovoi, “Theory of single-component electron beams”, Radiophys Quantum Electron, is. 33, pp. 546-553, 1990. DOI: 10.1007/BF01037861
M. P. Rud, M. O. Bondarenko, Yu. I. Kovalenko, I. V. Iatsenko & et al., “Research and formation of tape electronic flow for microprocessing of materials surfaces”, New materials and technologies in metallurgy and mechanical engineering, is. 2, pp. 58-63, 2012. [in Ukrainian]
Yu. I. Kovalenko, M. O. Bondarenko, I. V. Iatsenko, M. P. Rud & et al., “Modification of the nanorelief on optical glass by electron beam microprocessing”, Bulletin ChSTU, is. 1, pp. 104-107, 2012. [in Ukrainian]
E. Micler, Ching-Te Li, A. T. Krishnan & et al. “A charge damage study using an electron beam low k treatment”, in Proc. Interconnect Technology Conference. (09 Jule, 2004). DOI: 10.1109/IITC.2004.1345740.
N. V. Nikonorov, A. I. Sidorov, V. A. Tsekhomskii & et al. “Electron-beam modification of the near-surface layers of photosensitive glasses”. Tech. Phys. Lett., is. 35, pp. 309-311, 2009. DOI: 10.1134/ S1063785009040063.
Yu. I. Kovalenko, M. A. Bondarenko, E. V. Vertsanova, I. V. Iatsenko & et al. “Study of ordered oxide patterns got on the dielectric surfaces with the combined electronic technolo-gy”, in ХIV Intern. conf. Physics and technology of thin films and nanosystems (Ivanо-Frankivsk, May, 20-25, 2013).
M. P. Rud, V. P. Boyko, Yu. I. Kovalenko, M. A. Bondarenko & et al. “The express-diagnostics of band electronic stream”, Bulletin ChSTU, is. 3, pp. 49-51, 2005. [in Ukrainian]
Yu. I. Kovalenko & et al. "Research of the spatial and energetic characteristics of the electron flow of the tape form”, in X Intern. Industr. conf. Effectiveness of realization of scientific, resource and industrial potential in modern conditions (Slavske, February 18-22, 2010). [in Ukrainian]
M. P. Rud, H. V. Kanashevych, V. P. Boiko, Yu. I. Kovalenko & et al. “Determination of the distribution of the current density of the tape electron beam in the processing of optical materials”, in V Intern. Science and Pract. conf. Dynamics of scientific research - 2006, (Dnipropetrovsk, Nauka i osvita, 2006). [in Ukrainian]
M. O. Bondarenko, H. V. Kanashevych & V. A. Vashchenko, “Optimization of the parameters of the tape electronic stream with the help of zones of thermal influence”, in I Intern. Science and Tech. conf. Mechanical engineering and metalworking – 2003, (Kirovohrad, April 17-19, 2003). [in Ukrainian]
M. A. Bondarenko, Yu. B. Shevchenko, V. P. Boyko, Yu. I. Kovalenko & et al. “Investigation of the microgeometry of the surface of optical glasses after electronic and after laser treatment by atomic force microscopy”, in VII Intern. conf. Methodological aspects of scanning probe microscopy, (Minsk, November 1-3, 2006).
DSTU ISO 5725-(1-6):2005 Accuracy (correctness and precision) methods and results of measurements. Part 1 – Part 6.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 CC BY 4.0
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторське право на публікацію залишається за авторами.
Автори можуть використовувати власні матеріали в інших публікаціях за умови посилання на збірник наукових праць "Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" як на перше місце видання та на Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» як на видавця.
Автори публікують свої статті в збірнику на умовах ліцензії Creative Commons:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи.
Видавець (КПІ ім. Ігоря Сікорського) має право за будь-якого використання цього видання зазначати своє ім'я або вимагати такого зазначення.
Редакційна колегія залишає за собою право розміщувати опубліковані в збірнику статті в різних інформаційних базах для надання відкритого доступу до матеріалів з метою популяризації наукових досліджень та підвищення цитованості авторів.
