Пост сугубо научный, но для тех, кто не хочет вникать в тему, в конце поста будет бонус.

Не буду описывать полностью работу магнетронного распыления, литературу на данную тему можно найти легко, просто вкратце, надеюсь понятным языком, расскажу.

Ключевые понятия: магнетрон и ионная бомбардировка. Для того, чтобы получить распыленный материал, в моем случае металл, нам нужна энергия для отрыва молекул с этого металла (мишени). Представьте себе, что вы бьете молотком по земле: от ваших ударов от места контакта отлетают части поверхности, по которой вы наносите удары, в виде пыли, кусочков земли и т.д. Так и в ионной бомбардировке — от соударения ионизированных частиц (заряженных молекул газа) об поверхность мишени идет отрыв молекул металла (его распыление). Оставим аспекты: как происходит вообще ионизация, какие частицы еще участвуют в процессе. Главное донести основную суть.

Теперь на очереди — магнетрон. Что он себя представляет, понятно в целом из названия прибора. Главная фишка в том, что создаются магнитные поля для ориентирования потока электронов, точнее было бы сказать, что траектория электрона искривляется. То есть поток электронов, двигающийся от катода (нашей мишени), закручивается в цикл и как бы попадает в своего рода "ловушку". Это дает эффективную ионизацию, то есть высокую скорость распыления.

Теперь перейдем к непосредственной работе и ее результатам.

Первый металл на распыление была поставлена медь(Cu). Заснять картинку внутри камеры в процессе работы не успел, виноват, буду исправляться. Но могу заверить, что цвет ионизации зеленый. Потому как медь на самом деле зеленая, а не бронзовая (кто поймет, тот поймет), как и золото тоже зеленое.

Режим работы:

- ток силой в 1 Ампер,

- напряжение в 450 Вольт,

- ионнообразующий газ Аргон,

- напыление длилось 3 минуты,

- рабочее давление 2-5*10^-3 мм.рт.ст.

Материал, на который напыляли медь — полиэстер.

Хорошо видно исходный материал полиэстера по белому цвету ткани, а также зону напыления медью. Смысл всего опыта в придании материалу электропроводимости. На исходном материале мультиметр не показывал значения сопротивления, а по напыленной зоне была снята величина (правда, потом уже прибор не регистрировал сопротивление, да и значение было мало). Проблема в том, что ткань образца, как видно на фото, переплетена и зоны контакта для прохождения тока просто несущественны. Частично мы решили ее так, приклеели утюгом обычный полиэтиленовую пленку поверх образца, и напылили уже на нее металл. Так как пленка полиэтилена сплошная, то и зона контакта большая, следственно есть сопротивление и ток. Но теперь появляются другие проблемы, так как такой способ не очень хорош.

Второй металл в нашей очереди - титан (Ti). Вот тут я уже успел заснять процесс напыления.

За качество изображение сразу прощу прощение, не было ни времени (смотровое окно быстро напылялось изнутри) и ни хороших средств для этого.

Этот цвет типично для титана.

Режим работы:

- ток 3 А,

- напряжение 450 В,

- газ Ar,

- напыление - 3 минуты,

- рабочее давление 2-3*10^-3 мм.рт.ст.,

- исходный материал - полиэстер.

Фотографию полученного образца я благополучно сделал, но также благополучно похоже удалил. Цвет с белого поменялся на металлический, но без характерного для металлов блеска.

И в качестве подготовки следующей работы, напылил нитрид титана (ТiN). В принципе, цвет процесса такой же голубоватый, но при увеличении напускания азота цвет менялся на лиловый (фиолетовый).

Режим работы:

- ток 4 А,

- напряжение 450В,

- газ Ar и N2,

- напыление 9минут,

- рабочее давление 3*10^-3 мм.рт.ст,

- исх. материал - полиэстер.

По сути должны были получить золотистый цвет. А для этого нитрид титана и используют (декор), помимо увеличение мех. свойств. Но по факту получили коричневый (бронзовый) цвет. Время уже поджимало, и мы предположив, что зря повысили силу тока до 4 ампер, отправились по домам. Может кто подскажет, почему так получилось (вдруг самим интересно, если нужен будет ответ, думаю к концу недели в комментах отвечу).

И как обещал — бонус.

Все, кто смотрел "Тайну третьей планеты" узнали данного персонажа) А вообще, этот советский мультфильм один из моих любимых — великолепная музыка вызывает отдельное восхищение. И как любой маленький мальчик, смотря этот мульт, я тоже мечтал полетать среди звезд  и планет.

P.S. Всем здоровья и добра.

Было это достаточно давно. Я устроился на завод и через месяц практики и инструктажа уже работал  оператором в цеху в установка КИБа (конденсация с ионым бомбардированием). У нас на участке стояли 4 печи для нанесения нитрида титана на фрезы, лопатки, и др. элементы работающие под большой нагрузкой. На участке нас было двое. Два оператора. Так получилось, что когда я пришел, мой наперник собирался в отпуск. Он дал мне подробный инструктаж по работе и для действий в нештатных ситуациях.

Коротко о принципе работы вакуумной печи: в камеру помещается детали (фрезы, сверла, лопатки и т.д), устанавливаются титановые чушки и  создается вакуум. Суть способа заключается в химической реакции титана с азотом, которая происходит с выделением тепла. Процесс ведут в герметическом реакторе, в котором процесс самопроизвольного горения инициируют нагревом контейнера заполненного азотом и порошком титана.

Механизмы обильно обливаются маслом, а охлаждается вся эта адская печка водой.

Так вот. В ходе инструктажа мне было сказано , что если во время процесса что то произойдет и в масло попадет вода - будет взрыв. Расхерачит пол завода. Пусть меня знатоки поправят если не так.

И вот  в один прекрасный солнечный день мой напарник  уходит в отпуск. (ладно прошло несколько сольных дней, просто так эпичнее). Я , как обычно запустил процесс напыления нитрида титана. Это целая процедура - включить насосы, проверить уровень масла, закрыть заслонки , и т.д. около десятка операций перед началом процесса. Запустил я это на трех печах. Четвертая была в ремонте. В этот момент ко мне на участок как раз пришли слесари чтобы ремонтировать четвертую печь.

Я отвлекся на них. Было интересно посмотреть ремонт.  И что то меня дернуло посмотреть за процессом напыления. Я возвращаюсь к одной из печи, сморю не датчики , а там давления масла падает, температура растет. Я смотрю - а из под стола в печи идут искры. Сработал экстренный инструктаж. За секунды  остановить процесс нельзя. Потому как так температура, вакуум. Я начал процесс остановки печи (давно было , по воспоминаниям): закрыл заслонку, отключил электроды, убрал подачу масла.  Может там было что то еще , сейчас уже не помню. Все сделал на автомате.

Итог: слесаря даже не подозревали что сегодня ни они, ни я , ни, может быть, еще несколько десятков человек, могли бы не прийти домой.

На тот момент мне было 19 лет.