🗊Презентация Классификация способов обработки материалов потоками излучения

Введение 1.1. Классификация способов обработки материалов потоками излучения. 1.2. Общие черты и особенности воздействия на вещество различных видов потоков заряженных частиц. 1.3. Структура, цели и задачи настоящего курса.

Основные блоки задач в проблеме радиационной обработки материалов создание техники (оборудования), генерирующей потоки ионов, электронов, нейтральных атомов, плазмы, кластеров и т.д.; исследование явлений, лежащих в основе эффекта воздействия (например, имплантации, распыления, осаждения, перемешивания, нагрева, деформирования и т.д.); разработка технологий решения конкретных задач, например, изменения топографии поверхности, активации поверхности, изменения структуры или химического состава, нанесения или удаления слоев, отжига дефектов и др., анализ результатов обработки: измененной шероховатости поверхности, глубины (толщины) модифицирующего слоя, его структуры, состава и фазового состояния, количества нанесенных слоев, адгезионной способности нанесенного покрытия, уровня остаточных напряжений и др., исследование эксплуатационных и других свойств, созданных обработкой (например: износостойкости, эрозионной и коррозионной стойкости, прочности, твердости, выносливости, термостойкости, сопротивления трению и др.).

Основная задача настоящего курса Для решения всех этих многочисленных и разнообразных задач необходимы знания фундаментальных закономерностей взаимодействия отдельных частиц и образованных ими потоков с веществом. Задача курса - изучение этих закономерностей.

Классификация способов обработки материалов потоками излучения По природе взаимодействия энергетических частиц с материалами: - физическое взаимодействие; - химическое взаимодействие

Классификация способов обработки материалов потоками излучения Классификация способов обработки материалов потоками излучения 2. По типу частиц: - ионные пучки; - электронные пучки; - потоки плазмы; - потоки электромагнитного излучения; - комбинированное воздействие разных видов частиц.

Классификация способов обработки материалов потоками излучения 3. По мощности вводимой энергии: - потоки излучения невысокой мощности (ниже 105 Вт/см2), например:  ионные пучки непрерывного действия;  электронные пучки непрерывного действия;  потоки низкотемпературной плазмы;  комбинированное воздействие плазмы и пучков заряженных частиц; - концентрированные потоки энергии, создаваемые:  мощными импульсными электронными пучками;  мощными импульсными ионными пучками;  потоками высокотемпературной импульсной плазмы;  лазерным излучением.

● При невысокой мощности потока излучения во многих случаях основу эффекта воздействия излучения на вещество составляет чисто радиационный аспект взаимодействия отдельных частиц с атомами вещества. ● При невысокой мощности потока излучения во многих случаях основу эффекта воздействия излучения на вещество составляет чисто радиационный аспект взаимодействия отдельных частиц с атомами вещества. ● При увеличении мощности энергии, переносимой частицами, характер их воздействия на поверхность твердого тела утрачивает чисто радиационный аспект. Он является результатом коллективного действия частиц и становится термическим.

Пучки заряженных частиц Пучок - направленное движение совокупности ускоренных частиц, причем, как правило, одного знака. Пучки бывают: - моноэнергетическими (когда все частицы имеют одинаковую кинетическую энергию); - полиэнергетическими (имеется некоторое спектральное распределение частиц по энергиям).

Пучки заряженных частиц Параметры пучков: вид частиц; их начальная энергия, т.е. та энергия, с которой они попадают на поверхность мишени; плотность тока в пучке, которая определяется количеством частиц, приходящихся на единицу площади поперечного сечения пучка; флюенс пучка (доза облучения); плотность энергии пучка; длительность облучения и др.

Пучки заряженных частиц С точки зрения воздействия во времени пучки могут быть: - непрерывными, - импульсными, - частотно-импульсными.

Особенности плазменного воздействия ● Плазма есть совокупность различных частиц: нейтралей, радикалов (химически активных частиц), ионов, электронов. ● Процессы, происходящие в плазме и в твердом теле взаимосвязаны. Рабочим телом плазмы являются газы (Ar, He, H2, O2, N2 и др.) и воздух. В ней также могут содержаться ионы и атомы веществ, с поверхностями которых она соприкасается.

Особенности плазменного воздействия ● В изучении воздействия плазмы на вещество очень часто ее подразделяют на: - низкотемпературную (Т ~ 104 К); - высокотемпературную. ● Высокотемпературная плазма, которую изучают применительно к управляемому термоядерному синтезу (воздействие на стенки термоядерного реактора), имеет энергию частиц порядка нескольких десятков кэВ. Ее воздействие очень сходно с воздействием пучков заряженных частиц.

Особенности плазменного воздействия ● Низкотемпературная плазма образована различными частицами с относительно низкими энергиями: от тепловых до нескольких десятков или даже сотен эВ. ● Природа основных рабочих частиц плазмы определяет, будет ли механизм воздействия на материал физическим или химическим.