Перейти к содержанию
Илья МГУ

УВР-4, восстановление и доработка под магнетрон

Рекомендуемые сообщения

Дата: (изменено)

Совершенно случайно, занесло меня в мир высокого вакуума. Начиналось всё с литровой банки, МОТ трансформатора, магнита от динамика и полудохлых форвак-насосов. На этой стадии я совался в форум, за что получил несколько тухлых помидоров (тут это было: https://www.chipmaker.ru/topic/67437/?page=23&tab=comments#comment-4193980). Но не сдался, а пошёл искать вакуумметр на просторах родного института.

 Поиски вакуумметра привели меня в заброшенный 20 лет назад участок вакуумного напыления с 4-мя заводскими установками. Одну из них (УВР-3М) я восстановил и запустил. Вторую, почти такую же (УВР-4) выклянчил у новых хозяев участка. Перетащил её на свою территорию и начал приводить в порядок. (Да, всё это происходит в научном институте J «Перетащил к себе», это в смысле из одной лаборатории в другую).

 

УВР-4, что за установка? Усовершенствованная в сторону упрощения и ухудшения  версия УВР-3М. Выпускалась в 70-е годы в Калининграде. Предназначена она для термического вакуумного напыления. Имеет в своём составе форвакуумный и диффузионный насос, рабочую плиту с испарителями и каруселью для подложек, стеклянный колпак Д350мм с подъёмником, кран распределения вакуума, форбаллон, встроенный ВИТ-2, высоковольтный трансформатор для ионной очистки поверхности и натекатель для рабочих газов. Из явных недостатков – стеклянный колпак, отсутствие устройства для подогрева подложек.

 

Поскольку одна действующая резистивная установка в институте уже появилась, то свою УВР-4 я сразу же решил переделать на магнетронную. По результатам обмеров оказалось, что магнетрон влезет без удаления резистивной части. С некоторым трудом удалось найти место под магнетрон Д50мм рядом с каруселью. Отлично! Можно будет пылить двумя способами.

 

Магнетронному делу меня научил хороший знакомый из МГУ. Увлечённый магнетронщик-пылильщик, он дал мне готовые чертежи магнетрона и рассказал про блоки питания. Информация оказалась бесценной, хотя и то и другое я всё сделал по-своему.

 

Сам магнетрон спроектирован исходя из компоновки рабочего стола. От готового проекта взял лишь общие размеры активной части. Как и в прототипе, водой охлаждается только медный корпус магнетрона. Он массивный, поэтому позволяет отводить от мишени до 400 Вт. По моей просьбе учёные сделали тепловой расчет, подтвердили что всё ок. Между магнитами и мишенью зазор, магниты перегреваться не должны. Нормальная рабочая мощность по прототипу около 150Вт.

 

Блок питания. Под руку подвернулся очень симпатичный киловаттный трансформатор, из него и сделал. Магнетрон питается по двум цепям – дежурной и силовой. Дежурная – 1100В с балластом 40кОм нужна для поддержания разряда. Силовая – ШИМ регулятор, IGBT транзистор и балласт 85Ом. Блок питания импульсный, с малой скважностью и  большим мгновенным током. Есть защита - аварийное отключение по току разряда.

UVR_2.jpg

UVR_3.jpg

UVR_4.jpg

UVR-1.jpg

Ход работ по восстановлению и доработке установки.

1. Восстановлена система откачки. Заменены все высохшие прокладки, устранены крупные течи. Полностью победить натечки пока не удалось. Камера откачивается лишь до 1,7х10-5 Торр. При закрытом отсечном клапане на входе в диффузионник качает до 3х10-6 Торр. Проблема где-то в колпаке и рабочем столе. Поиск течей продолжается. В дифф. Залил синтетику Алкарен Д24С. Обещают нормальную работу без азотной ловушки.

2. Восстановлена резистивная и высоковольтная часть. Лодочки нагреваются, ионная очистка работает.

3. Изготовлен магнетрон №1 с косвенным охлаждением мишени и блок питания. Для магнетрона заказаны витоновые уплотнения. Пока они в доставке, поставил обычные резиновые кольца и запустил магнетрон. Всё заработало, медь полетела.  Пока довольно грязная. Думаю, из-за натечек воздуха.

4. Магнетрон №1 мне не понравился. Тепло отводится плохо, на меди цвета побежалости. Медь ещё ничего, а алюминий так лететь не захочет. В связи с этим, сделал магнетрон №2 с прямым охлаждением мишени. Пока всё нравится, принимаю на вооружение. Опять заказывать Витон, но уже других размеров.

 

Это из того, что уже сделано. Но планов громадьё ( всё только начинается J).

 

1. Чёртов стеклянный колпак. В перспективе буду делать нержавый. Пока лишь добавлю изнутри держатели жертвенных стёкол.

2. Нагрев подложек. Делать надо, но побаиваюсь взорвать стеклянный колпак. Пока пребываю в раздумьях.

3. Высокочастотный генератор. Пока в отдалённых перспективах. Лампа ГУ-81 есть, транс на киловатт для неё тоже есть.

Изменено пользователем Илья МГУ

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
12 часов назад, Илья МГУ сказал:

Лампа ГУ-81 есть, транс на киловатт для неё тоже есть.

Ещё matching box.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)
2 часа назад, mirs сказал:

matching box

Не сильно пугает, и его у меня будет.

 

Магнетрон я сделал "не как у людей". Мишень не притягивается болтами к корпусу, а фиксируется 6-ю боковыми установочными винтиками М3. Для установки мишени сделал струбцину, которой предварительно сдавливается резинка. Пока всё ок, ничего не течёт. Такую конструкцию придумал исходя из большой распространённости мишеней калибра Д50х6. Первоначально думал делать боковую канавку, потом это оказалось не нужным. Установочные винтики продавливают лунку в меди или алюминии и отлично держат мишень.

Магнетрон_2.jpg

Изменено пользователем Илья МГУ
добавление

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Только что, Илья МГУ сказал:

Магнетрон я сделал "не как у людей"

Да у людей тоже бывает криатифф.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
14 часов назад, Илья МГУ сказал:

Но планов громадьё ( всё только начинается

Стесняюсь спросить :classic_rolleyes: : а какая конечная цель всех этих действий?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

По моему опыту, что бы алюминий нормально распылялся нужно иметь предварительный вакуум не хуже 5Е-6 торр.

Выйти на шестую степень на резиновых уплотнениях можно только при большой удаче. Так же не нужно забывать, что степень сжатия уплотнения для достижения герметичности у резины и у витона сильно разная.

27.12.2019 в 02:01, Илья МГУ сказал:

При закрытом отсечном клапане на входе в диффузионник качает до 3х10-6 Торр.

Я с диффами никогда дела не имел, но разве это нормально? Из общих соображений предельный вакуум насоса должен быть выше желаемого в камере где-то на порядок.

По поводу креатива. У нас тут товарищи для питания своего самодельного магнетрона взяли БП-100 от магниторазрядника, латр и вперед. Умудряются получать нитрид титана. По крайней мере так они утверждали.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
2 часа назад, Alleus сказал:

По моему опыту, что бы алюминий нормально распылялся нужно иметь предварительный вакуум не хуже-6 торр.

Вам не повезло. С опытом. Конечно, для напыления ХОРОШЕГО алюминия нужен приличный вакуум, но требования к нему тем меньше, чем выше мощность магнетрона, и - соответственно, скорость напыления алюминия. БП-100 с ЛАТРом - это особый садизм. Диоды там совсем слаботочные...

Но нитрид получить можно.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
1 час назад, ev_berlin сказал:

Вам не повезло.

Да я не спорю. Просто несколько раз получив вместо алюминия на подложках серо-коричневатое говно я вывел для своей установки условия, когда с гарантией получается нормальное покрытие.

Хороший блок питания сильно облегчает жизнь, но поскольку у топикастера какая-то самоделка, то я бы ему посоветовал либо пока забыть про алюминий, либо довести вакуум до нормальной минус шестой. Хотя...

27.12.2019 в 02:01, Илья МГУ сказал:

Силовая – ШИМ регулятор, IGBT транзистор и балласт 85Ом. Блок питания импульсный, с малой скважностью и  большим мгновенным током.

На силовой выходного фильтра нет что ли? Какая частота ШИМ?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
11 часов назад, Alleus сказал:

но поскольку у топикастера какая-то самоделка

Некоторые самоделки, неказистые на вид, но работают лучше современных модных блоков..

15 часов назад, Alleus сказал:

Выйти на шестую степень на резиновых уплотнениях можно только при большой удаче. Так же не нужно забывать, что степень сжатия уплотнения для достижения герметичности у резины и у витона сильно разная.

Вы преувеличиваете важность резины-витона-силикона.. Посмотрите на стенки камеры и что оттуда газит.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Хотя с новым магнетроном и пришлось попрыгать, результат мне очень понравился. Ставится мишень быстро и удобно, отверстия под винтики не нужны. Зона распыления 35мм при диаметре мишени 50.

Для установки мишени и обжатия резинок использую струбцину.

mishen.jpgstrubc.jpg

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)
27.12.2019 в 12:43, ZAV. сказал:

Стесняюсь спросить :classic_rolleyes: : а какая конечная цель всех этих действий?

Не производство. Отдельные штучные работы для нужд науки.

Чего пылить? Точно нужен алюминий для зеркал (пирометрия, лазеры), медь, золото, никель для возможности припаяться к керамике и стеклу, кремний толстым слоем на подложки сложной формы. Как предел мечтаний - платиновая чернь. Не сомневаюсь, что новые возможности породят новые потребности. Заброшенный 20 лет назад участок напыления старожилы хорошо помнят. Гипотетическая возможность пылить "на стороне" альтернативой не является. Наши штучные потребности производственникам не интересны. 

 

28.12.2019 в 20:10, Alleus сказал:

Да я не спорю. Просто несколько раз получив вместо алюминия на подложках серо-коричневатое говно я вывел для своей установки условия, когда с гарантией получается нормальное покрытие.

Хороший блок питания сильно облегчает жизнь, но поскольку у топикастера какая-то самоделка, то я бы ему посоветовал либо пока забыть про алюминий, либо довести вакуум до нормальной минус шестой.

Запоздалый совет :)  Серо-коричневого говна у меня не было ни разу. При доводке магнетрона пылил  и алюминий. Результат – зеркало как зеркало, не хуже чем в галантерее. Детально я его не исследовал, всему своё время. Доведу до приемлемого состояния установку - сдую пыль со сперктрофотометра и помотрю, чего вышло.

 

28.12.2019 в 15:44, Alleus сказал:

Из общих соображений предельный вакуум насоса должен быть выше желаемого в камере где-то на порядок.

Если честно, то предельный вакуум насоса мне неизвестен. Отсечной клапан достаточно плотен для того чтобы можно было напускать воздух под колпак, но он всё же чуть-чуть подтекает. При напуске давление на входе в дифф подрастает. Вряд ли это следует считать неисправностью. Свою функцию клапан выполняет. Чтобы докопаться до истины, насос пришлось бы снять и заглушить фланцем. Делать этого ужасно не хочется.

 

Ещё одна загадка – температура масла в диффе. Я уже задавал этот вопрос в форуме, и ничего внятного в ответ не получил. Звонил поставщикам Алкарена. Они сказали, что масло можно греть вплоть до температуры вспышки (но не выше). Чтобы не сомневаться, поставил на дифф термостат. Термопару закрепил на «подошве» насоса. Пока закономерность однозначная - выше температура, глубже качает. В итоге, выставил на 230С (вспышка 235). Но совсем не факт, что температура у «подошвы» и масла одинаковая. Думаю, придётся рискнуть маслом и поднимать температуру выше, пока вакуум не начнёт заваливаться обратно. В общем, резервы с вакуумом пока не исчерпаны.

 

Частота ШИМ звуковая, примерно 5 кГц. Можно поднять до 100 кГц, но стоит ли? Только транзистор будет греться. Ничего похожего на дуговой разряд я не заметил. Импульсы короткие, мгновенная мощность 3.5 кВт, можно ещё увеличить эдак до 10. Никакого фильтра на выходе у меня нет.

 

Термостат на дифф-насос

REX500.jpg

Изменено пользователем Илья МГУ
добавил фото

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
26.12.2019 в 22:01, Илья МГУ сказал:

Лампа ГУ-81 есть, транс на киловатт для неё тоже есть.

А почему именно "рогатая"? Частота какая нужна, и какие уровни мощности (от и до)? У транса какое напряжение?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Доработки последних дней.

1. Дросселирование дифф-насоса. Всё что по этому поводу написано в форуме, я прочитал. В курсе, что отношение к этому девайсу неоднозначное. После тщетных попыток удерживать давление в камере решил сделать, и не зря. Дросселирование нужно совсем не для того, чтобы экономить аргон, которого там и так мизер, а для устойчивой работы дифф-насоса при магнетронных давлениях в камере. Оно высоковато, и насос начинает работать в зоне "завала" расходно-напорной характеристики. Выражается это в том, что система откачки становится неустойчивой, давление летает от срыва потока в диффе до срыва разряда магнетрона. Если дроссель прикрыть, то расход аргона уменьшается незначительно, но можно спокойно выдерживать давление в камере. 

В качестве привода дросселя я использовал привод карусели испарителей. Если потребуется напылять резистивно, то дроссель не нужен, и на его место быстро ставятся испарители. 

drossel.JPG

 

2. Добавил держатель жертвенных стёкол изнутри стеклянного колпака. Очень правильная доработка. После 10 минут распыла алюминия колпак становится похожим на большую лейденскую банку. Каждый раз её чистить быстро надоест. теперь можно после каждого цикла вынимать стёкла и быстро их чистить.

Держатель стёкол отдельно

Derzh.jpg

В сборе с колпаком

stekl.jpg

Изменено пользователем Илья МГУ
добавление

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
8 минут назад, Velund сказал:

А почему именно "рогатая"? Частота какая нужна, и какие уровни мощности (от и до)? У транса какое напряжение?

Хотя бы потому, что она уже есть. Самая мощная отечественная лампа в стеклянном исполнении. Транс 3кВ, примерно на киловатт. Какая нужна мощность, я пока не вникал. В/ч блок питания пока в отдалённой перспективе.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)
36 минут назад, Илья МГУ сказал:

Хотя бы потому, что она уже есть.

К ней есть еще и панель, и вся арматура?

Порой бывает проще и дешевле поставить на полку как экспонат "что есть", и найти "что надо". ;) К тому же 3 кВ переменки - "многовато будет" для рогатой.

 

36 минут назад, Илья МГУ сказал:

Самая мощная отечественная лампа в стеклянном исполнении.

Так "вам шашечки, или ехать"? ;) Первый раз в жизни сталкиваюсь с требованиями, чтобы выходной каскад был "в стеклянном исполнении". ;)

Изменено пользователем Velund

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
24 минуты назад, Velund сказал:

Так "вам шашечки, или ехать"? ;) Первый раз в жизни сталкиваюсь с требованиями, чтобы выходной каскад был "в стеклянном исполнении". ;)

Стеклянная колба, это не требование а особенность лампы. Лично мне же пофиг какая там колба. Эта уже есть, поэтому буду иметь её ввиду. В диапазон требуемых мощностей ГУ-81 попадает. Магнетрончик маленький, вряд дли там потребуется больше чем полкило (не уверен). Понадобится другая, будет другая. Если Вы готовы поделиться конкретными наработками, с удовольствием почитаю.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
1 час назад, Илья МГУ сказал:

Если Вы готовы поделиться конкретными наработками, с удовольствием почитаю.

"Конкретные наработки" делались для других целей, и для понимания их применимости нужно понять хотя бы частотный диапазон требуемого генератора и диапазон импедансов нагрузки в рабочем режиме. 

Совершенно не факт, что вообще надо сейчас связываться с лампой, тем более такой, для получения 500 ватт.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
22 часа назад, Velund сказал:

"Конкретные наработки" делались для других целей, и для понимания их применимости нужно понять хотя бы частотный диапазон требуемого генератора и диапазон импедансов нагрузки в рабочем режиме. 

Совершенно не факт, что вообще надо сейчас связываться с лампой, тем более такой, для получения 500 ватт.

13.56 МГц. При этом нагрузка дурной диод. Напряжение 500-1500 вольт.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Ну тогда стоит делать матчбокс под 50 ом (и в расчете на киловатт минимум) и на первые эксперименты "ангажировать" кого нибудь из знакомых радиолюбителей - владельцев усилителей похожих на ACOM 1000 или чего то подобного. ;) А уже потом, имея понимание чего и сколько надо - делать транзисторный генератор, референсных дизайнов хватает. Хотел пример прицепить - по pdf не пускает...

 

https://static6.arrow.com/aropdfconversion/801a3f72991155a441716c813d34d5b8e831043/ixysrfargs5b05da07218b8eb5f654346e481955c5b5ca9elementf85c494b-2b.pdf

 

Изменено пользователем Velund

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
47 минут назад, Velund сказал:

Ну тогда стоит делать матчбокс под 50 ом (и в расчете на киловатт минимум) и на первые эксперименты "ангажировать" кого нибудь из знакомых радиолюбителей - владельцев усилителей похожих на ACOM 1000 или чего то подобного. ;) А уже потом, имея понимание чего и сколько надо - делать транзисторный генератор, референсных дизайнов хватает. Хотел пример прицепить - по pdf не пускает

Ну, промышленных генераторов хватает. И в России они делаются. И на Ебее можно рискнуть. А согласующее на первых порах можно и рукопашное использовать... 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)
9 часов назад, ev_berlin сказал:

промышленных генераторов хватает.

Ну у каждого свой круг общения, мне куда проще подтащить какой нибудь ACOM от знакомых для теста, и трансивер взять с полным диапазоном 1.8-30 МГц на передачу. ;) И иметь возможность крутить плавно мощность от нуля до полной. Кому то проще позаимствовать промышленную железку.

А тратить деньги (и/или время) имеет смысл когда все понятно, и на то, что реально годится. Но согласующее придется сделать сначала, и если уж делать, то так, чтобы не переделывать, "рукопашное" согласующее устройство на киловаттные мощности - возможно, но требует небольшого понимания физики процесса. ;).

 

Изменено пользователем Velund

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)
2 часа назад, Velund сказал:

И иметь возможность крутить плавно мощность от нуля до полной. Кому то проще позаимствовать промышленную железку.

Мощность вернётся обратно и сожгёт усилитель. Или затормозит защиту на 10 ваттах. Газовый разряд - это не антенна. Использование лампы - вполне себе правильное, если есть некоторый навык.

Изменено пользователем mirs

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)
31.12.2019 в 15:58, Илья МГУ сказал:

Частота ШИМ звуковая, примерно 5 кГц. Можно поднять до 100 кГц, но стоит ли? Только транзистор будет греться. Ничего похожего на дуговой разряд я не заметил. Импульсы короткие, мгновенная мощность 3.5 кВт, можно ещё увеличить эдак до 10. Никакого фильтра на выходе у меня нет.

Источник вполне правильный. Примерно 350 вольт 10 ампер - в импульсе нормально даже для алюминия. 350 вольт 30 ампер ещё лучше. Если есть возможность крутить рукоятку частоты с сохранением средней мощности - это было бы совсем хорошо.

В паузах между импульсами разряд гаснет или нет?

Изменено пользователем mirs

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
4 часа назад, mirs сказал:

Источник вполне правильный. Примерно 350 вольт 10 ампер - в импульсе нормально даже для алюминия. 350 вольт 30 ампер ещё лучше. Если есть возможность крутить рукоятку частоты с сохранением средней мощности - это было бы совсем хорошо.

В паузах между импульсами разряд гаснет или нет?

Там дежурный разряд с маленьким током, 40 кОм балласт от 1100В. Повысить пиковый ток до 30А можно. Я делал 40, пришлось поменять транзистор. Пока не форсирую процесс, чтобы довести до ума всё остальное. Делов там немного, просто балласт надо уменьшить.

Транзисторный генератор делать не стану точно. Хотя бы потому, что с ламповым мне помогут, а с транзисторным некому. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
1 час назад, Илья МГУ сказал:

Там дежурный разряд с маленьким током, 40 кОм балласт от 1100В.

Это тоже совсем правильно.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти

  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу


×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.