RU191445U1 - Модуль для электронно-лучевого изготовления отверстий в технической керамике - Google Patents
Модуль для электронно-лучевого изготовления отверстий в технической керамике Download PDFInfo
- Publication number
- RU191445U1 RU191445U1 RU2019116160U RU2019116160U RU191445U1 RU 191445 U1 RU191445 U1 RU 191445U1 RU 2019116160 U RU2019116160 U RU 2019116160U RU 2019116160 U RU2019116160 U RU 2019116160U RU 191445 U1 RU191445 U1 RU 191445U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electron beam
- holes
- module
- ceramic
- hole
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области выполнения отверстий при помощи электронного пучка в деталях из тугоплавкой технической керамики и может быть применена при разработке фильтрующих устройств и использована в электроннолучевой и плазмохимической технологии при изготовлении керамических масок в машиностроении, микроэлектронике и других областях промышленности.Сущность полезной модели заключается в том, что в известном модуле, содержащем источник электронов, размещенный на фланце вакуумной камеры, и держатель для керамической мишени, над поверхностью мишени вплотную к ней установлена диафрагма из графита с отверстием, соосным с электронным пучком, при этом диаметр отверстия D и диаметр электронного пучка d связаны соотношением d<D<1.2d.Обеспечение приведенной совокупности признаков позволяет достичь цели полезной модели, а именно повысить точность изготовления отверстий в керамическом материале.Сущность полезной модели иллюстрируется чертежом (см. Фиг).
Description
Полезная модель относится к области выполнения отверстий при помощи электронного пучка в деталях из тугоплавкой технической керамики и может быть применена при разработке фильтрующих устройств и использована в электроннолучевой и плазмохимической технологии при изготовлении керамических масок в машиностроении, микроэлектронике и других областях промышленности.
Известен модуль для электронно-лучевой обработки и в том числе сверления отверстий, описанный в способе термической обработки заготовок электронным пучком и газом [1]. Модуль состоит из генератора вневакуумного электронного пучка, сопла для подачи сжатого газа на обрабатываемую заготовку. Обработка заготовки осуществляется электронным пучком при атмосферном давлении. Сжатый газ (кислород), подается на область воздействия электронного пучка и служит для дополнительного окисления материала и повышения скорости изготовления отверстия. Недостатки данного модуля заключаются в низкой локализации места обработки за счет значительного расширения электронного пучка при выводе его в атмосферу. Кроме того для обеспечения функционирования модуля необходимо поддержание работоспособности технически сложной системы вывода электронного пучка в атмосферу, содержащей, как правило, несколько независимых частей, откачиваемых отдельными вакуумными насосами, сложную систему электропитания электронной пушки и необходимость принятия мер по защите персонала от рентгеновского излучения, неизбежно возникающего при торможении ускоренного электронного пучка в заготовке.
Известен модуль, описанный в способе лазерной пробивки отверстий [2]. Модуль включает в себя лазерную систему, оптико-механическую систему направления и фокусировки излучения, а обрабатываемый образец покрыт тонким слоем проводящего материала. Недостатком этого модуля является ограниченность материалов пригодных для сверления. Он применим для изготовления отверстий в диэлектриках покрытых медью (печатных плат) и не применим для высокотемпературной технической керамики.
Известен также модуль, описанный в устройстве для электронно-лучевого сверления [3]. Модуль включает в себя камеру для приема и удержания заготовки; электронно-лучевую пушку, прикрепленную к камере. Недостаток такого модуля заключается в размытии области теплового воздействия на обрабатываемую заготовку, что является следствием близкого к гауссовому радиального распределения мощности в электронном пучке. Это приводит к снижению качества изготавливаемых отверстий вследствие образования наплывов на входе отверстия. Кроме того модуль неприменим для изготовления отверстий в материалах непроводящих электрический ток, таких как стекло и керамика, вследствие зарядки поверхности электронами пучка и невозможности локализации теплового воздействия.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является модуль, описанный в работе [4]. Модуль г включает в себя источник электронов, размещенный на фланце вакуумной камеры и держатель для керамической мишени. Недостатком такого модуля также является существенное размытие области теплового воздействия на обрабатываемую керамику, что также приводит к снижению качества изготавливаемых отверстий вследствие образования наплывов на входе отверстия.
Цель настоящей полезной модели заключается в повышении точности изготовления отверстий в керамическом материале.
Указанный результат достигается тем, что в известном модуле, содержащем источник электронов, размещенный на фланце вакуумной камеры и держатель для керамической мишени, над поверхностью мишени вплотную к ней установлена диафрагма из графита с отверстием соосным с электронным пучком, при этом диаметр отверстия D и диаметр электронного пучка d связаны соотношением d<D<1.2d.
Применение диафрагмы позволяет повысить точность изготовления отверстий за счет ограничения попадания электронов, находящихся в периферийной области электронного пучка. Кроме того плотное прилегание керамической диафрагмы к керамической мишени не позволяет испаренному материалу мишени конденсироваться на входе в отверстие, что ограничивает образование наплывов. Указанные соотношения диаметров важны для достижения цели. При диаметре отверстия в диафрагме меньше диаметра пучка происходит нагрев стенок диафрагмы, что снижает эффективность передачи мощности пучка к поверхности детали и приводит к разрушению самой диафрагмы за счет бомбардировки электронами пучка и, в конечном счете, к снижению точности изготовления отверстий. В случае, если диаметр отверстия в диафрагме более 1,2 диаметра пучка, происходит формирование наплыва на входе отверстия, что снижает его качество и точность. Выбор графита в качестве материала диафрагмы обусловлен его температуростойкостью, поскольку температура плавления керамик может достигать 2500°С, то материал диафрагмы должен быть более температуростоек, а таким условиям в наибольшей степени удовлетворяет графит.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, представленным на Фиг. Электронный источник с плазменным катодом 1, установлен на верхнем фланце вакуумной камеры 2. Керамический образец 3 закреплен внутри вакуумной камеры с помощью держателя 4. На пути электронного пучка соосно с ним и вплотную к керамической мишени размещена диафрагма из графита 5 с отверстием для прохождения электронного пучка. Диаметр отверстия в диафрагме равен диаметру пучка.
Пример реализации. Для испытаний модуля была взята прямоугольная пластина из керамики на основе оксида алюминия (ВК94-1) с размерами 50×50×5 мм. Пластина была установлена в держателе и помещена в вакуумную камеру. Для откачки камеры использовался форвакуумный насос марки BocEdwards Е2М80. Давление в вакуумной камере поддерживалось на уровне 10-12 Па. Для формирования электронного пучка использовался источник электронов с плазменным катодом позволяющий получать электронный пучок с плотностью мощности до 105 Вт/см2 и энергией электронов до 20 кВ. Источник электронов располагался на верхнем фланце вакуумной камеры. Над поверхностью керамики вплотную к ней располагалась графитовая диафрагма, представляющая собой прямоугольную пластину с размерами 50×50×5 мм с отверстием в средней части. Диаметр отверстия был согласован с заранее измеренным диаметром пучка и составлял 1 мм. Электронный пучок направлялся на отверстие в диафрагме и производил сверление отверстия в находящейся за диафрагмой керамике. В результате использования модуля было изготовлено сквозное отверстие в керамике диаметром 1 мм. На выходе отверстия отсутствовали наплывы из расплавленного материала, что говорит о хорошем качестве отверстия и точности его изготовления. Для сравнения было осуществлено сверление отверстия в идентичном образце керамики без использования диафрагмы. Экспериментально было обнаружено, что модуль, взятый за прототип, не позволяет изготовить отверстие в керамике точно заданного диаметра и без наплыва на его выходе.
Таким образом, предлагаемый модуль позволяет повысить точность изготовления отверстий в керамическом материале.
Использованные источники
1. Пат. ЕР 2322309 В1. МПК B23K 15/10, B23K 15/08, H01J 37/31. Methods of and devices for thermal processing of workpieces with an electron beam and gas / Friedrich Wilhelm Bach, Alexander Beniyash, Thomas Hassel, Rudolf Konya, Nils Murray, Wilfried Ruchay; заявитель и патентообладатель - Wilfried Ruchay. - №EP 20100014478; заявл. 11.11.2010, опубл. 02.11.2016.
2. Пат. РФ №1718487, МПК B23K 26/00. Способ пробивки микроотверстий лазерным импульсным излучением / Абрамов Д.В., Прокошев В.Г., Хорьков К.С; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» (ВлГУ). - №2011152292/02; заявл. 22.12.2011, опубл. 10.09.2013 Бюл. №25
3. Патент US 4484058 A, МПК B23K 15/085. Electron beam hole drilling apparatus / Curtiss G. Howard, Lester W. Jordan, Chester E. Yaworsky, Frank L. Zampino; заявитель и патентообладатель United Technologies Corp. Hartford, Conn. - №3616654 заявл. 25.03.1982, опубл. 20.11.1984.
4. А.В. Медовник, В.А. Бурдовицин, А.С. Климов, Е.М. Окс / Электронно-лучевая обработка керамики // Физика и химия обработки материалов. - 2010. - №3. - С. 39-44
Claims (1)
- Модуль для электронно-лучевого изготовления отверстий в технической керамике, содержащий вакуумную камеру, источник электронов, размещенный на фланце вакуумной камеры, и держатель для керамической мишени, отличающийся тем, что он снабжен диафрагмой, выполненной из графита и с отверстием, соосным с электронным пучком, причем d<D<1.2d, где d - диаметр электронного пучка, D – диаметр отверстия диафрагмы, и с возможностью установки над поверхностью мишени вплотную к ней.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019116160U RU191445U1 (ru) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | Модуль для электронно-лучевого изготовления отверстий в технической керамике |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019116160U RU191445U1 (ru) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | Модуль для электронно-лучевого изготовления отверстий в технической керамике |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU191445U1 true RU191445U1 (ru) | 2019-08-06 |
Family
ID=67586046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019116160U RU191445U1 (ru) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | Модуль для электронно-лучевого изготовления отверстий в технической керамике |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU191445U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4484058A (en) * | 1982-03-25 | 1984-11-20 | United Technologies Corporation | Electron beam hole drilling apparatus |
RU2492036C1 (ru) * | 2011-12-22 | 2013-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Способ пробивки микроотверстий лазерным импульсным излучением |
RU2510744C1 (ru) * | 2012-11-12 | 2014-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток") | Установка для электронно-лучевой сварки |
EP2322309B1 (de) * | 2009-11-13 | 2016-11-02 | Wilfried Ruchay | Verfahren und Vorrichtungen zum thermischen Bearbeiten von Werkstoffen mit einem Elektronenstrahl und Gas |
-
2019
- 2019-05-24 RU RU2019116160U patent/RU191445U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4484058A (en) * | 1982-03-25 | 1984-11-20 | United Technologies Corporation | Electron beam hole drilling apparatus |
EP2322309B1 (de) * | 2009-11-13 | 2016-11-02 | Wilfried Ruchay | Verfahren und Vorrichtungen zum thermischen Bearbeiten von Werkstoffen mit einem Elektronenstrahl und Gas |
RU2492036C1 (ru) * | 2011-12-22 | 2013-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Способ пробивки микроотверстий лазерным импульсным излучением |
RU2510744C1 (ru) * | 2012-11-12 | 2014-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток") | Установка для электронно-лучевой сварки |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
А.В.МЕДОВНИК И ДР. Электронно-лучевая обработка керамики. Физика и химия обработки материалов, 2010, N3, с.39-44. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2557078C2 (ru) | Устройство генерирования электронного луча | |
JP2828247B2 (ja) | イオンビーム発生装置 | |
US7327089B2 (en) | Beam plasma source | |
US4714860A (en) | Ion beam generating apparatus | |
WO2016017661A1 (ja) | イオンミリング装置、イオン源およびイオンミリング方法 | |
US20070026160A1 (en) | Apparatus and method utilizing high power density electron beam for generating pulsed stream of ablation plasma | |
JPS629188B2 (ru) | ||
JPS6020440A (ja) | イオンビ−ム加工装置 | |
Hershcovitch | A plasma window for transmission of particle beams and radiation from vacuum to atmosphere for various applications | |
JP6214880B2 (ja) | レーザイオン源及び重粒子線治療装置 | |
RU191445U1 (ru) | Модуль для электронно-лучевого изготовления отверстий в технической керамике | |
US20170221677A1 (en) | Ion milling device and ion milling method | |
US9773646B2 (en) | Plasma ion source and charged particle beam apparatus | |
US8638034B2 (en) | Multi-micro hollow cathode light source and atomic absorption sepctrometer | |
JPH01108374A (ja) | 陰極スパツタリング装置 | |
JP2014207131A (ja) | レーザイオン源、イオン加速器及び重粒子線治療装置 | |
US20100230276A1 (en) | Device and method for thin film deposition using a vacuum arc in an enclosed cathode-anode assembly | |
RU178158U1 (ru) | Устройство для электронно-лучевой резки хрупких листовых неметаллических материалов | |
US3138736A (en) | Electron beam generator system | |
Rahman et al. | Carbon multicharged ion generation from laser-spark ion source | |
JP2018022701A (ja) | イオンガン及びイオンミリング装置、イオンミリング方法 | |
Miyazawa et al. | Acceleration of multicharged heavy ions in IPCR (Riken) ordinary 160 cm cyclotron | |
JP7179661B2 (ja) | ガスクラスターイオンビーム装置、分析装置 | |
WO2022244149A1 (ja) | イオンミリング装置 | |
JP2018049842A (ja) | イオンガン及びイオンミリング装置、イオンミリング方法 |