Демонстрационный зал

Значительный научно-технический потенциал кафедры «Плазменные энергетические установки» МГТУ им. Н.Э. Баумана в области ионно-плазменных технологий, ее лидирующее положение в исследованиях и разработке современного ионно-плазменного инструмента, в технологии ионно-плазменной модификации поверхности, в электроракетных и фотонных двигателях, в области плазменной медицины и систем термоядерного синтеза, а также сложившиеся международные связи, в том числе сотрудничество с ведущими научными и образовательными центрами Германии (Институт Макса Планка, Центр Гельмгольца, Институт физики плазмы, г. Юлих), Франции (Университет Бургундии), Колумбии (Университет де Сантандер), Бразилии (Университет Рио-де-Жанейро), Китая (Дайлянский университет), позволили с полным основанием принять решение о создании Научно-образовательного центра «Ионно-плазменные технологии». Использование научных результатов Центра, его экспериментального оборудования в формировании учебных курсов или разделов курсов лекций, в создании новых лабораторных практикумов, в разработке новых методических пособий входит в число важнейших задач деятельности Центра. Сотрудники Центра участвуют в реализации программ подготовки и повышения квалификации кадров в интересах промышленных предприятий. Предлагаемые программы позволят персоналу предприятий узнать о прорывных технологиях и способах их использования в промышленности, освоить новые технологические процессы, повысить свою квалификацию, что в конечном счете позволит вывести предприятие на новый качественный уровень производства и управления.

Экспериментальная установка для исследования параметров плазмы и изучения рабочих процессов в источниках и ускорителях низкотемпературной плазмы

Установка изготовлена на базе вакуумной камеры от вакуумного поста УВН-70 и оснащена современным откачным и измерительным оборудованием компаний Oerlikon Leybold Vacuum и MKS Instruments.

     demo-1     demo-2

Установка позволяет производить следующие исследования:

 

  • исследование процессов ионизации и взаимодействия частично замагниченной плазмы с электрическими и магнитными полями;
  • исследование процессов взаимодействия плазмы с поверхностью твердого тела, конденсация вещества из ионной и нейтральной фазы;
  • фокусировка ленточных и цилиндрических ионных пучков;
  • исследование процессов распыления поверхности твердых тел ионными пучками;
  • исследования расхождения ионных пучков;
  • определение энергетических характеристик ионных пучков;
  • отработка технологических процессов с новыми источниками плазмы;
  • исследование процессов формирования покрытий комбинированными методами;
  • исследование и испытание источников плазмы новых конструкций и схем;

Технические характеристики:

 

Размеры вакуумной камеры, мм

 

D700х700

 

Предельное остаточное давление в вакуумной камере, торр/Па

 

1·10-6/ 1,33·10-4

 

Время достижения давления 10 Па

 

4

 

Время достижения давления 1·10-2 Па, мин

 

10

 

Количество магнетронных распылительных систем

 

2

 

Ток магнетронного разряда, А

 

2 – 10

 

Количество ускорителей с анодным слоем

 

1

 

Ток разряда ионного источника, А

 

0,1 – 2,8

 

Напряжение разряда ионного источника, В

 

300 – 3000

 

Потенциал смещения подложки, В

 

20 – 1350

 

Ток смещения подложек, А

 

0,5 – 7

 

Число каналов газонапуска, шт 4

 

 

При необходимости установка оснащается зондовой системой диагностики плазмы Hiden Analytical ESPIon, монохроматором-спектрографом SOL Instruments MS7504i, спектрометром Ocean Optics USB4000, масс-спектрометром MKS Instruments HPQ3.

Экспериментальная установка для исследования физических процессов в вакуумно-дуговом разряде, синтеза калиброванных нано- и микро-порошков, нанесения упрочняющих и износостойких покрытий

Экспериментальная установка предназначена для исследований физических процессов в катодном пятне вакуумного дугового испарителя, процессов формирования покрытий на металлических и диэлектрических подложках, процессов генерации нано- и микро порошков, нанесения упрочняющих и износостойких покрытий, испытания и отработки новых вакуумно-дуговых испарителей, отработки технологии нанесения различных покрытий методом вакуумно-дугового испарения.

     

Установка позволяет производить следующие исследования:

 

  • исследование процессов в катодном пятне и эрозии катода;
  • процессов генерации плазмы и ускорения ионов в катодном пятне;
  • процессов генерации капельной фазы;
  • конденсации вещества из высокоэнергетичного потока сильноионизированной металлической плазмы на поверхности подложек и в объеме плазмы;
  • отработка технологических процессов с новыми источниками плазмы;
  • синтез металлокерамических, 2D и 3D наноструктурированных покрытий. Возможные варианты покрытий – TiN, TiC, TiN/Ti/TiC, TiAlN, AlTiCrN, TiO2, ZrO2, Cr;
  • синтез алмазоподобных покрытий; синтез нанокомпозитных покрытий типа TiAlN/Si3N4 и др (металлы, оксиды, нитриды, карбиды и их композиции);
  • синтез калиброванных нано- и микропорошков, сепарация капельной фазы;
  • скоростная видеосъемка движения катодного пятна;
  • исследования углового распределения потоков вещества;
  • исследования дисперсного состава капельной фазы.

Технические характеристики:

 

Размеры вакуумной камеры, мм

 

D700х500

 

Предельное остаточное давление в вакуумной камере, торр/Па

 

1·10-6/ 1,33·10-4

 

Время достижения давления 10 Па, мин

 

4

 

Время достижения давления 1·10-2 Па, мин

 

8

 

Количество дуговых испарителей

 

2

 

Ток дугового разряда, А

 

60 – 220

 

Количество ионных источников

 

1

 

Ток разряда ионного источника, А

 

0,1 – 2,8

 

Напряжение разряда ионного источника, В

 

300 – 3000

 

Потенциал смещения подложки, В

 

100 – 1350

 

Ток смещения подложек, А

 

0,5 – 7

 

Число каналов газонапуска, шт до 4

 

 

Экспериментальная установка для исследования процессов объемной ионной имплантации и процессов плазменно-стимулированной термодиффузии

Установка предназначена для исследования процессов модификации поверхности твёрдого тела потоками плазмы с энергиями от 0,5 до 40 кэВ. Установка позволяет совместить в одном технологическом цикле и в одном объёме три технологии: плазменно-стимулированная термодиффузия, плазмохимическая модификация поверхности в ВЧ разряде и трехмерная иммерсионная ионная имплантация. Технологический процесс может включать азотирование, карбидизацию, нитроцементирование. Для модификации поверхности деталей в вакуумной камере формируется особый вид импульсного высоковольтного разряда. При этом высокоэнергетичные ионы бомбардируют поверхность детали. Энергии ионов достаточно для внедрения, диффузии вглубь материала и формирования фаз внедрения, тугоплавких соединений с азотом или углеродом и так же для образования огромного количества дефектов кристаллической решетки, что приводит к существенному изменению механических свойств.

     

Установка обеспечивает возможность проведения следующих исследований:

 

  • физика диффузионного взаимодействия и процессов имплантации высокоэнергетических ионов в кристаллическую решетку твёрдого тела;
  • отработка технологических процессов с новыми источниками плазмы; получение материалов с новыми свойствами, получение сверхтвердых материалов;
  • упрочнение и модификация поверхности деталей особого назначения, обработка прецизионных узлов трения и деталей сложной формы;

Технические характеристики:

 

Размеры вакуумной камеры, мм

 

D500х600

 

Предельное остаточное давление в вакуумной камере, торр/Па

 

1·10-6/ 1,33·10-4

 

Время достижения давления 10 Па, мин

 

2

 

Время достижения давления 1·10-2 Па, мин

 

7

 

Рабочее давление, Па

 

0,1 – 10

 

Амплитудное  напряжение импульса катодного смещения, кВ

 

5 – 40

 

Длительность импульса, мс

 

0,05 – 3

 

Ток разряда, А

 

3

 

Частота следования импульсов, Гц

 

25

 

Число каналов газонапуска, шт до 4

Экспериментальная установка для синтеза многослойных наноструктурированных покрытий методом магнетронного распыления с ионным ассистированием

В состав установки входят 4 модуля магнетронных распылительных систем, которые позволяют одновременно получать слои из 4 различных материалов, в том числе в среде реактивных газов, на подложках размером 100 мм х 100 мм. Совмещенные с ними 4 ионных источника позволяют производить ионное ассистирование во время нанесения покрытия, обеспечивая высокое совершенство структуры и гладкие границы слоев. Газовый состав атмосферы внутри камеры в процессе работы непрерывно контролируется с помощью масс- спектрометра.

  

Установка позволяет исследовать и наносить следующие покрытия:

 

  • износостойкие покрытия сложного состава (TiAlN/Ti, TiN/Ti/TiC, TiCN и др.);
  • тонкие фольги из многослойных наноструктур для проведения сварки сверхтонких материалов без специальных приспособлений (например Ti/Al);
  • многослойные селективные оптические покрытия на основе оксидов и нитридов металлов;
  • покрытия, работающие в различных диапазонах радиочастотного спектра электромагнитного излучения (отражающие и поглощающие покрытия);
  • многослойные теплоизоляционные покрытия с пониженной излучательной способностью для элементов ЭВТИ

Технические характеристики:

 

Размеры вакуумной камеры, мм

 

D500х600

 

Предельное остаточное давление в вакуумной камере, торр/Па

 

1·10-6/ 1,33·10-4

 

Время достижения давления 10 Па, мин

 

4

 

Время достижения давления 1·10-2 Па, мин

 

7

 

Количество магнетронных распылительных систем

 

2

 

Напряжение магнетронного разряда, В

 

300 – 800

 

Ток магнетронного разряда, А

 

2 – 10

 

Количество ионных источников с анодным слоем

 

1

 

Ток разряда ионного источника, А

 

0,1 – 2,8

 

Напряжение разряда ионного источника, В

 

300 – 3000

 

Потенциал подложки, В

 

100 – 1350

 

Ток смещения подложек, А

 

0,5 – 7

 

Число каналов газонапуска до 4