Пескоструйный аппарат на атомном уровне
Если вы хотите удалить слой краски с металлической поверхности, вы можете использовать пескоструйный аппарат: бесчисленные песчинки разбиваются на поверхность, и то, что выходит, является чистым металлом. «Распыление» можно представить очень похожим образом — только намного меньше, в атомном масштабе. Поверхность облучается ионами, то есть заряженными атомами, что позволяет, например, удалить микроскопические загрязнения.
Если вы имеете дело с идеальными поверхностями, где все поверхностные атомы расположены точно в гладкой плоскости, установленные теоретические модели могут довольно легко предсказать эффекты ионной бомбардировки. Но на практике это бывает очень редко. Для сложных, шероховатых поверхностей сложно сказать, сколько материала будет удалено при напылении. Вычислительная модель, разработанная исследователями из TU Wien, теперь позволяет простым способом охарактеризовать шероховатость поверхности и, таким образом, правильно описать процесс распыления даже для более сложных образцов.
Если вам нужны насосы нмш, которые используются для вязких жидкостей, по ссылке вы сможете получить полную информацию.
Удаление или нанесение тонких слоев
«Распыление поверхностей ионной бомбардировкой — очень популярный и универсальный метод», — говорит профессор Фридрих Аумайр из Института прикладной физики Венского технического университета. «С одной стороны, его можно использовать для очень точного удаления материала, например, в полупроводниковой технологии, для создания идеально чистых поверхностей. С другой стороны, однако, его также можно использовать для выборочного испарения любого материала, который затем осаждается. на другой поверхности, например, для создания суперотражающих линз очков или покрытий из твердых материалов на специальных инструментах ». Чтобы использовать нужное количество материала в этом процессе, нужно очень подробно разбираться в процессе распыления.
То же самое относится и к исследованиям ядерного синтеза: в поисках чрезвычайно стойких материалов для внутренней стенки будущего термоядерного реактора необходимо иметь возможность рассчитать, сколько материала удаляется из камеры реактора при постоянной бомбардировке ионами высокой энергии. Это также послужило первоначальной мотивацией для этого исследования, которое финансировалось европейской исследовательской программой термоядерного синтеза EUROfusion, а также с участием коллег из Уппсальского университета, Центра Гельмгольца в Дрездене и Института физики плазмы Макса Планка в Грайфсвальде. Исследованные эффекты также важны в астрофизике, где поверхности горных пород, например, на Луне или на планете Меркурий, бомбардируются заряженными частицами солнечного ветра и, таким образом, размываются и изменяются в результате процессов распыления.
Важен только угол удара
«Количество материала, выбитого с поверхности образца в результате ионной бомбардировки, зависит от двух основных факторов, помимо энергии снаряда: угла, под которым ионы ударяются о поверхность, и шероховатости поверхности», — говорит Кристиан Купак, первый автор книги. текущее исследование. «Мы искали способ охарактеризовать шероховатость поверхности таким образом, чтобы можно было точно определить, сколько материала удаляется при напылении».
Шероховатость поверхности изменяет локальный угол столкновения частиц, а также возникают эффекты затенения: некоторые области поверхности вообще не подвергаются воздействию ионов. Кроме того, удаленный материал может быть повторно отложен в определенных местах, как и мусор в гористой местности. Это дополнительно снижает эффективность распыления.
Совсем иначе в Вене исследовали образцы шероховатой поверхности. Используя современные методы микроскопии высокого разрешения, сначала была проанализирована шероховатость образцов, затем они были подвергнуты бомбардировке ионами и результаты экспериментов были сопоставлены с модельными расчетами. «В конце концов, нам удалось определить единственный параметр, который очень надежно описывает процесс распыления», — говорит Кристиан Купак. «Это мера среднего наклона поверхности». Высота отдельных возвышенностей на неровной поверхности не играет существенной роли. Шероховатость в нанометровом масштабе имеет очень похожий эффект на шероховатость порядка миллиметров, при условии, что угловое распределение отдельных частей поверхности одинаково в обоих случаях. «Вопрос не в том, насколько высока средняя гора на поверхности,
Исследовательская группа TU Wien теперь будет использовать новый метод определения характеристик поверхности как в исследованиях термоядерного синтеза, так и в астрофизических исследованиях. В промышленных приложениях новый метод моделирования может обеспечить большую надежность и точность.
Короткий URL: https://nexusrus.com/?p=130916
Добавил: