Вакуумный электронно-ионно-плазменный стенд (ВЭИПС) для проведения in situ синхротронного мониторинга процессов при синтезе функциональных покрытий на поверхности материалов и изделий методами пучково-плазменной инженерии


Денисов В.В., Коваль Н.Н., Ратахин Н.Н., Шмаков А.Н., Тересов А.Д., Островерхов Е.В., Ковальский С.С., Игнатов Д.Ю., Денисова Ю.А., Леонов А.А., Савчук М.В., Егоров А.О., Яковлев В.В. и др.

Технические характеристики вакуумной камеры

  • Габаритные размеры вакуумной камеры (Д х Ш х В) 750 х 750 х 750 мм
  • Внутренний диаметр вакуумной камеры - 450 мм, масса – 250 кг
  • 6 фланцев для установки электрофизических устройств
  • Предельное давление остаточного газа не выше 1·10-3 Па
  • Охлаждение вакуумной камеры ‒ водяное, не более 0,5 м3
  • 6-ти координатный манипулятор системы позиционирования образцов
  • Окна для ввода и вывода синхротронного излучения

Типы устанавливаемых функциональных устройств

  • Оригинальные генераторы газовой плазмы
  • Совершенные вакуумно-дуговые и магнетронные распылительные системы
  • Источники электронных и ионных пучков с уникальными параметрами
  • Другие новые электрофизические устройства для модификации поверхности
  • Возможность сочетания вышеперечисленных устройств в едином вакуумном технологическом цикле

Фото установки ВЭИПС для исследования процессов фазообразования при синтезе покрытий (слева) и полный набор рентгенограмм образца YAlO (покрытие)/ВК-8 (подложка) в процессе синтеза покрытия (справа), полученный с использованием синхротронного излучения.

Область возможного применения

Исследования в области электронно-ионно-плазменного инжиниринга поверхности конструкционных и функциональных материалов, включая разработку многослойных, композиционных, градиентных и износостойких покрытий; определение механизмов синтеза заранее заданных структур поверхности.

Возможный технический и (или) экономический эффект от внедрения

Техническим результатом разработки является кратное (от нескольких лет до нескольких месяцев) снижение срока разработки и внедрения технологий модификации поверхности с требуемым комплексом свойств на поверхности конструкционных и инструментальных материалов, предназначенных, в том числе, для работы в экстремальных условиях.

Степень готовности разработки к практическому применению

Апробирована и используется с 2023 года в составе канала №6 источника СИ «ВЭПП-3» (ИЯФ СО РАН) для проведения поисковых и прикладных исследований в области создания новых электронно-ионно-плазменных технологий модификации поверхности.

Сравнительная характеристика с известными разработками.

Не имеет аналогов в России. По количеству комбинированных методов электронно-ионно-плазменной инженерии поверхности, которые могут использоваться для модификации поверхности, опережает мировые аналоги. Позволяет существенно сокращать сроки разработки новых технологических процессов инженерии поверхности.

Результат получен при финансовой поддержке Российской Федерации в лице Министерства науки и высшего образования, проект № 075-15-2021-1348 «In situ методы синхротронных исследований многослойных функциональных структур с уникальными параметрами и свойствами, созданных пучково-плазменной инженерией поверхности».

Разработка сотрудников НИЦ ТЦК , ЛППИП , ЛПЭЭ , ЛВЭ , ЛПЭ , ЛПИ