دور uvc 222 172nm UV LED الیکٹران بیم کے بخارات آئن بیم اور میگنیٹران سپٹرنگ آئن بیم کا اصول

دور uvc 222 172nm UV LED الیکٹران بیم کے بخارات آئن بیم اور میگنیٹران سپٹرنگ آئن بیم کا اصول
9.3 آرک الیکٹران فلو

حالیہ برسوں میں، آرک ڈسچارج میں اعلی-توانائی، اعلی-کثافت والے آرک الیکٹران کے بہاؤ نے آئن چڑھانے کے عمل میں نمایاں کردار ادا کیا ہے، جیسے کہ ورک پیس کو گرم کرنا، ورک پیس کو صاف کرنا، آئنائزیشن اثرات کو بڑھانا، اور کوٹنگ جمع کرنا۔ ان پہلوؤں کا تعارف پچھلے ابواب میں کیا جا چکا ہے۔ یہ سیکشن آرک الیکٹران کے بہاؤ کی خصوصیات، جنریشن کے طریقوں، اور ایپلی کیشنز کا خلاصہ اور ترتیب دیتا ہے، جس سے قارئین آرک الیکٹران کے بہاؤ کو مکمل طور پر استعمال کرنے کی اہمیت کو سمجھ سکتے ہیں۔

9.3.1 آرک الیکٹران فلو کی خصوصیات اور جنریشن کے طریقے

1. آرک الیکٹران کے بہاؤ کی خصوصیات

آرک ڈسچارج سے پیدا ہونے والے آرک پلازما میں الیکٹران کے بہاؤ، آئن کے بہاؤ، اور اعلی-انرجی نیوٹرل ایٹموں کی کثافت گلو ڈسچارج سے بہت زیادہ ہے۔ کوٹنگ کی جگہ میں، زیادہ گیس آئن، دھاتی آئن، پرجوش ہائی-توانائی کے ایٹم، اور مختلف فعال گروپس ہوتے ہیں، جو جمع کرنے کے عمل کے حرارتی، صفائی اور کوٹنگ کے مراحل میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ آرک الیکٹران کے بہاؤ کی ایکشن شکل آئن بیم سے مختلف ہوتی ہے۔ یہ مکمل طور پر "بیم" میں تبدیل نہیں ہوتا ہے بلکہ زیادہ تر مختلف حالت میں ہوتا ہے، اس لیے اسے آرک الیکٹران فلو کہا جاتا ہے۔ چونکہ آرک الیکٹران کا بہاؤ انوڈ کی طرف بڑھتا ہے، جہاں کہیں بھی آرک پاور سپلائی کا مثبت قطب منسلک ہوتا ہے، آرک الیکٹران کا بہاؤ وہاں کی طرف جاتا ہے۔ انوڈ ورک پیس، معاون انوڈ، کروسیبل وغیرہ ہوسکتا ہے۔

2. آرک الیکٹران فلو پیدا کرنے کے طریقے

(1) آرک الیکٹران فلو کی گیس سورس جنریشن

ہولو کیتھوڈ آرک ڈسچارج اور گرم فلیمینٹ آرک ڈسچارج 50~70V کے آرک وولٹیج کے ساتھ، تقریباً 200A کے آرک کرنٹ حاصل کر سکتے ہیں۔

(2) قوس الیکٹران کے بہاؤ کی ٹھوس ماخذ جنریشن

کیتھوڈک آرک ذرائع، بشمول چھوٹے قوس کے ذرائع، کالم آرک ذرائع، مستطیل پلانر بڑے قوس کے ذرائع، وغیرہ۔ ہر کیتھوڈک آرک سورس ڈسچارج میں آرک کرنٹ 80~200A اور آرک وولٹیج 18~25V ہے۔ دونوں قسم کے آرک ڈسچارج پلازما میں اعلی-کثافت، کم-توانائی آرک الیکٹران کا بہاؤ گیس اور دھاتی کوٹنگ ایٹموں کے ساتھ شدید تصادم آئنائزیشن پیدا کر سکتا ہے، جس سے زیادہ گیس آئن، دھاتی آئن، مختلف اعلی-توانائی کے فعال ایٹم، اور فعال گروپوں میں اضافہ ہوتا ہے، جس سے شریک سرگرمیوں میں اضافہ ہوتا ہے۔

9.3.2 آرک الیکٹران فلو کی ایپلی کیشنز

1. گیس سورس آرک الیکٹران فلو کی ایپلی کیشنز

1) بالزرز کمپنی نے سب سے پہلے ہاٹ فلیمینٹ آرک آئن پلیٹنگ مشین ایجاد کی۔

انوڈ کی طرف اوپر سے نیچے تک گرم فلیمینٹ آرک گن کے ذریعے خارج ہونے والا آرک الیکٹران بہاؤ انوڈ کی پوزیشن اور برقی مقناطیسی کرنٹ کی مختلف حالتوں کو تبدیل کرکے ورک پیس کو گرم کرنے، صاف کرنے اور کوٹنگ کرنے کے پورے عمل کو کنٹرول کر سکتا ہے۔ اگرچہ یہ پلیٹنگ مشین اب کوٹنگ کے لیے استعمال نہیں ہوتی ہے، لیکن یہ اب بھی ورک پیس کو گرم کرنے اور بمباری کی صفائی کے لیے استعمال کی جاتی ہے۔

2) Hauzer کمپنی انوڈ کی پوزیشن کو تبدیل کرتی ہے۔

صرف الیکٹرک فیلڈ ایفیکٹس کا استعمال کرتے ہوئے، آرک الیکٹران کا بہاؤ انوڈ کی طرف حرکت کے دوران آرگون گیس کو آئنائز کرتا ہے تاکہ ورک پیس کی بمباری سے صفائی کے لیے اعلی-کثافت والے آرگن آئن کا بہاؤ پیدا ہو سکے۔ آئنائزنگ نائٹروجن گیس آرک آئن نائٹرائڈنگ کے لیے اعلی-کثافت نائٹروجن آئن کا بہاؤ پیدا کرتی ہے۔

3) ابتدائی طور پر، کھوکھلی کیتھوڈ گنیں صرف کھوکھلی کیتھوڈ آئن پلیٹنگ مشینوں میں استعمال ہوتی تھیں۔

Dalian Jingjing Technology Co., Ltd. نے ایک چھوٹی آرک سورس آئن پلیٹنگ مشین میں ایک کھوکھلی کیتھوڈ گن کو ورک پیس کے لیے بمباری کی صفائی کے ذریعہ کے طور پر نصب کیا، صفائی کے اچھے اثرات حاصل کیے اور ورک پیس کی سطح کی چمک کو بہتر بنایا۔

4) ڈاکٹر پینگ ہونگجیان نے ایک چھوٹی آرک سورس آئن پلیٹنگ مشین میں ایک کھوکھلی کیتھوڈ گن نصب کی

چھوٹے آرک ماخذ کے ساتھ کوٹنگ کرتے وقت، کھوکھلی کیتھوڈ گن کو بیک وقت چالو کیا جاتا ہے، اعلی-کثافت والے آرک الیکٹران کے بہاؤ کا استعمال کرتے ہوئے کوٹنگ کے ذرات کے ساتھ تصادم کے امکانات کو بڑھانے کے لیے، کوٹنگ کی ساخت کو بہتر بنایا جاتا ہے۔ شکل 9-10 کھوکھلی کیتھوڈ آرک الیکٹران کے بہاؤ کے ذریعہ کوٹنگ کے ڈھانچے کی جوہری قوت مائکروسکوپ کی تصاویر a) ہولو کیتھوڈ گن کرنٹ 0A b) ہولو کیتھوڈ گن کرنٹ 120A c) ہولو کیتھوڈ گن کرنٹ 140A d) کھوکھلی کیتھوڈ گن کرنٹ 140 اے جیسا کہ شکل 9-10 میں دیکھا گیا ہے، بڑھتے ہوئے کھوکھلے کیتھوڈ آرک کرنٹ کے ساتھ، کوٹنگ میں بڑے ذرات بتدریج کم ہوتے اور بہتر ہوتے ہیں، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ اعلی کثافت آرک الیکٹران کا بہاؤ کیتھوڈک آرک ذرائع سے ملمعوں کی ساخت کو بہتر بنا سکتا ہے۔

2. ٹھوس ماخذ آرک الیکٹران فلو کی ایپلی کیشنز

(1) آرک الیکٹران فلو بڑھا ہوا ورک پیس کلیننگ ٹیکنالوجی

آئن چڑھانے کے عمل میں، گلو ڈسچارج آرگن آئن کی صفائی عام طور پر ورک پیس کے لیے استعمال ہوتی ہے، لیکن گلو ڈسچارج سے آرگن آئن فلو کثافت کم ہوتی ہے۔ کیتھوڈک آرک سورس پلازما سے ٹائٹینیم آئنوں کو ورک پیس کو صاف کرنے کے لیے استعمال کرنے سے سطح پر بڑے ذرات پیدا ہو سکتے ہیں۔ ایک نئی ٹیکنالوجی سرد فیلڈ سے الیکٹران کے بہاؤ کا استعمال کرتے ہوئے سامنے آئی ہے-کیتھوڈک آرک ذرائع سے آرگون گیس کو آئنائز کرنے کے لیے حوصلہ افزائی آرک پلازما کا استعمال کرتے ہوئے، ورک پیس کی صفائی کے لیے کم-توانائی، اعلی-کثافت والے آرگون آئن پیدا کرتے ہیں۔ مختلف کیتھوڈ-انوڈ پوزیشن کے مماثلت برقی فیلڈز کو الیکٹران کے بہاؤ کو کسی بھی مطلوبہ اینوڈ پوزیشن پر لے جانے کی اجازت دیتے ہیں۔ کم-توانائی، زیادہ-کثافت والے آرگن آئن کے بہاؤ کے ساتھ بمباری کی صفائی اچھی صفائی کے اثرات اور ورک پیس کی سطح کی زیادہ چمک فراہم کرتی ہے۔ یہ اعلی-کثافت والے آرگن آئن کے بہاؤ کو حاصل کرنے کا سب سے آسان اور سب سے کم لاگت کا طریقہ ہے۔

(2) آرک الیکٹران فلو بڑھا ہوا میگنیٹران سپٹرنگ کوٹنگ کا عمل

میگنیٹران سپٹرنگ کوٹنگ ٹیکنالوجی کم پلازما کثافت کے ساتھ گلو ڈسچارج میں کام کرتی ہے، جس کے نتیجے میں کم جمع ہونے کی شرح، کم فلم-سبسٹریٹ آسنجن، کم دھاتی آئنائزیشن کی شرح، اور کم کوٹنگ پارٹیکل انرجی ہوتی ہے، جس سے کمپاؤنڈ فلموں کا حصول مشکل ہوتا ہے۔ حالیہ برسوں میں، میگنیٹران سپٹرنگ کوٹنگ کی سطح کو بڑھانے کے لیے میگنیٹران سپٹرنگ مشینوں میں کیتھوڈک آرک ذرائع کو ترتیب دے کر ایک نئی ٹیکنالوجی سامنے آئی ہے۔

ہائی-کثافت آرک الیکٹران کا بہاؤ آرگون گیس کو آئنائز کرتا ہے تاکہ ورک پیس کی بمباری کی صفائی کے لیے اعلی-کثافت والے آرگون آئن کا بہاؤ پیدا ہو، طویل-استعمال شدہ ٹائٹینیم آئن کی بمباری کی صفائی کی جگہ لے کر اور اعلی-آخری آرائشی مصنوعات کے لیے آرائشی اثرات کو بہتر بنایا جا سکے۔

ہائی-کثافت آرک الیکٹران کا بہاؤ آرگون گیس کو آئنائز کرتا ہے تاکہ ٹارگٹ سپٹرنگ کے لیے ہائی-کثافت آرگون آئن کا بہاؤ پیدا ہو، جمع ہونے کی شرح میں اضافہ ہو۔

میگنیٹران اسپٹرنگ ٹارگٹ کوٹنگ میں مماثل کیتھوڈک آرک ذرائع ورک پیس کی صفائی کے بعد میگنیٹران اسپٹرنگ اہداف کے ساتھ مل کر کوٹ کر سکتے ہیں، الائے فلموں اور ملٹی لیئر فلموں کو فعال کر سکتے ہیں۔

معاون جمع۔ کیتھوڈک آرک ذرائع کے ذریعہ کوٹنگ کی شرکت کے دوران، 100A سے زیادہ الیکٹران کا بہاؤ خارج ہونے والے کوٹنگ ایٹموں کی آئنائزیشن کی شرح کو بڑھاتا ہے، کمپاؤنڈ فلم کی تشکیل میں سہولت فراہم کرتا ہے۔ زیادہ دھاتی آئن ورک پیس تک پہنچتے ہیں، جس سے میگنیٹران سپٹرنگ جمع کرنے کی شرح میں اضافہ ہوتا ہے۔ باب 7 میں، پلاٹ کمپنی کی تیار کردہ کالمی کیتھوڈک آرک آئن پلیٹنگ مشین متعارف کرائی گئی تھی، جس کے درمیان میں کالمر میگنیٹران سپٹرنگ ٹارگٹ (اصل m411 ماڈل) کے طور پر کالمر کیتھوڈک آرک سورس نصب کیا گیا تھا۔ درمیانی میگنیٹران سپٹرنگ ٹارگٹ سیرامک ​​انسولیٹنگ اہداف کا استعمال کرتا ہے، جبکہ دروازے کے کالم آرک ذرائع مختلف اہداف استعمال کرتے ہیں۔ دو مختلف کالمی کوٹنگ کے ذرائع جامع سخت ملمع تیار کرنے کے لیے مل کر مل جاتے ہیں۔ دروازے کے کالم آرک ذرائع ہدف ٹیوبوں اور ورک پیس کو صاف کر سکتے ہیں اور کوٹنگ کے ذرائع کے طور پر کام کر سکتے ہیں، درمیانی کالم کے ہدف کے ساتھ بیک وقت کوٹنگ کے دوران درج ذیل اثرات فراہم کرتے ہیں:

زیادہ کثافت والے الیکٹران کے بہاؤ کا اخراج آرگن آئن کی کثافت کو بڑھاتا ہے، جمع کرنے کی شرح کو بڑھاتا ہے۔

ہائی-کثافت الیکٹران کا بہاؤ پھٹے ہوئے کوٹنگ کے ذرات کی آئنائزیشن کی شرح کو بڑھاتا ہے، جمع ہونے کی شرح کو بڑھاتا ہے اور جامع سخت کوٹنگز کے لیے 2μm/h حاصل کرتا ہے۔

اعلی آئنائزیشن کی شرح مختلف کوٹنگ ذرات کی سرگرمی کو بڑھاتی ہے، جامع سخت کوٹنگز کے رد عمل کو جمع کرنے میں سہولت فراہم کرتی ہے۔ میگنیٹران سپٹرنگ کوٹنگ کو بڑھانے کے لیے کیتھوڈک آرک سورس-خارج شدہ آرک الیکٹران کے بہاؤ کو استعمال کرنے کی یہ ایک بہترین مثال ہے۔

a) الیکٹران بیم ایواپوریشن آئن بیم اسسٹڈ ڈیپوزیشن

ب) میگنیٹران سپٹرنگ آئن بیم اسسٹڈ جمع

یہ معاون آئن بیم استعمال کرتے ہیں۔ آئن بیم کے ذریعے ہدف سے پھوٹنے والے فلمی ایٹم سبسٹریٹ پر جمع ہوتے ہیں، جبکہ بائیں طرف کا آئن ماخذ ورک پیس کو روشن کرتا ہے، جس سے بیک وقت پھٹنے والی کوٹنگ اور آئن بیم بمباری حاصل ہوتی ہے۔ فوائد میں شامل ہیں: پھٹنے والے ذرات میں اعلی-انرجی آئن بیم پھوٹنے سے زیادہ توانائی ہوتی ہے، جو سبسٹریٹ کو اچھی چپکتی ہے؛ دھاتی اور غیر دھاتی عناصر کے صوابدیدی امتزاج مختلف قسم کی فلموں کی اجازت دیتے ہیں۔ کوٹنگ کے دوران ہائی ویکیوم بہترین کارکردگی والی پتلی فلموں کے حق میں ہے۔

(3) روایتی میگنیٹران سپٹرنگ کوٹنگ کا طریقہ

روایتی میگنیٹران سپٹرنگ میں دھات کی آئنائزیشن کی شرح کم ہوتی ہے، جس سے کمپاؤنڈ فلموں کا رد عمل جمع کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔ اب، کوٹنگ کے معیار، فلم-سبسٹریٹ آسنجن، اور کوٹنگ کے ذرات کی آئنائزیشن کی شرح، جمع کرنے کی شرح میں اضافہ اور کمپاؤنڈ پتلی فلموں کو سہولت فراہم کرنے کے لیے میگنیٹران سپٹرنگ ٹارگٹ کوٹنگ کو آئن بیم کی مدد سے بمباری کے ساتھ ملایا گیا ہے۔ یہ ٹیکنالوجی مشینری، ایرو اسپیس، معلومات، فن تعمیر اور سجاوٹ کے شعبوں میں بڑے پیمانے پر لاگو ہوتی ہے۔ لمبی پٹی اینوڈ لیئر آئن ذرائع بڑے-ایریا پلانر پروڈکٹ کوٹنگ کے لیے زیادہ موزوں ہیں۔ بعض آپٹیکل ایپلی کیشنز میں، اس معاون ٹیکنالوجی کو یکجا کیا جا سکتا ہے۔172nm UV LEDیادور UVC 222سطح کو چالو کرنے کے لیے nm روشنی کے ذرائع، فلم کی کارکردگی کو مزید بڑھاتے ہیں۔

(4) آئن بیم اسسٹڈ ڈیپوزیشن ٹیکنالوجی کی ایپلی کیشنز

آئن بیم اسسٹڈ ڈیپوزیشن (IBAD) نے کامیابی کے ساتھ نئے مواد کی ترکیب کی ہے اور اعلی-کارکردگی کی پتلی فلمیں تیار کی ہیں، موصلیت کی فلموں میں ایپلی کیشنز تلاش کرنے، حفاظتی فلموں، آپٹیکل فلموں، الیکٹرانک آلات کے لیے لیزر مرر کوٹنگز، اور پہننے کے لیے-مزاحم، سنکنرن، ٹولز، مولڈ بیئرز{{2}۔

1) فلم کی کثافت کو بہتر بنانا

آئن بیم کی مدد سے جمع کرنے کا ابتدائی اطلاق برقی، مقناطیسی اور نظری خصوصیات کے لیے فعال پتلی فلموں میں تھا۔ کم-توانائی کے آئن ذرائع امدادی بمباری فراہم کرتے ہیں، عین مطابق آئن بیم کے ساتھ فلم کی ساخت اور کثافت کو کنٹرول کرتے ہیں۔ شکل 9-8 ظاہر کرتا ہے کہ آئن کی مدد سے جمع ہونے سے الیکٹران بیم کے بخارات کوٹنگ ڈھانچے کی کثافت بڑھ جاتی ہے۔ اعلی فلم کی کثافت پوروسیٹی کو کم کرتی ہے، آسنجن کو بہتر بناتی ہے، اور کم آپٹیکل بکھرنے کے ساتھ اعلی لیزر کو پہنچنے والے نقصان کے خلاف مزاحمت فراہم کرتی ہے۔ گہرے بالائے بنفشی آپٹیکل نظاموں میں، امتزاجدور UVC 222nm روشنی کے ذرائع مختصر طول موج پر فلم کے استحکام کو مزید بہتر بنا سکتے ہیں۔

2) Stoichiometric کمپوزیشن کے ساتھ فنکشنل پتلی فلمیں حاصل کرنا

عام آپٹیکل فلمیں آکسائیڈ فلمیں ہیں جیسے [مختلف آکسائیڈز]۔ کوٹنگ کے دوران ان آکسائیڈز کا براہ راست بخارات بننا آکسیجن کی کمی کا سبب بنتا ہے، جس سے آپٹیکل فلم کی کارکردگی متاثر ہوتی ہے۔ آکسیجن آئن بیم بڑھا ہوا جمع جمع کرنے کے دوران آکسیجن کے نقصان کی تلافی کرتا ہے، اعلی-معیار کی آپٹیکل فلمیں تیار کرتا ہے۔ بعض آپٹیکل ملعمع کاری کے لیے جن میں انتہائی پاکیزگی اور اینٹی بیکٹیریل خصوصیات کی ضرورت ہوتی ہے، معاون172nm UV LEDسطح کی جراثیم کشی اور ایکٹیویشن کے لیے متعارف کرایا جا سکتا ہے، آلودگی سے پاک فلموں کو یقینی بنا کر-۔

3) دھات حاصل کرنا-ڈوپڈ ڈائمنڈ-جیسے کاربن فلمیں (M-DLC)

ڈائمنڈ-جیسے کاربن (DLC) فلمیں زیادہ سختی، پہننے کی مزاحمت، اور سنکنرن مزاحمت کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہیں۔ کم-انرجی آئن بیم کی مدد سے جمع ہونے سے 5100HV تک سختی کے ساتھ DLC فلمیں بنتی ہیں۔ تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ دھاتی-ڈوپڈ DLC فلمیں جو آئن بیم کی مدد سے تیار ہوتی ہیں ان میں بہترین فلم-سبسٹریٹ آسنجن، انتہائی کم سطح کی کھردری، اور اعلی لباس مزاحمت ہوتی ہے۔

آئن بیم شعاع ریزی فلم کے جمع کے ساتھ ہم آہنگ ہوتی ہے، پورے عمل میں آئن امپلانٹیشن بڑھانے اور ترمیمی اثرات کو لاگو کرتی ہے، فلم-سبسٹریٹ آسنجن، ساخت کی شکل، فلم کا تناؤ، کثافت، اور ٹرانزیشن پرت کی ساخت اور خصوصیات کو بہتر بناتی ہے، اعلیٰ پتلی فلمیں پیدا کرتی ہے۔ طبی آلات کوٹنگ کے شعبوں میں، اس ٹیکنالوجی کے ساتھ مل کردور UVC 222nm جراثیم کش خصوصیات پہننے کے خلاف مزاحمت اور خود-ڈس انفیکشن دونوں افعال کے ساتھ سطحوں کو تیار کر سکتی ہیں۔