การพัฒนาการเคลือบฟิล์มบางด้วยวิธีสปัตเตอริง

Abstract

โครงการวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์หลักคือ เพื่อศึกษาหลักการทำงาน และเทคนิคในการออกแบบและสร้างเครื่องเคลือบฟิล์มบางด้วยวิธีสปัตเตอริง แบบดีซีแมกนีตอน ซึ่งมีขั้นตอนการศึกษาคือการออกแบบและสร้างระบบเคลือบ การทดสอบระบบเคลือบและการทดสอบการเคลือบฟิล์มบาง ซึ่งมีผลการศึกษาดังนี้ ระบบเคลือบที่ออกแบบและสร้างขึ้นมีส่วนประกอบสำคัญคือ ระบบสูญญากาศ ภาชนะสูญญากาศ คาโทดและเป้าสารเคลือบ ระบบน้ำหล่อเย้น ระบบจ่ายไฟฟ้าและระบบป้อนแก๊สภาชนะสูญญากาศทำจากเหล็กกล้าสเตนเลสหนา 3.0 มิลลิเมตร รูปทรงกระบอกมีปริมาตรประมาณ 9.14 ลิตร คาโทดมีพื้นที่เป้าสารเคลือบแผ่นกลมขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 7.6 เซนติเมตร พร้อมคาโทดชีลด์ ติดตั้งแม่เหล็กไว้ด้านหลังเป้าสารเคลือบและมีความเข้มสนามแม่เหล็กบนผิวเป้าสารเคลือบประมาณ 370 เกาส์ ระบบน้ำหล่อเย็นใช้หล่อเย็นคาโทด เป้าสารเคลือบและส่วนบนของเพลตวาล์วของเครื่องสูบแพร่ไอ ระบบจ่ายไฟฟ้าเป็นระบบแปลงไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูง แบบฟลูเวฟ สามารถปรับโวลต์เตจ ช่วง 0-450 โวลต์ กระแสไฟฟ้าคงที่ ที่ 0-2 แอมป์ ระบบป้อนแก๊สควบคุมด้วยวาล์วเปิด-ปิด และวาล์วรูเข็มทำหน้าที่เปิด-ปิด และควบคุมปริมาณแก๊สที่เข้าสู่ระบบติดตั้งอยู่ที่แผ่นปิดบน และมีท่อนำแก๊สต่อเข้ากับคาโทดชีลด์ จากการทดสอบระบบเคลือบพบว่าระบบเคลือบสามารถทำความดันภายในภาชนะสุญญากาศได้ต่ำสุด 8.0x10 -6 มิลลิบาร์ ในเวลา 60 นาที เมื่อทดสอบการเคลือบโดยใช้ไททาเนียมและทองแดงเคลือบบนกระจกสไลด์ พบว่าขณะเคลือบสีคาโทดโกลว์ของไททาเนียมจะมีสีเป็นสีฟ้าขาวส่วนทองแดงจะเป้นสีฟ้าอมเขียว ฟิล์มที่ได้เมื่อสังเกตด้วยสายตาพบว่า มีสีที่แวววาวของสารเคลือบและไม่ปรากฎสภาพหมองคล้ำของฟิล์มโลหะเหล่านี้ และเมื่อทดลองการยึดติดของฟิล์มบางโดยการเช็ดถูด้วยนิ้วมือ ขูดด้วยเล็บ พบว่าไม่สามารถทำให้ฟิล์มบางที่ได้หลุดออก และเมื่อปล่อยทิ้งไว้ในอากาศพบว่าจะมีการเกิดออกไซด์เฉพาะฟิล์มบางทองแดงเท่านั้นส่วนฟิลืมบางของไททาเนียมจะยังคงสภาพเหมือนเดิม