Anotace přednášek LŠVT 2015 Česká vakuová společnost Téma: Plazmové technologie a procesy Hotel Racek, Úštěk, 1 4. června 2015 1) Úvod do plasmochemie Lenka Zajíčková, Ústav fyzikální elektroniky, PřF Masarykovy Univerzity, Brno E-mail: lenkaz@physics.muni.cz Přednáška shrne základní vlastnosti nízkoteplotního laboratorního plazmatu a představí typy výbojů, které jsou využívány pro plazmochemickou depozice z plynné fáze (plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD). Možnosti PECVD technologie pak budou demonstrovány na příkladu depozice diamantových vrstev, tvrdých amorfních uhlíkových vrstev (diamond like carbon, DLC), vrstev na bázi křemíku (amorfní křemík, oxid nebo nitrid křemíku) a polymerů s bioaktivními funkčními skupinami. Kromě výběru prekurzoru a depozičních podmínek pro jednotlivé typy materiálů bude věnována pozornost i pochopení procesů v plynné fázi (homogenní reakce) a procesů souvisejících s růstem vrstvy (heterogenní reakce, vliv iontů dopadajících na substrát). Budou diskutovány i konkrétní aplikace, v nichž se PECVD výše zmíněných materiálů významně uplatňuje. 2) Generování plazmatu za sníženého tlaku Pavel Kudrna, Matematicko-fyzikální fakulta, Karlova Univerzita v Praze Email: Pavel.Kudrna@mff.cuni.cz Rozdělení zdrojů plazmatu - bez magnetického pole a s magnetickým polem, dále podle napájení na stejnosměrné, střídavé popř. vysokofrekvenční nebo i laserové, podle způsobu provozu pulsní či kontinuálně pracující a potom generování aktivního plazmatu a plazma dohasínající. Doutnavý výboj. Výboj s dutou katodou. Plazmatická tryska. Rovinný a válcový magnetron. Dohasínající plazma ve stacionárním a proudícím prostředí. Kapacitně a induktivně buzené plazma. Mikrovlnné rezonátory jako zdroje plazmatu, surfatron. Plazma buzené laserovým pulsem. Hallův plazmový motor. Vakuový oblouk se žhavenou katodou.
3) Depozice plazmových polymerů A. Choukourov, O. Kylian, H. Biederman, Matematicko-fyzikální fakulta, Karlova Univerzita v Praze Email: Hynek.Biederman@mff.cuni.cz Šíře materiálů, které je možné nanášet pomocí technologií založených na nerovnovážném plazmatu, je velmi rozsáhlá a zahrnuje jak kovy, či oxidy kovů, tak v neposlední řadě i tzv. plazmové polymery. Termín plazmový polymer označuje materiál, který vzniká jako výsledek průchodu organických plynů nebo par plazmatem. Na rozdíl od klasických polymerů, které obsahují pravidelně se opakující monomerní jednotky, mají plazmové polymery velmi neuspořádanou strukturu, přičemž jednotlivé řetězce jsou velmi krátké, náhodně rozvětvené a ukončené, a vykazují vyšší stupeň zesíťování. Výsledné vlastnosti deponovaných vrstev závisí na mnoha faktorech, jako je například použitý výchozí monomer, tlak, výkon a vzdálenost substrátu od aktivního plazmatu atd. Toto činí přípravu plazmových polymerů relativně složitým procesem. Na druhou stranu velká flexibilita plazmové polymerace dovoluje měnit vlastnosti deponovaných vrstev (chemické složení, morfologie, smáčivost, mechanické vlastnosti atd.) v širokém rozsahu a umožňuje přípravu materiálů s vlastnostmi, které jsou jen velmi obtížně dosažitelné klasickými způsoby polymerace. Cílem této přednášky je podat základní přehled o technikách používaných k přípravě plazmových polymerů (PE-CVD, magnetronové naprašování, plazmatem asistované vypařování ve vakuu) a to jak ve formě tenkých vrstev, nanostrukturovaných vrstev, tak i plasmově polymerizovaných nanočástic. Možné využití takto připravovaných materiálů bude demonstrováno na vybraných příkladech. 4) Tvrdé nanokompozitní vrstvy. Současný stav a trendy. Jindřich Musil, Fakulta aplikovaných věd, Západočeská univerzita v Plzni, Česká republika Email: musil@kfy.zcu.cz Přednáška je rozdělena do pěti částí. První část vysvětluje zvýšenou tvrdost nanokompozitních vrstev. Druhá část je věnována tepelné stabilitě nanokopozitních vrstev a vytváření rtg amorfních vrstev s tepelnou stabilitou a oxidační odolností při teplotách nad 1000 C. Třetí část ukazuje, jak lze vytvořit ohebné tvrdé nanokompozitní vrstvy s vysokou odolností proti jejich praskání při ohybu. Čtvrtá část je věnována ohebným více funkčním antibakteriálním, hydrofobním a opticky transparentním povlakům a ochraně vrstev proti jejich praskání. Pátá část ukazuje klíčovou roli energie dodávané do vrstvy během jejího růstu na její fyzikální a funkční vlastnosti. V závěru jsou naznačeny vybrané trendy dalšího vývoje nových nanokompozitních vrstev s unikátními vlastnostmi.
5a) Vliv plazmochemických procesů na čerpací systémy Jiří Kubáň, Vakuum servis s.r.o., Rožnov pod Radhoštěm Email: kuban@vakuum-servis.cz a) Plasmochemické leptání b) Reaktivní iontové leptání c) Plasmochemické depozice 5b) Návrh vakuových systémů a čerpání pro chemické procesy Iva Jungwirthová, Edwards, Praha Email: iva.jungwirthova@edwardsvacuum.com Přednáška se bude zabývat obecnými pravidly pro návrh vakuových systému při použití chemických látek. Tato pravidla vyplývají z následujících vlastností chemických látek: Toxicita Žíravost Oxidace Hořlavost, samovznícení, výbušnost Vzájemné interakce jednotlivých látek Dále bude pojednáno jednotlivých kategoriích vývěv a jejich kompatibilitě s chemickými procesy: Turbomolekulární vývěvy Olejové rotační vývěvy Kapalinokružní vývěvy Membránové vývěvy Suché vývěvy 6) Příprava aktivních povrchových vrstev pro aplikace v medicíně Marián Lehocký, Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně Email: lehocky@post.cz Přednáška bude věnována popisu přípravy aktivních vrstev na polymerní substráty v nízkotlakém plazmatu, které naleznou uplatnění v medicíně. Samotná příprava probíhá v několika krocích. Prvním krokem je úprava syntetických polymerních materiálů v nízkotlakém radiofrekvenčně buzeném plazmatu ve vhodně zvolené reakční atmosféře, čímž se vytvoří reakční místa. Na takto modifikovaný substrát se naroubuje nízkomolekulární monomer za účelem syntézy tzv. molekulárního hřebene, který je pak dále schopen vázat biologicky aktivní účinné složky. Součástí přednášky bude i charakterizace
povrchu materiálů během procesu úpravy i následné ukázky upraveného materiálu ve vztahu k biologicky aktivním účinným složkám. 7) Analytické metody na bázi nízkotlakého doutnavého výboje GD-OES a GD-MS Petr Šmíd, AQura GmbH, Hanau, SRN Email: petr.smid@aqura.de Optická emisní (GD-OES) a hmotnostní (GD-MS) spektrometrie s buzením pomocí doutnavého výboje zaznamenaly prudký rozvoj především v 80. a 90. letech 20. století. V současné době se řadí k etablovaným analytickým technikám pro přímé stanovení prvkového složení látek v pevném stavu. Uvedenými metodami lze provádět jak objemovou analýzu, tak studovat povrchy a hloubkové profily moderních i klasických materiálů. Uvedený přehledový příspěvek se v úvodu bude zabývat fyzikálním principem obou analytických technik, jakož i popisem potřebného přístrojového vybavení. Dále popíše rozsáhlé možnosti ale i hranice těchto analytických metod a na příkladu různých aplikací ukáže užitečnost těchto dvou technik pro průmysl i výzkum a vývoj. Na závěr bude krátce provedeno srovnání s jinými technikami pro přímou analýzu prvkového složení a krátce zmíněno přístrojové vybavení pro GD-OES a GD-MS dostupné v současné době na trhu. 8) Regulační systémy s využití MFC (Mass Flow Controller) Libor Dolák, D-Ex Instruments, Brno Email: ldolak@dex.cz Většina technických oborů se dnes již neobejde bez přímého měření a regulace hmotnostního průtoku kapalných a plynných médií. Každý takový regulační systém se skládá z hmotnostního průtokoměru termického nebo Coriolisova typu a akčního členu tj. proporcinálního regulačního ventilu nebo v případě kapalin zubového čerpadla s možností řízení otáček. PID -regulační funkce je realizována na základní elektronické desce průtokoměru; její výstup zajišťuje optimální ovládání ventilu nebo čerpadla tak, aby při skokové změně žádané hodnoty průtoku bylo dosaženo odezvy v co nejkratším čase a bez zbytečného překmitu. Parametry regulační funkce konstanty P, I, D, jsou optimálně nastaveny podle zadaných procesních podmínek přímo výrobcem MFC (Mass Flow Controller). Současně je uživateli dána možnost parametry P, I, D nastavit podle vlastního uvážení a charakteru regulovaného systému, zejména pokud se jedná o speciální požadavky na regulovaný systém, které např. upřednostňují co nejrychlejší odezvu bez ohledu na případný překmit.
Vyráběné kompaktní regulátory hmotn. průtoku (MFC) umožňují okamžité zahájení dávkování po připojení průtokoměru do systému řízení (v nejjednoduším případě k autonomní napájecí a ovládací jednotce) a po připojení ke zdroji média. Velmi často je požadována regulace hmotn. průtoku v součinnosti s regulací tlaku média v prac. komoře, reaktoru apod. V takovém případě lze použít buď samostatný tlakový regulační systém EPC (Electronic Pressure Controller) nebo lze využít společný akční člen tj. regulační proporc. ventil s tím, že vstupní veličinou pro PID funkci je kombinace dvou proměnných průtok a tlak v nastavitelném poměru.