Підвищення точності визначення робочих параметрів стрічкового електронного потоку при електроннопроменевому мікрообробленні діелектриків

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorЖайворонок, І. С.
dc.contributor.authorКоваленко, Ю. І.
dc.date.accessioned2023-03-02T09:50:12Z
dc.date.available2023-03-02T09:50:12Z
dc.date.issued2022
dc.description.abstractenThe article shows the possibility of increasing the accuracy of determining the operating parameters of the ribbonshaped electron flow during electron beam micromachining of dielectric materials in a vacuum (using the example of Kp0 grade polycrystalline silicon and K8 grade optical glass) as a result of the analysis and selection of the most acceptable energy modes of operation of the Pierce wire electron-beam gun. The purpose of the work is to study the influence of the volt-current characteristics of the Pierce wire electron-beam gun on the quality and repeatability of the process of processing dielectric materials with a ribbon-shaped electron flow, which allows choosing the most rational modes of determining the operating parameters of the electron flow with higher accuracy. The paper proposes a technological experiment on electron-beam micromachining of dielectric surfaces, as well as defined and investigated the working parameters of the process of such processing, depending on the possible energy characteristics of the main working node of the electron-beam equipment, namely, the Pierce electron-beam gun. The operating parameters of the ribbon-shaped electron flow obtained as a result of the experimental study made it possible to ensure the highest quality processing of the surfaces of dielectric materials due to the improvement of such indicators of the accuracy of determining these parameters as precision (for example, the standard deviation of the repeatability of Sr decreased from 8.33% to 4.95%, and the standard the SR reproducibility deviation decreased from 13.28% to 6.18%), which confirms the representativeness of the working parameters, as well as the correctness (the bias of the method of determining the working parameters in the electronic flow is statistically insignificant under the conditions of the confidence interval on the axis б = 0 at the significance level а = 0.05). The analysis of the obtained results regarding the electron-beam microprocessing of the surfaces of dielectric materials according to the selected operating parameters proves the improvement of quality and the increase in the reproducibility of the results of the processing of these surfaces in terms of purity, as well as the reduction of the residual nanorelief by 18-25%. A comparison of the results of experimental electron-beam microprocessing of dielectrics with the results of their laser surface treatment made it possible to establish a reduction in residual micro-uniformities of the surface, as in electronbeam microprocessing (for optical glass K8 by 17-27 times; for silicon Kp0 - by 14-22 times) , as well as during surface laser treatment (for both types of material – 12-14 times). At the same time, surface laser treatment does not allow to eliminate surface waviness, which is related to the specifics of the interaction of the laser beam with the surface of the optical material, while when processing with an electron flow of the ribbon form, the occurrence of such waviness is not observed. The conclusions and analyzed data obtained in the article based on the results of experimental research can be used to optimize the technological regimes of electron-beam micromachining in the production of products of microoptics, integrated optics, nanoelectronics, etc.uk
dc.description.abstractukВ статті показана можливість підвищення точності визначення робочих параметрів стрічкового електронного потоку при електронно-променевому мікрообробленні діелектричних матеріалів у вакуумі (на прикладі полікристалічного кремнію марки Кр0 та оптичного скла марки К8) в результаті аналізу та вибору найбільш прийнятних енергетичних режимів роботи дротяної електронно-променевої гармати Пірса. Метою роботи є дослідження впливу вольт-амперних характеристик дротяної електронно-променевої гармати Пірса на якість та повторюваність процесу оброблення діелектричних матеріалів електронним потоком стрічкової форми, що дозволяє обрати найбільш раціональні режими визначення робочих параметрів електронного потоку з більш високою точністю. У роботі запропоновано технологічний експеримент з електронно-променевого мікрооброблення діелектричних поверхонь, а також визначені та досліджені робочі параметри процесу такого оброблення залежно від можливих енергетичних характеристик основного робочого вузла електронно-променевого обладнання, а саме – електронно-променевої гармати Пірса. Отримані внаслідок експериментального дослідження робочі параметри стрічкового електронного потоку дозволили забезпечити найбільш якісне оброблення поверхонь діелектричних матеріалів за рахунок покращення таких показників точності визначення цих параметрів, як прецизійність (так, стандартне відхилення повторюваності Sr зменшилося з 8,33 % до 4,95 %, а стандартне відхилення відтворюваності SR зменшилося з 13,28 % до 6,18 %), що підтверджує репрезентативність робочих параметрів, так і правильність (зміщення методики визначення робочих параметрів в електронному потоці є статистично незначущим за умов довірчого інтервалу на осі б=0 при рівні значущості а=0,05). Аналіз отриманих результатів щодо електронно-променевого мікрооброблення поверхонь діелектричних матеріалів за обраними робочими параметрами доводить покращення якості та підвищення відтворюваності результатів оброблення цих поверхонь за чистотою, а також зменшення залишкового нанорельєфу на 18-25 %. Проведене порівняння результатів експериментального електроннопроменевого мікрооброблення діелектриків з результатами їх лазерного поверхневого оброблення дозволило встановити зменшення залишкових мікронерівностей поверхні, як при електронно-променевому мікрообробленні (для оптичного скла марки К8 у 17-27 разів; для кремнію Кр0 – у 14-22 рази), так і при поверхневому лазерному обробленні (для обох видів матеріалу – у 12-14 разів). При цьому, поверхневе лазерне оброблення не дозволяє усунути хвилястість поверхні, яка пов‘язана зі специфікою взаємодії лазерного променю з поверхнею оптичного матеріалу, тоді як при обробленні електронним потоком стрічкової форми виникнення такої хвилястості не спостерігається. Висновки та проаналізовані дані, отримані в статті за результатами експериментальних досліджень, можуть бути використані для оптимізації технологічних режимів електроннопроменевого мікрооброблення при отриманні виробів мікрооптики, інтегральної оптики, мікроелектрооптики, наноелектроніки тощо.uk
dc.format.pagerangeС. 33-41uk
dc.identifier.citationЖайворонок, І. С. Підвищення точності визначення робочих параметрів стрічкового електронного потоку при електроннопроменевому мікрообробленні діелектриків / Жайворонок І. С., Коваленко Ю. І. // Вісник КПІ. Серія Приладобудування : збірник наукових праць. – 2022. – Вип. 64(2). – С. 33-41. – Бібліогр.: 17 назв.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/53249
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.sourceВісник КПІ. Серія Приладобудування : збірник наукових праць, 2022, Вип. 64(2)uk
dc.subjectелектронний потікuk
dc.subjectточністьuk
dc.subjectробочі параметриuk
dc.subjectелектронно-променева гарматаuk
dc.subjectвольтамперна характеристикаuk
dc.subjectribbon-shaped electron flowuk
dc.subjectaccuracyuk
dc.subjectoperating parametersuk
dc.subjectelectron beam gunuk
dc.subjectvolt-current characteristicuk
dc.subject.udc621.9.048.7uk
dc.titleПідвищення точності визначення робочих параметрів стрічкового електронного потоку при електроннопроменевому мікрообробленні діелектриківuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
VKPI-sPr_2022-64_p33-41.pdf
Розмір:
1.98 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.1 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник КПІ. Серія Приладобудування: збірник наукових праць, Вип. 64(2)