Detail předmětu

Electrovacuum instruments and cryogenic technique

FEKT-CEPTAk. rok: 2012/2013

Plyn , pára , tlak. Zákony ideálního plynu. Základy kinetické teorie plynů. Procesy při čerpání. Speciální elektronické obvody pro elektrovakuové přístroje. Přístroje založené na měření makroskopických vlastností plynu (vakuoměry, hmotnostní průtokoměry), na řízení trajektorie nabitých částic (hmotnostní spektrometry, elektronové mikroskopy) a na použití kryogenní techniky (kryogenní a kryosorpční vývěvy). Přístroje využívající výboje v plynu
(zařízení pro plazmatické depozice a plazmatické leptání, výbojové vývěvy).

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Jaroslav Boušek, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Výsledky učení předmětu

Orientace v moderních vakuových procesech.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Laboratorní cvičení - 30 bodů; minimum 20 bodů.
Závěrečná zkouška - 70 bodů; minimum 30 bodů.

Osnovy výuky

Plyn, pára, tlak. Zákony ideálního plynu. Stavová rovnice plynů. Základy kinetické teorie plynů. Střední volná dráha molekul plynu, Maxwelovo-Boltzmannovo rozložení rychlostí molekul plynu.
Procesy při čerpání. Proudění plynu vakuovým potrubím, odpor a vodivost potrubí. Vliv netěsností a desorpce. Druhy proudění - turbulentní, viskózní, molekulární, efúzní.
Procesy při čerpání - transportní a sorpční vývěvy. Rotační vývěvy, Rootsova vývěva, turbomolekulární vývěva. Tryskové-ejektorové a difúzní vývěvy. Sorpční vývěvy.
Základní technologické operace při výrobě elektrovakuových přístrojů.
Speciální elektronické obvody pro elektrovakuové přístroje - vysokonapěťové zdroje, vysokofrekvenční generátory, měření velmi malých proudů, obvody pro oddělení potenciálu, elektronické ochranné obvody.
Přístroje založené na měření makroskopických vlastností plynu.Vakuoměry tepelné. Hmotnostní průtokoměry. Viskozní vakuoměry. Ionizační vakuoměry.
Přístroje založené na řízení trajektorie nabitých částic - termoemise, ionizace, magnetické a elektrostatické vychylování.
Přístroje založené na řízení trajektorie nabitých částic - hmotnostní spektrometry.
Přístroje založené na řízení trajektorie nabitých částic - elektronové mikroskopy
Přístroje založené na použití kryogenní techniky - kryogenní technika v elektrovakuové technice, kryogenní a kryosorpční vývěvy.
Přístroje založené na použití kryogenní techniky - supravodivost, využití supravodivosti.
Přístroje využívající výboje v plynu - typy výbojů a příklady jejich využití. Parametry plazmatu a jejich měření.
Přístroje využívající výboje v plynu katodové naprašování, plazmatická depozice z plynné fáze, suché leptání. Titanová výbojová vývěva, iontová vývěva.

Učební cíle

Získání znalostí potřebných pro porozumění moderním a perspektivním vakuovým výrobně technologickým procesům v elektronice, elektrotechnice, a ve strojírenství.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Laboratorní cvičení. Numerická cvičení.

Základní literatura

Fikes,L.: Fyzika nízkých tlaků, SNTL, Praha, 1991. (CS)
Grozskowski J.: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha, 1981 (CS)
John F. O'Hanlon : “User's guide to vacuum technology”, 3rd ed., New Jersey, John Wiley, 2003. xviii,516p. ISBN : 0-471-27052-0
Pátý,L.: Vakuová technika, ČVUT, Praha, 1990. (CS)
Roth A.: Vacuum Technology, 3rd ed., North-Holland, Amsterdam (1990) ISBN: 0-444-88010-0

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-BC bakalářský

    obor BC-MET , 3 ročník, letní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jaroslav Boušek, CSc.

Osnova

Plyn, pára, tlak. Zákony ideálního plynu. Stavová rovnice plynů. Základy kinetické teorie plynů. Střední volná dráha molekul plynu, Maxwelovo-Boltzmannovo rozložení rychlostí molekul plynu.
Procesy při čerpání. Proudění plynu vakuovým potrubím, odpor a vodivost potrubí. Vliv netěsností a desorpce. Druhy proudění - turbulentní, viskózní, molekulární, efúzní.
Procesy při čerpání - transportní a sorpční vývěvy. Rotační vývěvy, Rootsova vývěva, turbomolekulární vývěva. Tryskové-ejektorové a difúzní vývěvy. Sorpční vývěvy.
Základní technologické operace při výrobě elektrovakuových přístrojů.
Speciální elektronické obvody pro elektrovakuové přístroje - vysokonapěťové zdroje, vysokofrekvenční generátory, měření velmi malých proudů, obvody pro oddělení potenciálu, elektronické ochranné obvody.
Přístroje založené na měření makroskopických vlastností plynu.Vakuoměry tepelné. Hmotnostní průtokoměry. Viskozní vakuoměry. Ionizační vakuoměry.
Přístroje založené na řízení trajektorie nabitých částic - termoemise, ionizace, magnetické a elektrostatické vychylování.
Přístroje založené na řízení trajektorie nabitých částic - hmotnostní spektrometry.
Přístroje založené na řízení trajektorie nabitých částic - elektronové mikroskopy
Přístroje založené na použití kryogenní techniky - kryogenní technika v elektrovakuové technice, kryogenní a kryosorpční vývěvy.
Přístroje založené na použití kryogenní techniky - supravodivost, využití supravodivosti.
Přístroje využívající výboje v plynu - typy výbojů a příklady jejich využití. Parametry plazmatu a jejich měření.
Přístroje využívající výboje v plynu katodové naprašování, plazmatická depozice z plynné fáze, suché leptání. Titanová výbojová vývěva, iontová vývěva.

Cvičení odborného základu

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jaroslav Boušek, CSc.

Osnova

Plyn , pára , tlak a jednotky tlaku a přepočty Zákony ideálního plynu. Základy kinetické teorie plynů ,závislost tlaku na koncentraci a teplotě.
Tepelná rychlost molekul plynu, Maxwel-Boltzmannovo rozložení rychlosti. Střední volná dráha mol. plynu. Objemové a transportní jevy difuze , viskozita plynu, tepelná vodivost plynu.
Proudění plynu vakuovým potrubím Ohmův zákon upravený pro vak. tech, objemový a hmotnostní proud plynu. Vodivost potrubí pro plyn, řazení potrubí, druhy proudění turbulentbní, viskózní, molekulární, efúzní.
Mezní tlaky a čerpací rychlosti vývěv čerpací rychlost a její měření, časy potřebné k vyčerpání na žádaný tlak, minimální tlaky, vliv netěsnosti.
Povrchové procesy adsospce , desorpce, monomolekulární a multimolekulární vrstvy, základní adsorpční isotermy, tlaky nasycených par.
Zásady konstrukce vakuových aparatur.

Laboratorní cvičení

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jaroslav Boušek, CSc.

Osnova

Úvodní cvičení, seznámení s laboratoří.Bezpečnost práce ve vakuové technice.
Měření čerpací rychlosti vývěv.
Cejchování termočlánkového vakuoměru.
Měření vodivosti trubic.
Měření průtoku plynu, cejchování průtokoměru
Materiály a výrobní postupy používané ve vakuové technice.
Zásady návrhu vakuových aparatur.
Hledání netěsností.
Vakuové napařování.
Katodové naprašování.