UA130503C2 - Спосіб осаджування матеріалу на основі хрому з мішені на металевий субстрат і спосіб виготовлення оболонки ядерних тепловидільних елементів - Google Patents

Abstract

Даний винахід стосується способу осаджування матеріалу на основі хрому з мішені на металевий субстрат за допомогою безперервного магнетронного розпилення з використанням плазми, утворюваної в газі. Згідно з даним винаходом: співвідношення між потоком газових іонів, спрямованих в напрямку до субстрату, і потоком нейтральних атомів хрому, спрямованих в напрямку до субстрату, регулюють від 0,5 до 1,7; і до субстратів прикладають напругу зміщення від -50 до -100 В.

Description

Галузь техніки

Даний винахід стосується галузі техніки вакуумної обробки поверхні, і зокрема фізичного осадження хрому з парової фази на субстрат.

Передумови винаходу

Властивості стійкості до окиснення хрому є добре відомими з рівня техніки. У конкретному випадку ядерних реакторів хром є частиною матеріалів, використовуваних для покриття оболонок тепловидільних елементів, так що вони найкраще захищені від окиснення водою або водяною парою.

Дійсно, ці оболонки тепловидільних елементів зазвичай виготовлені з цирконію або цирконієвого сплаву, який має дуже гарні характеристики стійкості до окиснення, до температур приблизно 300 "С.

Однак у разі збою водопостачання ядерного реактора вода з реактора може бути схильна переходити в пароподібний стан, що значно знижує ефективність відведення калорій, що вивільнюються оболонками тепловидільних елементів. Це призводить до значного підвищення температури оболонок тепловидільних елементів, які потім піддаються окисненню.

При окисненні цирконієвого сплаву водяною парою вивільнюється значна кількість водню, який може з одного боку послабити цирконієвий сплав оболонки, а з іншого боку - призвести до вибуху водню, коли його концентрація в повітрі над реактором стане критичною.

Щоб захистити цирконій від окиснення при високій температурі, була розглянута можливість осадження на зовнішню частину оболонок тепловидільних елементів захисного шару на основі хрому або нітриду хрому. Такий шар, щоб правильно виконувати свою функцію, має бути "щільним", тобто мати якомога менше поруватостей.

Серед різних технологій, які можна розглянути, надають перевагу технологіям вакуумного осадження, оскільки, на відміну від гальванічного осадження, вони не задіють небезпечні забруднювальні речовини, такі як хром МІ. Однак різні технології вакуумного осадження не є еквівалентними або через те, що їхня продуктивність не адаптована до промислових очікувань, або через те, що розширення їх масштабу є неможливим. Дійсно, у конкретному випадку оболонок тепловидільних елементів це стосується покривання трубок довжиною декілька метрів, як правило довжиною приблизно 5 м, і діаметром 10 мм.

Серед промислових методик вакуумного осадження можна вибрати катодно-дугове випаровування. Однак воно не обов'язково є адаптованим до задачі, що розглядається, оскільки, з одного боку, вважається, що ця методика викликає дефекти в утворених шарах, причому ці дефекти відомі як краплі. Ці краплі розплавленого металу викидаються дугою на деталі, на які наноситься покриття, і створюють дефекти зростання, що шкодить робочим характеристикам покриття.

З іншого боку, ця методика вимагає дуже великої кількості джерел осадження, щоб покрити висоту машини для осадження, що, як правило, становитиме приблизно 30 круглих джерел для субстрату довжиною 5 м. На додаток до високої вартості такої кількості джерел, за умови, якби вони отримували живлення одночасно, вони потребували б струму зміщення частин під час осадження в декілька сотень ампер, таким чином навіть суттєво перевищуючи струм дуги, яка випадково спалахнула б, на деталях під час одного з етапів обробки.

Таким чином виникає проблема промислового застосування, оскільки генератори зміщення не покривають цей діапазон струму. Цю проблему можна обійти, застосовуючи лише декілька джерел одночасно, наприклад три, щоб обмежити струм зміщення. Таким чином, джерела будуть працювати із зупинками, щоб покрити висоту машини. Однак це призведе до значного зниження продуктивності через значне зниження швидкості осадження.

Методика магнетронного розпилення із замкненим полем також знайшла використання для отримання щільних шарів хрому (див., наприклад, документ "БипПасе апа Соаїйїйпд5 ТесппоЇоду", том 389 (2020), Мо 125618). Ця методика використовує плазму катода осадження для ущільнювання.

Недоліком є те, що ця магнітна конфігурація знижує швидкість використання мішеней для розпилювання. Додатково інтенсивність іонного бомбардування залежить від магнітної конфігурації і регулюється нелегко.

Традиційна магнетронна методика, яка також називається магнетронним розпиленням, забезпечує можливість наносити покриття на довгі субстрати довжиною декілька метрів з використанням генераторів потужністю приблизно 100 кВт (кіловат). Їх використання, наприклад, добре відоме в скляній промисловості для нанесення покриття у ході процесу на скляні пластини шириною декілька метрів. Струм зміщення деталей є помірним і генератори, доступні на ринку, адаптовані для цієї мети.

Шари також не мають дефектів краплинного типу, оскільки ця технологія їх не створює.

Однак отримані традиційній магнетронні шари мають зростання стовпчиків, де пори розвиваються вздовж стовпців, як показано, зокрема, у статті "Ргоїесіме соаййпуд5 оп 2ігсопішт-разей аїїоу5 ав ассідепі-юїегапі Те! (АТЕ) сіадаіпд»", фіг. 5.А. Отже якість шару є незадовільною.

Документ ЕРЗ195322 пропонує використання варіанта технології магнетронного осадження, високопотужного імпульсного магнетронного розпилення (НІРІМ5). У цій методиці короткі імпульси з дуже низькою потужністю подають на мішень для розпилення. Ці короткі імпульси дозволяють, з одного боку, частково іонізувати розпилюваний метал, а з іншого боку - іонізувати частину аргону.

Зміщення деталей під час осадження забезпечує можливість ущільнення шарів цими іонами. Що стосується традиційного магнетрона, вихід НІРІМ5 є гіршим. Це частково пояснюється тим, що певні іони металу повертаються на катод і тому є недоступними для покриття. В цілому, втрата виходу становить від 10 95 до 50 95 відносно швидкості осадження традиційного магнетрона.

Техніка НІРІМ5, хоча є технічно життєздатною, створює великі труднощі для промислового застосування, особливо коли це стосується обробки субстратів довжиною декілька метрів. Дійсно, генератори НІРІМ5 є дуже дорогими, а максимальні середні значення потужності доступних генераторів становлять приблизно від 20 до 30 кВт. Оскільки потужність у три-п'ять разів менша, ніж у традиційного магнетрона, швидкість осадження стає особливо низькою та значно погіршує продуктивність.

Крім того, методика НІРІМ5 потребує особливих генераторів зміщення тримача субстратів.

Традиційні генератори дійсно є неефективними через високе збільшення інтенсивності, що відповідає іонному струму, що надходить на субстрат під час імпульсу. Це високе збільшення інтенсивності створює раптове падіння імпедансу плазми, таким чином викликаючи падіння напруги зміщення генератора до 0 В. Через це іони не прискорюються. Щоб обійти цю проблему, використовують генератор НІРІМО для зміщення деталей. Його імпульси синхронізовані з імпульсами генератора осадження, що надає додаткової складності промисловому пристрою осадження.

Хоча вибір матеріалу для осадження є важливим для протидії корозії, цього критерію недостатньо, і для отримання ефективного захисту від окиснення необхідно також враховувати структуру та зовнішній вигляд цього матеріалу.

Документ ЕК2708291 описує інший спосіб осадження хрому на металеві деталі з використанням традиційного магнетрона з посиленням за допомогою газової плазми. Однак описаний спосіб оснований на оцинкованих субстратах. Крім того, цей спосіб, як здається, адаптований лише для осадження тонких шарів товщиною менше 1 мкм, що є низьким значенням. Зокрема, цей документ не вирішує проблему щільності осадженого шару.

Сутність винаходу

Одна з цілей даного винаходу полягає в подоланні проблем попереднього рівня техніки завдяки пропонуванню способу осаджування матеріалу, що містить хром, на субстрат, який є ефективним, недорогим, і таким чином утворений з нього хромовий шар має щільність, щонайменше еквівалентну до методик осадження попереднього рівня техніки.

Для цієї мети заявник розробив спосіб осаджування матеріалу на основі хрому з мішені на металевий субстрат за допомогою безперервного магнетронного розпилення з використанням плазми, утворюваної в газі.

Згідно з даним винаходом співвідношення між потоком газових іонів, спрямованих в напрямку до субстрату, і потоком нейтральних атомів хрому, спрямованих в напрямку до субстрату, регулюють від 0,5 до 1,7 (включно), і до субстрату прикладають напругу зміщення від -50 В до -100 В (включно).

Спосіб згідно з даним винаходом є простим у реалізації та недорогим, оскільки використовувані технології є перевіреними і необхідний матеріал широко доступний на ринку. Крім того, ці технології можуть бути адаптовані для обробки деталей великих розмірів без особливих труднощів, зокрема оскільки реалізується методика магнетронного розпилення, поєднана з незалежним джерелом плазми, або традиційне магнетронне осадження, поєднане з незалежним джерелом плазми, а не

НІРІМ5.

Крім того, регулювання, з одного боку, співвідношення між потоком газових іонів і потоком нейтральних іонів хрому від 0,5 до 1,7, а з іншого боку - напруги зміщення субстрату від -50 вольт до - 100 вольт, що відповідає регулюванню енергії газових іонів від 50 еВ до 100 еВ (електронвольт), дає змогу отримати особливо щільний шар на основі хрому, який забезпечує йому кращий захист від окиснення.

Отже це стосується способу покращення щільності шару з матеріалу на основі хрому в рамках осадження за допомогою безперервного магнетронного розпилення.

Потік газових іонів спрямовують у напрямку до субстрату і прискорюють їх за допомогою зміщення субстрату. Ці взаємодії між іонами та субстратом відбуваються в безпосередній близькості до субстрату. Ці іони, які бомбардують зростаючий шар, переважно поступають із джерела плазми і, меншою мірою, із катода магнетрона. Тому потік газових іонів містить іони газової суміші, в якій утворюється плазма, такі як, наприклад, іони аргону. Він також може, наприклад, містити іони азоту, коли азот використовують для отримання плазми.

Потік нейтральних атомів хрому спрямовують від кабелю в напрямку до субстрату. Він містить атоми матеріалу на основі хрому, що надходять з мішені.

Величини потоків газових іонів і потоків нейтральних атомів хрому є середніми величинами потоку, розрахованими на основі вимірювань. Дійсно, на практиці зрозуміло, що оскільки субстрати, які потрібно покрити, є рухомими в установці, тоді як катод магнетрона та джерело плазми є нерухомими, вказані субстрати не отримують однакові кількості іонів і хрому, відповідно до їх розташування в даний момент.

Напруга зміщення субстрату, або простіше, зміщення субстрату, визначають як різницю потенціалів, прикладену між субстратами та заземленням пристрою, який реалізує спосіб. Це зміщення може бути безперервним або з імпульсним постійним струмом. В останньому випадку напруга зміщення є середнім значенням напруги, прикладеної до субстратів. Струм зміщення являє собою (середню) інтенсивність, що відповідає напрузі зміщення. (Кінетична) енергія газових іонів надається їм завдяки прискоренню в електричному полі, яке панує навколо субстратів. Вона пов'язана з напругою зміщення та обчислюється множенням абсолютного значення різниці потенціалів між плазмою та абсолютним значенням напруги зміщення на електричний заряд частинки або елементів, що розглядаються. В цілому, вважається, що потенціал плазми відносно землі є незначним порівняно з різницею потенціалів між землею та деталями. Це повертає до врахування того, що енергія іонів в еВ відповідає різниці потенціалів у вольтах для однозарядного іона.

У конкретному варіанті здійснення, адаптованому до галузі ядерних реакторів, субстрат містить цирконієвий сплав і матеріал на основі хрому осаджують на вказаний цирконієвий сплав і в контакті з ним.

Для подальшого покращення щільності осадження наступні характеристики можуть бути присутні окремо або відповідно до їх технічно можливих комбінацій: - співвідношення між потоком газових іонів і потоком нейтральних атомів хрому становить від 0,7 до 1,5; - субстрат піддають впливу напруги зміщення від -50 В до -80 В.

Для того, щоб спростити реалізацію способу, і зокрема прийняття заходів для оцінки величин, наступні ознаки можуть бути взяті окремо або відповідно до їх технічно можливих комбінацій: - потік газових іонів визначають на основі струму зміщення субстрату, а потік нейтральних атомів хрому визначають на основі швидкості осадження матеріалу на металевий субстрат; - потік газових іонів можна визначити, розділивши струм зміщення на загальну площу поверхні субстратів, щоб отримати середню густину струму зміщення, а потім розділивши вказану густину струму зміщення на заряд електрона; - потік нейтральних атомів хрому визначають множенням швидкості осадження матеріалу на металевий субстрат на щільність матеріалу, а потім діленням на молярну масу матеріалу з наступним множенням отриманого результату на число Авогадро.

Таким чином, щоб захист від окиснення був достатньо міцним у разі ядерної аварії, матеріал, осаджений на субстрат, утворює шар, що називають тонким шаром, який переважно має товщину від 4 мкм до 20 мкм, і переважно від 11 мкм до 17 мкм.

Для спрощення реалізації способу плазму переважно створюють за допомогою мікрохвиль.

Переважно газ включає аргон.

У конкретному варіанті здійснення газ включає азот або азот і аргон, а матеріал містить нітрид хрому.

З метою підвищення продуктивності та раціоналізації обладнання, осадження можна виконувати одночасно на декількох субстратах, при цьому субстрати рухаються під час осадження в першому обертанні, і переважно в двох комбінованих обертаннях з паралельними осями, і ще більш переважно в трьох комбінованих обертаннях з паралельними осями.

Щоб відповідати вимогам до обробки деталей великих розмірів, субстрат переважно має довжину, яка в десять разів перевищує її ширину або висоту, або субстрат має довжину, яка в десять разів перевищує її діаметр.

У певних конкретних випадках, наприклад, у випадку оболонок тепловидільних елементів для ядерного реактора, субстратом переважно є труба із зовнішнім діаметром менше ніж 40 мм (міліметрів) і довжиною більше ніж 1 м (метр).

Щоб запобігти дифузії хрому в субстраті при високій температурі, спосіб переважно включає попередній етап осаджування першого шару на субстрат, причому перший шар містить вольфрам, тантал, молібден, ванадій або гафній. Цей перший шар утворює бар'єрний шар між субстратом та матеріалом на основі хрому, осадженим після нього.

Даний винахід також стосується способу виготовлення оболонки ядерних тепловидільних елементів, яка містить металевий субстрат, покритий шаром, який містить матеріал на основі хрому, причому спосіб включає етап осаджування вказаного матеріалу на основі хрому з мішені на вказаний металевий субстрат за допомогою безперервного магнетронного розпилення, згідно з технічними ознаками вищеописаного способу осадження.

Стислий опис графічних матеріалів

ІФіг. 1) являє собою схематичне зображення, у вигляді зверху, установки для реалізації способу згідно з даним винаходом.

ІФіг. 2| являє собою графік, що ілюструє змінювання відбивної здатності шарів матеріалу на основі хрому, осаджених на субстрати, залежно від катодної потужності, отриманих під час першого циклу випробувань, виконаних при напрузі зміщення -55 В.

ІФіг. З| являє собою графік, що ілюструє змінювання відбивної здатності шарів матеріалу на основі хрому, осаджених на субстрати, отриманих під час другого циклу випробувань, виконаних при значеннях потужності катоду 8 кВт і 10 кВт, відповідно до напруги зміщення.

ІФіг. 4| являє собою графік, що ілюструє відбивну здатність шарів матеріалу на основі хрому, осаджених на субстрати, отриманих під час різних випробувань, виконаних із співвідношенням між потоком газових іонів і потоком нейтральних атомів хрому, що становить приблизно 1,0, відповідно до напруги зміщення.

ІФіг. 5| являє собою графік, що підсумовує коефіцієнти дзеркальної відбивної здатності, отримані під час випробувань, згідно із співвідношенням потік іонів/нейтральний потік (хром) для різних енергій іонів.

ІФіг. б| являє собою графік, що підсумовує значення шорсткості АСМ, отримані під час випробувань.

ІФіг. 7| являє собою графік, що підсумовує коефіцієнти дзеркальної відбивної здатності, отримані під час випробувань, згідно із співвідношенням потік іонів/нейтральний потік (хром), згідно з яким субстрати перебувають в подвійному обертанні (2К) або в потрійному обертанні (ЗК).

ІФіг. 8| являє собою поперечний переріз субстрату, обробленого згідно зі способом даного винаходу.

ІФіг. 9| являє собою поперечний переріз іншого субстрату, обробленого згідно зі способом даного винаходу.

Докладний опис винаходу

У галузі техніки обробки поверхонь існує декілька різновидів технологій, при цьому кожна має свої переваги і свої недоліки. У сфері обробки деталей, і особливо довгих деталей, як це може бути для оболонок тепловидільних елементів, заявник прагнув оптимізувати відомі способи осадження.

Технології, що викликають забруднення, або існуючі експериментальні рішення, але які ще не мають промислового застосування, не були взяті до уваги через очевидні причини важкості промислового застосування.

На основі відомої і придатної для промислової реалізації технології осадження за допомогою традиційного посиленого плазмою магнетронного розпилення, заявник виконав різні цикли випробувань та інтерпретацій, спрямованих на отримання осадження матеріалу (М) на основі хрому з утворенням щільного шару на субстраті (5).

Як показано на фіг. 1, установка (1), яка використовується для реалізації способу, містить вторинний вакуумний кожух (10), забезпечений насосною системою (20), джерело (30) традиційного магнетронне розпилення, джерело (40) плазми, що створює плазму (Р) газових іонів, і тримач (50) субстратів, на якому встановлені субстрати (5), що підлягають обробці.

Насосна система (20) дає змогу отримати у вторинному вакуумному кожуху (10), наприклад, вакуум із порядком величини від 109 мбар до 103 мбар. Насосна система (20) також здатна вводити газ у вакуумний кожух (10). Газ призначений для іонізації в плазмі (Р). Це переважно стосується аргону, але газ також може включати азот у поєднанні з аргоном або замість останнього так, що матеріал (М) містить нітрид хрому.

Джерело (30) магнетронного розпилення, або магнетрон (30), належить до традиційного типу, забезпеченого генератором, потужність якого становить приблизно 20 кВт. Потужність генератора є регульованою. Декілька генераторів також можуть бути пов'язані для подачі більшої потужності на джерело осадження. Для традиційного магнетрона (30) доступні довгі катоди, тобто здатні обробляти довгі деталі у декілька метрів. Ці довгі катоди можуть вимагати генератора придатної потужності, наприклад 100 кВт. Відповідно до використовуваної установки можна додати декілька катодів для швидшого осадження, і в цьому випадку кожен катод отримує живлення від свого генератора (наприклад, два 50 кВт генератори).

Джерело (40) плазми належить до будь-якого придатного типу, але плазма (Р) переважно утворюється за допомогою мікрохвиль.

Тримач (50) субстратів є зміщеним, тобто негативна напруга або різниця потенціалів прикладається до його клем, щоб прискорювати газові іони плазми і таким чином створювати потік газових іонів (фі) у напрямку тримача (50) субстратів. Це прискорення газових іонів відбувається поблизу субстратів (5), оскільки електричне поле, яке є результатом зсуву деталей, поширюється на коротку відстань, приблизно від 1 до З мм.

Незалежно від того чи в НІРРІМ5, чи в традиційному магнетронному розпиленні, іони притягуються до мішені, виготовленої з матеріалу (М) магнетрона, щоб розпилювати його та випускати атоми, які утворюють осадження на субстраті (5). В даному винаході заявника цікавлять не ці іони. Дійсно, чи в НІРРІМЄ5, чи в традиційному магнетроні, ці іони притягуються до субстрату (5), де наростає осадження матеріалу (М), що є важливим для якості осаджуваного шару. У рамках даного винаходу іони належать до газових елементів, таких як аргон, або необов'язково аргон і азот, навіть просто азот. Газ або газову суміш вибирають відповідно до матеріалу, який намагаються осадити, зокрема хрому або нітриду хрому.

Роль цих іонів полягає в тому, щоб бомбардувати осадження матеріалу (М), що зростає на субстраті, щоб ущільнювати його, і таким чином збільшити щільність шару утворюючого матеріалу (М).

Необхідно подбати про те, щоб не вибити матеріал (М), уже розміщений на субстраті (5), щоб не уповільнити осадження або не погіршити якість осадження, яке відбувається.

В цілому, іони плазми є "повільними", тому вони не мають потужності ущільнювати зростаючий шар матеріалу (М). Навіть якщо іони в НІРРІМ5 не такі повільні, як у традиційному магнетроні, з іонною стимуляцією або без неї їхня енергія є недостатньою. Таким чином, і як зазначено вище, негативну напругу прикладають до субстрату (5), на який має бути нанесене покриття, яка притягує і прискорює позитивні іони в напрямку до вказаних субстратів (5).

Напруга зміщення становить від -50 В до -100 В, переважно від -50 В до -80 В. Зміщення тримача (50) субстратів, а отже субстратів (5), робить можливим прискорення газових іонів в напрямку до субстрату (5) поблизу нього, надаючи можливість іонам бомбардувати зростаюче осадження і таким чином ущільнювати шар матеріалу під час його осадження.

У випадку зміщення субстрату (5) в плазмі (Р), напруга зміщення прикладається між субстратами (5) і заземленням. Між субстратами (5) і плазмою (Р) встановлюється різниця потенціалів. Саме в цій зоні падіння потенціалу, на приблизно 1-3 мм площі поверхні субстратів (5), відбувається прискорення іонів.

Кінетична енергія іонів може бути близькою до різниці потенціалів між плазмою (Р) і субстратами (5). У більшості видів плазми потенціал плазми є невідомим, але в цілому він становить декілька вольт, наприклад від 45 В до «10 В. На практиці потенціал плазми (Р) є близьким до 0 В, коли напруга, прикладена до субстратів (5), досягає декількох десятків вольт за абсолютною величиною.

Це наближення є дійсним при низькому тиску, оскільки іони не уповільнюються зіткненнями у фазі прискорення поблизу субстратів (5).

З прискоренням цих іонів, пропорційним їхньому заряду та різниці потенціалів, напруга зміщення стає близькою до енергії що надається іонам під час осадження, через множення цієї напруги зміщення на заряд електрона. Дійсно, у розглянутій галузі техніки іони зазвичай є однозарядними.

Тримач (50) субстратів переважно належить до обертового типу, тобто він містить перший диск (51), що приводиться в перше обертання (1). Переважно в цей перший диск (51) вбудовані обертові колеса (52), що приводяться в друге обертання (2), з віссю, паралельною осі першого обертання (І), і також переважно в самі обертальні колеса (52) вбудовані опори (53), що приводяться в обертання (г3) з віссю, паралельною осям першого і другого обертань (1, г2).

Таким чином, субстрати прокручуються перед магнетроном (30), щоб приймати матеріал (М), потім прокручуються перед джерелом (40) плазми, так що ударяння газових іонів ущільнюють осаджуваний шар матеріалу (М). Однак тримач (50) субстратів може належати до будь-якого придатного типу, відповідно до субстратів (5), які належить обробити.

Для того, щоб мати можливість легко оцінити щільність, отриману в шарі матеріалу (М), нанесеного на субстрат (5), використовуються дві непрямі методики відповідно до геометрії зразка та товщини шару осадження: - вимірювання відбивної здатності; і - вимірювання шорсткості за допомогою атомно-силового мікроскопа (шорсткість АСМ).

Ці два засоби вимірювання доповнюють один одного і дають можливість легко оцінити змінювання щільності отриманих шарів. По суті, коли шар стає більш поруватим, особливо між стовпчиками, які його складають, верхня частина стовпчиків закруглюється, що створює як шорсткість, так і розсіювання світла. Звісно ці засоби є корисними та швидкими індикаторами змінювання щільності шарів, і їх потрібно використовувати у порівнянні, за умови збереження певної кількості постійних параметрів, таких як шорсткість субстратів (5), переважно відполірованих до дзеркального блиску, або також кількість осадженого матеріалу.

Вимірювання відбивної здатності являє собою вимірювання дзеркальної відбивної здатності, наприклад на довжині хвилі 550 нм. Твердий і полірований хром, який тому є ідеально гладеньким, відбиває від 60 до 65 95 світла на 550 нм. Тому відбивна здатність, більша ніж 50 95 і переважно більша ніж 55 95, вважатиметься задовільною в рамках випробувань.

Однак, коли шар матеріалу (М) стає товстим у контексті даного винаходу, тобто порядку величини мкм і більше, кристали або зерна, утворені матеріалом, набувають таких розмірів, що вони мають грані на поверхні осадженого шару, і ці грані відбивають світло в напрямках, які трохи відрізняються від напрямку дзеркального відбивання. Тому дзеркальна відбивна здатність може впасти, хоча проаналізований шар є дуже щільним. Через це вимірювання дзеркальної відбивної здатності необхідно використовувати для порівняння шарів, близьких за товщиною.

Шорсткість АСМ являє собою тривимірний аналіз стану поверхні зразка. Низька шорсткість відповідає стану поверхні шару, який виріс однорідно і тому є щільним. І навпаки, висока шорсткість відповідає стану поверхні шару, що має структуру з розрідженими стовпчиками.

За необхідності також можна розрізати зразки, наприклад сфокусованим іонним пучком (РІВ). Ці розрізи надають можливість спостерігати морфологію осадженого шару, щоб верифікувати зовнішній вигляд і розмір отриманих кристалів, а також відсутність поруватості.

На установці (1) було виконано декілька циклів випробувань. Використовувані субстрати (5) є зразками, що являють собою в одному випадку металеві трубки, які є типовими для фактичних деталей, на які потрібно нанести покриття, а в іншому випадку - малі поліровані пласкі зразки, які надають можливість отримання характеристик, які є більш легкими, ніж на трубках.

Зразки очищають перед тим, як помістити у вакуум. Для пласких зразків проводять знежирення за допомогою розчинника, наприклад за допомогою етилацетату, і промивання за допомогою етанолу.

Для трубок застосовують засоби, які традиційно використовуються в промисловості, а саме ультразвукове знежирення в очищувальному засобі з наступним промиванням у водопровідній воді та демінералізованій воді. На завершення виконують сушіння чистих деталей в гарячому повітрі. Різні зразки встановлюють на тримач (50) субстратів зображеного переважного варіанта здійснення.

Насосна система (20) виконує попереднє нагнітання до тиску приблизно 103 мбар перед початком нагрівання всередині кожуха (10). Тримач (50) субстратів переміщується в режимі потрійного обертання і залишається там до кінця обробки. Субстрати (5) і внутрішню частину кожуха (10) також нагрівають протягом 2 годин при 150 "С з метою прискорення десорбції поверхонь субстратів (5).

Залишковий вакуум таким чином знижується до менше ніж З х 105 мбар.

Потім поверхню субстратів (5) очищають плазмовим травленням, потім на субстрати (5) наносять магнетронне розпилення.

У наведеній нижче таблиці підсумовані умови осадження, виконані для всіх із випробувань. У цій таблиці: - "Ри К" являє собою потужність катода магнетрона (30); - "Р МО" являє собою потужність джерела (40) плазми; -"уа" являє собою швидкість осадження матеріалу (М), виміряну під час осадження; - "Ур" являє собою густину струму зміщення, обчислену згідно із описаним вище способом; - "Вб" являє собою дзеркальну відбивну здатність осадженого шару, виміряну після осадження на довжині хвилі 550 нм; - "Ва АСМ" являє собою шорсткість АСМ осадженого шару, виміряну після осадження; - "рФіпрп" являє собою співвідношення між потоком (фі) газових іонів і потоком (фп) нейтральних атомів хрому; - "Еі (ЯМБ)" являє собою абсолютне значення напруги зміщення субстратів (5), яке при цьому можна прирівняти до енергії газових іонів через множення цього значення на електричний заряд елемента, який розглядається.

Таблиця 1

РИ К РМО ма Мо) о за АЕМ ЕЦ(ЯМБ) ем ж хну Ал Фпв сойсту боту ву |еб/есі 1 710 | о | 17 | 005 | щ 2 | 32 | 007 | 00 2 10 | 1200 | 14 | 038 | 522 | 86 | 071 | 00 6 8 | 1200 | 1 | 037 | 509 | 76 | 097 | 00 7 8 | 1200 | 1 | 0958 | 4 | 11 | 101 | 125 8 8 | 1200 | 1 | 035 | 557 | 75 | 092 | ЙЮщ КмФЛГ7у5 9 8 | 1200 | ї2 | 093 | 553 | 78 | 078 | ЙЦЮ55 10, 6 | 1200 | 09 | 032 | 582 | 65 | 101 | 55 117 4 | 1200 | 06 | 051 | 601 | 72 | 145 | 55 13 65 | г2гоо | ї2 | 028 | 5957 | 68 | 146 | 55 (14| 12 | зво | 18 | 094 | 603 | 69 | 143 | 55

Покриті в такий спосіб субстрати (5) характеризують по товщині осадженого шару або за допомогою приладу Саїйоїевзі для шарів із помірною товщиною, до приблизно 5 мкм, або за допомогою мікрографічного розрізання для великих значень товщини, понад 5 мкм.

Для пласких зразків визначення характеристик також виконують шляхом вимірювань дзеркальної відбивної здатності та шорсткості АСМ. Дійсно, розріджені шари мають стовпчасту структуру, верхня частина стовпчиків якої розсіює світло, що зменшує дзеркальну відбивну здатність. Коли шари ущільнюються, верхня частина стовпчиків робиться пласкою і відбивна здатність збільшується.

Подібний принцип стосується і вимірювань шорсткості АСМ, зроблених на 5 мкм зображеннях збоку.

У першому циклі осадження мікрохвильову потужність регулюють до максимуму на генераторі 1200 Вт. Потік газових іонів (фі) є майже постійним, хоча насправді він дещо збільшується, коли напруга зміщення збільшується за абсолютною величиною.

Прагнуть оптимізувати щільність шарів, змінюючи енергію газових іонів через напругу зміщення.

Потік нейтральних атомів хрому регулюють через потужність, яку подають на катод магнетрона (30).

Для випробувань з 1 по 10 товщина осадження становить від 4,8 до 5,0 мкм. Коли потужність катода магнетрона (30) змінюється, відповідно регулюється тривалість осадження, щоб зберегти таку саму товщину шару.

Випробування 1 дає дуже поруватий шар хрому на субстратах (5), оброблених у потрійному планетарному обертанні. Це відповідає тому, що згадується в документі ЕРЗ3195322 на графічному матеріалі ТА. Низька щільність шару пояснюється, зокрема, дуже низькою кількістю іонів (без посилення плазмою) і характеризується дуже шорсткою поверхнею, яка розсіює та поглинає світло, як показує низька відбивна здатність.

Конфігурація з "потрійним" обертанням є переважним варіантом здійснення для установки, описаної в даному тексті, з посиланням на фіг. 1, оскільки вона дає можливість максимально збільшити кількість деталей, які обробляють в одному завантаженні для обробки, а отже і максимально збільшити продуктивність. Однак буде зрозуміло, що реалізація способу даного винаходу не обмежується установкою в конфігурації з "потрійним" обертанням.

Випробування 2 показує ефект додавання іонної стимуляції за допомогою плазми (Р), довільно налаштованої на максимальну потужність генератора 1200 Вт. Спостерігається значне збільшення щільності шару, що характеризується менш чіткою швидкістю осадження. Дійсно, однакова маса на одиницю поверхні осаджується на субстратах (5). Але оскільки щільність шару є більшою, то його товщина є меншою. Тому швидкість зростання шару в мкм/год. зменшується. Відзначається, що з меншою стовпчастістю шарів їх більш рівна поверхня краще відбиває світло: дзеркальна відбивна здатність переходить від 2 95 до 52,2 95.

Випробування з 2 по 5 мають на меті випробувати вплив енергії іонів, яку регулюють через напругу зміщення тримача (50) субстратів. Відзначається, що шари випробувань з З по 5, виконаних при -55, - 75 і -1425 В зміщення, є більш грубими, ніж осадження згідно з випробуванням 2.

На фіг. 2 показаний графік, який представляє відбивну здатність, отриману шляхом змінювання потужності катода магнетрона (30), для постійного зміщення субстратів (5), що становить -55 В.

Завдяки проведеним випробуванням заявник виявив, що дзеркальна відбивна здатність, а отже і щільність шару матеріалу (М), досягає оптимального значення для величин катодної потужності від 4 до 8 кВт, а потім має тенденцію до зниження. Тому оцінка тільки катодної потужності магнетрона (30) є недостатньою для досягнення успіху в ущільнюванні шару матеріалу (М). На цьому графіку показана нечітка залежність, яка існує між катодною потужністю та іонною стимуляцією для отримання щільного шару.

Для використання кількісних вимірювань і можливості масштабування способу ці величини катодної потужності та іонної стимуляції передаються: - в потоці (фі) газових іонів для іонної стимуляції плазмою (Р) і - в потоці (ФфФп) нейтральних атомів хрому для катодної потужності магнетрона (30).

У цьому випадку потік (фп) нейтральних атомів хрому визначають із швидкості осадження шару, який вважають щільним, вираженої в см/с, помноженої на густину хрому (7,15 г/см3), поділеної на молярну масу хрому (51,9961 г/моль) і помноженої на число Авогадро (за оцінкою, Маі-6,022 х 102з3мМоль"), що дає кількість атомів хрому на см: і за с.

Загальний струм зміщення ділять на загальну зміщену поверхню, що дає середню густину струму на субстратах. Розділялючи його на елементарний електричний заряд (1,6 х 10-79С), отримують кількість однозарядних іонів, які потрапляють на 1 см? площі поверхні субстрату (5) за секунду.

Дійсно, хоча плазма (Р) розташована біля джерела (40) плазми і хоча бомбардування субстратів (5) відбувається поблизу від нього, загальний струм, що збирається субстратами (5), є таким самим, як і у випадку, коли вся поверхня постійно отримує середнє іонне бомбардування, а отже середню густину струму.

Розрахунок потоку (фп) нейтральних атомів хрому здійснюють неявно в такий же спосіб: розділяючи товщину осадження на тривалість осадження, визначають середню швидкість осадження, незважаючи на те, що осадження утворюється протягом проходження субстратів (5) перед катодом (30) магнетрона. Однак протягом загальної тривалості осадження покривається вся поверхня субстратів (5), і тому обчислення роблять так, ніби вся поверхня постійно отримує потік (фп) нейтральних атомів хрому.

За умов випробування мікрохвильова потужність для створення плазми (Р) була зафіксована на максимумі. Щоб відрегулювати співвідношення між потоком (фі) газових іонів і потоком (фп) нейтральних атомів хрому, катодну потужність магнетрона (30) зменшували до 8 кВт (випробування з

6 по 9), у той час як напругу прискорення газових іонів регулювали від -55 до -125 В. Саме за напруги від -55 В до -75 В осадження видається найбільш щільним. они із занадто великою енергією погіршують якість осадження.

До речі, густина струму зміщення становить від 0,05 мА/см? до 2 мА/см?. Однак, як показують випробування, її недостатньо для отримання гарного ущільнення осадженого шару і її необхідно регулювати відповідно до швидкості осадження, щоб виконати критерій співвідношення між потоком газових іонів і потоком нейтральних атомів хрому Фі/рп, що становить від 0,5 до 1,7.

У зв'язку з цим, порівнюючи випробування 5 з випробуваннями з 6 по 9, слід відзначити, що вища потужність катода (для випробування 5), а отже більша густина струму катода, покращує швидкість осадження, але не дає можливості отримати шар прийнятної щільності. Це пов'язано з надто високою кількістю нейтральних атомів хрому (співвідношення 0,67), які надходять на субстрат за одиницю часу.

Для випробувань з 6 по 9 потужність катода, а отже густина струму катода, нижче, ніж для прикладу 5, але співвідношення фі/рп вище і більше ніж 0,7, що покращує щільність осадженого шару.

Коли співвідношення між потоком (фі) газових іонів і потоком (фп) нейтральних атомів хрому продовжує збільшуватися, через адаптацію катодної потужності магнетрона (30), щільність шарів продовжує зростати (випробування 10 і 11).

У випробуванні 12 зменшення катодної потужності магнетрона (30) призводить до погіршення зростання шару матеріалу (М), через надлишкове іонне бомбардування. Тому співвідношення між потоком (фі) газових іонів і потоком (фп) нейтральних атомів хрому, що становить 1,88, є надмірним.

На фіг. З показаний інший графік, який представляє відбивну здатність, отриману шляхом змінювання напруги зміщення субстратів (5), при постійній потужності катода магнетрона (30) 8 кВт або 10 кВт. Ці графіки доповнюють ідею за фіг. 2, оскільки там видно, що катодна потужність 10 кВт все одно може бути використана для отримання щільного осадження, якщо субстрати (5) перебувають під зміщенням -100 В. Це показує, що невеликий дефіцит іонів може бути частково компенсований збільшенням напруги зміщення. Проте відбивна здатність залишається трохи нижчою.

Однак катодна потужність 8 кВт може дати погані результати для таких високих значень напруги.

Це показує, що крім співвідношення між потоком (фі) газових іонів і потоком (фп) нейтральних атомів хрому, має бути дотриманий діапазон напруги зміщення, щоб уникнути, як за умов випробування 7, іонів із занадто великою енергією, що погіршують поверхню осадженого шару.

Це підтверджується фігурою 4, на якій представлений графік, що зображує значення відбивної здатності, отримані за допомогою трьох випробувань під номерами 6, 7 і 10, і для яких співвідношення між потоком (фі) газових іонів і потоком (фп) нейтральних атомів хрому є близьким до 1,0. Там видно, що занадто висока напруга зміщення у випробуванні 7, на рівні -125 В, дає занадто багато енергії газовим іонам, так що замість ущільнення шару матеріалу (М) вони погіршують його.

Таким чином, шари, створені при енергії іонів від 50 до 75 еВ із співвідношенням потоку іонів до нейтрального потоку від 0,7 до 1,5, поєднують хороші характеристики зростання, щоб мати щільне осадження матеріалу (М) на основі хрому (випробування з 8 по 11, згідно з даним винаходом). Шари випробувань з 1 по 7, незважаючи на швидке осадження, не всі є відповідними, оскільки деякі не мають характеристик ідеально щільного шару. Випробування 12 виходить із зони відповідності, його характеристики дещо погіршені, а його швидкість осадження також становить менший інтерес.

У випробуваннях 13 і 14 завжди для шарів товщиною 5 мкм катодна потужність магнетрона (30) збільшується для збільшення швидкості осадження. Щоб зберегти потік (фі) газових іонів і потік (фп) нейтральних атомів хрому, мікрохвильовий генератор джерела (40) плазми 1200 Вт був замінений на генератор 2000 Вт для випробування 13. Задане значення мікрохвильового генератора джерела (40) плазми було зафіксоване на 2000 Вт.

Більше того, у випробуванні 14 додали друге джерело (40) плазми. Це друге джерело (40) плазми також оснащене мікрохвильовим генератором 2000 Вт. Для випробування 14 кожен мікрохвильовий генератор має вихідну потужність 1800 Вт, що доводить загальну потужність до 3600 Вт для іонної стимуляції плазмою (Р).

Завдяки збільшенню загальної потужності іонної стимуляції плазмою (Р) стало можливим збільшити потужність на катоді магнетрона (30) і, через це, швидкість осадження при потрійному обертанні, яка проходить від 0,6 мкм і досягає 1,8 мкм/г.

На фіг. 5 їі фіг. 6 представлені два графіки, які підсумовують проведені випробування, відповідно відображаючи дзеркальну відбивну здатність на фіг. 5 та шорсткість АСМ на фіг. 6. На останньому шкала ординат обернута зворотно, так що кореляцію між дзеркальною відбивною здатністю та шорсткістю АСМ можна бачити краще, хоча насправді це стосується зворотної кореляції: чим нижче шорсткість АСМ, тим більшою є дзеркальна відбивна здатність.

Щоб верифікувати щільність отриманого шару, випробування 11 відтворили у випробуванні 11!" шляхом збільшення тривалості осадження так, щоб товщина перейшла від 5,0 до 14,0 мкм.

Спостерігається незначне падіння відбивної здатності, вона переходить від 60,195 для шару товщиною 5 мкм до 47,3 96 для товщини, близької до 14 мкм. Шорсткість АСМ залишається помірною при 10 нм для ба для товщини, близької до 14 мкм, замість 7,2 нм для шару товщиною 5 мкм.

Паралельно до випробувань з потрійним обертанням на субстрати (5) накладали покриття в конфігурації з подвійнім обертанням з метою верифікації наявності впливу зі сторони режиму обертання. Результати підсумовані на фіг. 7, яка показує змінювання відбивної здатності залежно від співвідношення потоків. Як можна побачити на цій фігурі, при подвійному обертанні отримання відбивної здатності, більшої ніж 50 95, здійснюється для співвідношень фі/фрп від 0,5 до 1,0, а отже для співвідношень нижчих, ніж при потрійному обертанні. Щоб отримати максимальну відбивну здатність, переважно у цьому режимі потрібно вибирати співвідношення від 0,7 до 1,0. Також спостерігається, що максимальна відбивна здатність нижче при подвійному обертанні, ніж при потрійному обертанні, але це пов'язано з більшою товщиною осадження.

Фактично, два режими обертання відрізняються швидкістю заповнення завантаження. У режимі подвійного обертання завантаження складається з циліндрів діаметром 110 м, на яких закріплені субстрати (5). Можна вважати, що це стосується оптимального завантаження. У режимі потрійного обертання, з іншої сторони, завантаження складається з круглого компонування з 12 трубок діаметром мм з простором приблизно 15 мм між трубками. Отже це стосується відносно перфорованого заповнення. У цьому випадку швидкість осадження є нижчою і, ймовірно, більше осадження виконується під похилим падінням та завдяки термічно обробленому потоку (тобто кінетична енергія нейтральних атомів впала через зіткнення з газом). Таким чином, спостерігається, що для ущільнення осадження потрібно більше іонів. 50 95 порогового значення відбивної здатності переходять вище співвідношення 0,7, при цьому відбивна здатність залишається високою, аж до співвідношення приблизно 1,7, перед тим як погіршитися через надмірне бомбардування газовими іонами.

Оптимальне значення досягається для співвідношень від 1,0 до 1,5.

Це перфороване встановлення є необхідним у разі обробки довгих трубок, оскільки з їхньою дуже великою довжиною та можливою стрілкою, яка виникає внаслідок цього, значна відстань між трубками під час обробки здається необхідною, щоб уникнути контактів між деталями. Фіг. 8 і фіг. 9 являють собою розрізи покриття, виконані за допомогою БІВ для спостереження за морфологією шару матеріалу (М), осадженого на субстрат (5). З технічних причин на зразки додають шар алюмінію (а), щоб виконати розрізання за допомогою РІВ. Під час цих спостережень, зроблених під сканувальним електронним мікроскопом, корекції нахилу пластини у напрямку детекторів не були зроблені, так що ці розрізи слугують лише для спостереження зовнішнього вигляду осадженого шару шляхом вимірювання його товщини.

На фіг. 8 представлений розріз шару, отриманого під час випробування 11, і зокрема зображений зовнішній вигляд зерен матеріалу (М) на основі хрому, які утворені на поверхні субстрату (5). Товщина осадження є невеликою, так що присутні всі напрямки зростання зерен: зерна орієнтовані в усіх напрямках.

На фіг. 9 представлений розріз шару, отриманого під час випробування 11".

Слід відзначити, що основа осадження складається з менших зерен (9), ніж на решті товщини шару. Шар сформований шляхом вибору переважних напрямків зростання, так що у верхній частині шар більше не містить великих зерен (С), і які проходять в напрямку зростання шару. Верхня частина зерен (С) має тенденцію утворювати добре виражені грані, які відбивають світло в напрямках, дещо відмінних від напрямку дзеркального відбивання. Це пояснює спостережуване падіння дзеркальної відбивної здатності. Однак чітко видно, що зерна торкаються одне одного і що між зернами не видно поруватості.

Відомо, що й інші матеріали, відмінні від хрому, забезпечують стійкість металевих субстратів до окислення, як, наприклад, нітриди хрому. Можна перевести описаний в даному випадку спосіб в реактивний режим шляхом введення азоту в кожух (10) на додаток до аргону.

Отже можна було б легко додати, наприклад, шар нітриду хрому на щільний шар хрому, навіть зробити багатошарове осадження, чергуючи два матеріали.

Згідно з варіантом, який не представлений, перед осадженням матеріалу (М) на основі хрому, виконують попереднє осадження на субстрат (5) першого шару, який містить метал, такий як вольфрам, тантал, молібден, ванадій або гафній.

Цей перший шар, розташований між субстратом (5) і матеріалом (М), призначений для формування бар'єрного шару, щоб за високої температури хром матеріалу (М) не розсіювався у субстраті (5), що могло б знизити його температуру плавлення, а отже, у конкретному випадку оболонки тепловидільних елементів, прискорити погіршення стану несправності. Цей перший шар осаджують, реалізуючи другий катод магнетрона (джерело матеріалу першого шару) і використовуючи те саме джерело (40) плазми.

Крім того, спосіб можна виконувати інакше, ніж у наведених прикладах, не відходячи від обсягу даного винаходу, який визначений формулою винаходу.

У варіанті, який не представлений, плазма (Р) іонної стимуляції не генерується мікрохвилями.

Дійсно, важливою є не потужність, споживана джерелом (40) плазми, а кількість газових іонів, доступних на деталях, а отже інтерпретація потоку (Фі) газових іонів, запропонована заявником.

Можна використовувати й інші джерела газових іонів. Також можливе магнетронне розпилення із замкненим полем. Ці варіанти можуть вимагати правильного регулювання дисбалансу магнетронів і утворення петель ліній поля між катодами, щоб дося!ти діапазону співвідношення потоків.

Крім того, технічні характеристики різних варіантів здійснення і варіантів, згаданих вище, можуть бути, повністю або для деяких з них, об'єднані разом. Таким чином, спосіб і установка (1) можуть бути адаптовані щодо вартості, функціональних можливостей і продуктивності. дент ЖК т м г Й оду й та цу рих оц й т ан 1 га Ша 7 Ка, Су . Те о а еко п р ке пе щи жди ку - "кл ма у о. шкі у Я, і й Чан

З ок КА йо

Кв и, «

У их пеклі а Іа ; к а що. в дичні 5

БА о в лек М й й Ов їх КЕ песяете Б У чних но А і й ХЕ.

НН Жде кшавУ дини : х и су пкн шорт . : ї га щ ся | Тен ПЕ ін її З МОЖЕ дн

Ох К чор 2 ї Мо Б не Їє --е Ї шен і ж ОВ НИ рення 53

Ї ! ти ух ОО, тт ї ; Кт и ем ї І їх с 7. ж 17 Зк м ; : ення К с п пекеик яю шило нена | в

ФГ. 1

Кз нм ще пан зим я . п - в мо ; зер У --35

ХК :

Ра Кік

Фіг. 2 та ВЕК іт віз нм щ ре: ЗА в У « ж ря їх кла, я що фнни . те , ях " сені Й КО- 1 0КВт

АД Б-й х с зай тя Ти біт

СЯ Ра Кк - Кт й

ЩІ щі ї

З ХВ З У ЩЕ 5 їх її

КГ

З ОК вже

ВЛьсЗм нм то. пої : ОВУ У: й чок - : ПО БАХМУТ 7

МУ ше год нку аж зх тан йони БЖ зане : ЧАТ ТК я :

Бум ї

Томи: щш по «5 ща дк ЩІ їх І

ЕД

Фіг. 4 кімн й пплінаетіссссе вір

З хо я

ЩІ ОК» ще фе що Кс ще дО - і сен 28 ЕВ - я ж ско ЖЕ

Б х

Ж є -а- 35 еВ

Ух ' . . . . й . . пл лока Пд т Ід ХЛ їди ІОМЕ о ПИ

ФК

Фіг. 5 а АСМм нм

ЕМ

- пл шяМа лю: п ІД 1 їла ІДК їдя пе

У х ст с

Е Я / можн з Б я т -ф-135е8 є

Фіг. 2 г зе і ні і паж ЗК сріг. 6 іє

З слон п ше і ГА пр Як, ! ПЕН КК КН я

У

Б

Фіг. З

Claims (12)

1. Спосіб осаджування матеріалу (М) на основі хрому з мішені на металевий субстрат (5) за допомогою безперервного магнетронного розпилення з використанням плазми (Р), утворюваної в газі, який відрізняється тим, що: співвідношення між потоком (фі) газових іонів, спрямованих в напрямку до субстрату (5), 1 потоком (фп) нейтральних атомів хрому, спрямованих в напрямку до субстрату, регулюють від0О,5 до 1,7; 1 до субстрату прикладають напругу зміщення від -50 до -100 В.

2. Спосіб за п. І, який відрізняється тим, що субстрат (5) містить цирконієвий сплав, а матеріал (М) на основі хрому осаджують на вказаний цирконієвий сплав і в контакті з ним.

3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що співвідношення між потоком (фі) газових іонів 1 потоком (фп) нейтральних атомів хрому становить від 0,7 до 1,5.

4. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що субстрат (5) піддають впливу напруги зміщення від -50 до -80 В.

5. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що матеріал (М), осаджений на субстрат (5), утворює шар, що називають тонким шаром, який має товщину від 4 до 20 мкм, переважно від 11 до 17 мкм.

б. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що плазму (Р) утворюють за допомогою мікрохвиль.

7. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що газ включає азот або азот і аргон, а матеріал (М) включає нітрид хрому.

8. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що осадження виконують на декількох субстратах (5), при цьому субстрати (5) рухаються під час осадження в першому обертанні (т1), 1 переважно в двох комбінованих обертаннях (ті, 12) з паралельними осями, і ще більш переважно в трьох комбінованих обертаннях (ті, 12, ІЗ) з паралельними осями.

9. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що субстрат (5) має довжину, яка в десять разів перевищує його ширину чи його висоту, або субстрат (5) має довжину, яка в десять разів перевищує його діаметр.

10. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що субстрат (5) являє собою трубку із зовнішнім діаметром менше ніж 40 мм і довжиною більше ніж І м.

11. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що додатково включає попередній етап осаджування на субстрат (5) першого шару, який містить вольфрам, тантал, молібден, ванадій або гафній, призначеного для формування бар'єрного шару між субстратом (5) 1 матеріалом (М) на основі хрому.

12. Спосіб виготовлення оболонки ядерних тепловидільних елементів, яка містить металевий субстрат (5), покритий шаром, який містить матеріал (М) на основі хрому, який відрізняється тим, що включає етап осаджування вказаного матеріалу (М) на основі хрому з мішені на вказаний металевий субстрат (5) за допомогою безперервного магнетронного розпилення за будь-яким із пп. 1-11.