www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Magnetron ile Püskürtümlü Kaplama

Alt katman
Hedef
Plazma bulutu
Mıknatıs
N
S
N
Gaz sızdırmaz
tapa
Vakum
pompası
Asal gaz
haznesi
Yüksek gerilim kaynağı

Resim 1: Bir magnetron ile püskürtümlü kaplama işlemi

Magnetron ile Püskürtümlü Kaplama

Magnetron ile püskürtümlü kaplama yöntemi ile 10-3 - 102 mbar arasında basınca sahip bir vakum haznesinde buhar çökeltimi uygulanarak çok ince bir metalik kaplamanın elde edildiği bir yöntemdir. Katot püskürtüm yöntemi (sputtering) keza hedef olarakta adlandırılan bir katı malzemenin güçlü enerjiye sahip iyonlar tarafından bombardıman edilerek atomlarının kopartılması ve gaz durumuna dönüştürülmesi olayıdır. Bu materyalin atomize olmasını sağlar, ardından da bir alt katman üzerine yağarak bir ince sabit tabaka meydana getirir. Püskürtüm yöntemi keza Fiziksel Buhar Biriktirme (Physical Vapor Deposition, PVD) yöntemi olarakta adlandırılmaktadır. Vakum altında kaplama ile çok düzgün dağılmış ve temiz kaplanmış bir tabaka elde edilir. Püskürtüm kaynağı bir asal gazdan (genellikle argon gazı) bir düşük basınçlı plazma üretir. Tabaka için çıkış materyali püskürtüm kaynağının bulunduğu hedeften sağlanır.

Aygıtın ana parçaları katot (hedef) ve anottur. İyonizasyon seviyesinin ve bunun bir sonucu olarak kaplama miktarının yükseltilmesi için hedefin arkasına bir manyetik alan yerleştirilir. Bu nedenle burada da adlandırma için yine magnetron seçilmiştir. Ancak burada kullanılan magnetronun görevi yüksek frekanslı salınımlar elde etmek değildir. Bu iş için gerekli çınlayıcılar da zaten mevcut değildir. Asal gaz doldurulduktan sonra bu aygıt daha ziyade bir tiratron gibi çalışır: tüp bir yüksek gerilimle ateşlenir ve bir plazma bulutu meydana gelir. Bu plazma bulutunda hazneye doldurulmuş olan gazın atomlarının atom kabuğu parçalanır ve yüklü parçacıklar (negatif yüklü elektronlar ve pozitif yüklü iyonlar) oluşur. Yüksek frekanslı sinyaller elde edilmesinde kullanılan klasik magnetron da olduğu gibi elektrik alanı ve manyetik alanı yine birbirilerine diktir. Manyetik alan yüklü parçacıkları sikloidal yaylar biçiminde bir yol izleyerek burada hedef yüzey olan katoda paralel olarak yönlendirir. Bunlar yüksek gerilimin etkisi altında daha ziyade helezon biçimli bir yol takip ederler. İyonlar hedefe doğru giderken hızlanırlar. Çarpma sırasında hedeften parçacıklar kopartılıp alınır. Alt katman üzerine yerleşen bu parçacıklar burada adım adım bir tabaka oluşturur.

Bu teknoloji hem elektriksel iletken hem de erime noktasına çok yüksek olan tüm malzemelere uygulanabilir. Keza yalıtkan malzemelerde püskürtülebilir ve hedef malzeme olarakta kullanılabilirler. Magnetron püskürtme yönteminde kaplama parametreleri değiştirilerek plazma koşulları ve böylece katmana ait özellikler çok geniş bir aralıkta seçilebilir. Kaplamanın kalınlığı çok hassas ayarlanabilir. Tipik kaplama kalınlığı 1 nm ila birkaç μm arasındadır. Bunun dışında birbirinden farklı katman kaplama malzemelerinin bileşimi çok hassas ayarlanabilir.

Püskürtümlü yöntem galvanizleme ya da vakum altında doğrudan püskürtme gibi geleneksel yöntemlere göre çok bariz üstünlüğe sahiptir. Örneğin bu yöntemde temiz bir teknoloji uygulanmakta, galvanizleme işleminde olduğu gibi çevreye zarar veren maddeler hiç bir şekilde kullanılmamaktadır. Böylece yüksek işletme- ve atık atma masrafları ortadan kalkmakta ve işe yarar bir yüzey sonlandırma için temiz bir üretim imkânı sunulmaktadır. Bu teknoloji çok yüksek bir teknik bilgi gerektirir ve kütle üretimin yapıldığı yerler için uygundur.

Resim 2: Pilot mahalli üst kapağı altın ile kaplanmış bir F-22 Raptor savaş uçağı
© 2008 Robert Shenk

Bu yöntemin üstünlükleri:

Bu yöntem radar teknolojisi için bir yere kadar daha pasif bir öneme sahiptir, örneğin cam elektromanyetik dalgaların geçmesini engelleyen bir iletken tabaka ile kaplanabilir. Örneğin havaalanı uçuş kontrol kulesindeki cam panellere burada görevli personeli yakın bölgedeki radar istasyonlarından gelen yüksek frekanslı elektromanyetik dalgalardan korumak amacıyla kaplama yapılabilir. Keza hayalet-uçakların pilot mahalli camlarına pilot mahalli içinden dönecek yansımaları önlemek amacıyla altın kaplama yapılabilir.