IBWS 2006, VLAŠIM 1

Reflex s.r.o.

Vysoká škola chemicko-technologická

AV ČR – Astronomický ústav

ON Semiconductor

TENKÉ FÓLIE PRO RTG-OPTIKU

(skleněné vs křemíkové fólie)

Veronika Semencová, Jaroslav Prokop, Adolf Inneman,

Roman Kačerovský, Martin Míka, Libor Švéda, René Hudec,

Michaela Skulinová

IBWS 2006, VLAŠIM 2

CÍL PRÁCE

●najít vhodný materiál pro tenké fólie, které lze tepelně

formovat do požadovaného tvaru

●vývoj technologie tepelně formovaných tenkých

fólií pro optiku fokusující RTG záření

tvarová odchylka od požadovaného tvaru < 1

µm

drsnost Ra < 1 nm

IBWS 2006, VLAŠIM 3

VLASTNOSTI TENKÝCH FÓLIÍ

sklo D 263 Si

*10-6 [K-1] 7.2 4.7-7.6

ρ [g*cm-3] 2.5 2.3

E [GPa] 72.9 170

G [GPa] 30 49

µ (Poisnovo číslo) 0.21 0.28

c*10-12 [m2/N] 3.44*1.02 x

tloušťka [mm] 0.3 0.625

typický rozměr [mm] 300 x 440 Ø 150

cena za folii [€/m2] 0.75 28

IBWS 2006, VLAŠIM 4

KVALITA POVRCH PŘED TEPELÝM FORMOVÁNÍM

AFM mikroskop PV [nm] Ra [nm] Rq [nm] plocha

sklo 112.7 1.4 4.2 10x10 µm

Si 3-17 0.2 0.3 10x10 µm

interferometr PV [µm] Rq [nm] plocha

sklo 0.07 1.6 0.7x0.5 mm

Si 0.005 0.4 1.4x1.0 mm

profilometr PV [µm] Rq [nm] délka

sklo 4.7 70 mm

Si 30 5.5 140 mm

IBWS 2006, VLAŠIM 5

TEPELNÉ FORMOVÁNÍ

●tepelného formování mezi konvexní a konkávní částí formy

●optimalizace formovacího procesu (teplota, výdrž, ochranná atmosféra, zatížení)

Tformování tepl. výdrž přítlačná síla ochr. atm.

sklo 600-700°C ano ne ne/ano

Si 1000-1200°C ano ano ano

IBWS 2006, VLAŠIM 6

MATERIÁL TENKÝCH FÓLIÍamorfní x krystalický

Monokrystal = pravidelná (krystalickou) struktura -

makroskopický krystal se zanedbatelnými poruchami krystalické

struktury. Z energetického hlediska je krystalické uspořádání

výhodnější než amorfní, proto je pro většinu pevných látek

přirozené.

Amorfní látky = uspořádání částic je náhodné, určité

zákonitosti existují pouze v polohách navzájem sousedících

atomů. Amorfní látky vznikají např. při rychlém ochlazení

taveniny, kdy částice nemají dostatek času k vytvoření krystalu.

IBWS 2006, VLAŠIM 7

MECHANISMUS LEHÁNÍ

Si ↑ T (↑ F) => ρdislokací ve středu ↑ => řetězová rce =>

vysoká ρdislokací => pohyb kryst. rovin => plastická

deformace => „nedokonalé lehnutí“ => cyklické

opakování => „dokonalé lehnutí“

x rozdělění působící síly

x síla nepůsobí kolmo na tenkou fólii (úhel ‹

90°)sklo ↑ T (↑ F) => oblast měknutí (Ttečení), což je teplotní

interval mezi pevnou a kapalnou fází

tříbodový bodový ohyb „dokonalé ohnutí“„nedokonalé ohnutí“

IBWS 2006, VLAŠIM 8

DISLOKACE

IBWS 2006, VLAŠIM 9

Si FÓLIE

R = 150 mm, 72 x 23 x 0.325 mm

R = 150 mm, 50 x 7 x 0.625 mm

IBWS 2006, VLAŠIM 10

DODATEČNÉ ZATÍŽENÍ

IBWS 2006, VLAŠIM 11

VLIV PŘÍTLAČNÉ SÍLY

se zvyšující se přítlačnou silou se zmenšovaly tvarové odchylky zformovaných Si-fólií od požadovaného

tvaru

IBWS 2006, VLAŠIM 12

TEPLOTNÍ VÝDRŽ●s rostoucí dobou působení přítlačné síly:

mírně klesala velikost tvarových odchylek

PV a PVmin - odlišnosti v ohnutí v různých částech formované Si-fólie vyrovnaly

IBWS 2006, VLAŠIM 13

DRSNOST Si FÓLIÍ PO TEPELNÉM FORMOVÁNÍ

IBWS 2006, VLAŠIM 14

SKLENĚNÉ FÓLIE

parabolic profile100 x 150 x 0.75 mm

cylinder profile75 x 25 x 0.75 mm

IBWS 2006, VLAŠIM 15

VLIV T a na tvar paraboly

IBWS 2006, VLAŠIM 16

DRSNOST SKLENĚNÝCH FÓLIÍ PO TEPELNÉM

FORMOVÁNÍ

IBWS 2006, VLAŠIM 17

ZÁVĚRSi–fólie:

•navrženo experimentální uspořádání formovacího procesu (ochranná atm, přenos pohybu do pece)

•optimalizovat teploty a přítlačnou sílu během tep. formování

Skleněné fólie:

•navrženo experimentální uspořádání formovacího procesu

•optimalizovat teploty a přítlačnou sílu během tep. formování

IBWS 2006, VLAŠIM 18

DĚKUJI

ZA POZORNOST