Subversion Repositories svnkaklik

\documentclass[12pt,a4paper,oneside]{article}
\usepackage[colorlinks=true]{hyperref}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage[czech]{babel}
\usepackage{graphicx}
\textwidth 16cm \textheight 24.6cm
\topmargin -1.3cm 
\oddsidemargin 0cm
\pagestyle{empty}
\begin{document}
\title{vakuové napařování}
\author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz}
\date{3.12.2010}
\maketitle
\thispagestyle{empty}
\begin{abstract}
\end{abstract}

\section{Úvod}
\begin{enumerate}
\item Seznámit se s aparaturou: aparatura AV 63 s úpravou pro napařování z odporově vyhřívané vaničky.

\item Zapnout přívod el. napětí, vody a tlakového vzduchu a uvést AV 63 do provozu. Sledovat funkci aparatury a tlak až do cca $4 \times 10^{-3}$ Pa.

\item Připravit sklíčka na napařování  - očistit 
        zhruba otřít
        vyprat ultrazvukem v saponátové vodě
        opláchnout destilovanou vodou
        opláchnout acetonem a zbytek stáhnout tamponem.
        vložit na stolek aparatury

\item připravit k napaření vrstvy cca 10nm stříbra. Vzdálenost sklíčka od vaničky. 

\item Uzavřete aparaturu zvonem a čerpejte do vysokého vakua  $p < 5.10^{-3} Pa$

\item Zvyšováním napětí regulačním trafem zvyšujte pomalu teplotu vaničky a pozorujte Ag drátek (zatím zakrytý clonkou). Po dosažení teploty tání stříbra  se drátek smrští do kuličky. Můžete začít napařovat - odkryjte clonku. 

\item Vypněte žhavení a počkejte několik minut až vanička zchladne. 

\item Napusťte recipient vzduchem a  vyjměte napařené sklíčko.

\item Opakujte se sklíčkem na které otisknete palec. 

\item Odstavte aparaturu.  

\end{enumerate}

\section{Postup měření}

Po uvedení napařovací aparatury do provozního stavu jsme v době čekání na nahřátí difuzní vývěvy připravili sklíčka k napařování.

Očištění podložních mikroskopických skel jsme provedli následujícím způsobem. Nejdříve byla umyta ultrazvukovou myčkou ve vodě s přidaným detergentem. Jako detergent bylo zvoleno tekuté mýdlo.
Po usušení bylo sklíčko z jedné strany ještě opláchnuto acetonem a otřeno nesterilním gázovým čtvercem. 
 
Mezi tím byla již aparatura v provozuschopném stavu a bylo možné připravit stříbrný drátek jako materiál pro napařování 10\,nm tlusté vrstvy. 

Při výpočtu předpokládáme vypařování pouze do horního poloprostoru. Vzdálenost sklíčka od vaničky je $R$ = 125\,mm a průměr stříbrného drátu je $r$ = 0,5\,mm Pro objem napařené vrstvy a stříbrného drátu platí:

\begin{displaymath} V_v =  \frac{ 4 \pi d R^{2}}{2} \qquad V_d =  \pi  l  r^{2} \end{displaymath}

Tyto objemy se po odpaření musí rovnat, platí tedy

 \begin{displaymath} \frac{4 \pi d R^{2}}{2}  =  \pi l r^{2} . \end{displaymath}


Odtud vyjádříme délku Ag drátu

\begin{displaymath} l =  \frac{ 2 d R^{2}}{r^2} . \end{displaymath}

Po dosazení vychází

\begin{displaymath}  l= \frac{ 9.8175 \cdot 10^{-10}}{7.853982 \cdot 10^{-7}}\,\textrm{m} = 0.005\,\textrm{m} = 5\,\textrm{mm} . \end{displaymath}

Délka stříbrného drátku je 5\,mm.

V laboratoři nebyly moc přesné štípací kleště proto výsledný ústřižek měl spíše přibližné rozměry. 
Drátek byl následně vložen do keramické vaničky a nad něj položeno do držáku očištěné krycí sklíčko. Po očištění těsnění isopropylalkoholem byl recipient uzavřen a spuštěna čerpací automatika, po dosažení dostatečného vakua . Jsme postupně začali zvyšovat proud odporovým vyhříváním vaničky pomocí regulovatelného autotransformátoru. Stříbro se začalo tavit zhruba při napětí na topném článku 42V podle stupnice na autotransformátoru. Mohli jsme tak odkrýt clonku a stříbro se odpařovalo na plochu sklíčka.

Po odpaření celé stříbrné kuličky jsem vypnuli vyhřívání a vyčkali než vanička ochladne. Následně bylo možné aparaturu opět naplnit vzduchem. Odstavení vývěv a otevření napouštěcího ventilu proběhlo opět automaticky.

Postup čerpání a napařování jsme zopakovali i s druhým sklíčkem pouze s rozdílem, že jedno jsem otiskl ukazováček. Tím byla narušena možnost pevné vazby mezi stříbrem a sklem a napařené sklo se v místě otisku brzo setřelo, navíc okolí otisku dále degraduje, zřejmě postupnou difuzí organických kyselin z otisku ve vrstvě stříbra.

Následně bylo po měření zjištěno, že stříbrná vrstva má přes úhlopříčku napařeného čtverce elektrický odpor přibližně 10 Ohm, ale měření bylo velmi přibližné, protože není známý přechodový odpor kontaktů, proti vrstvě stříbra.  

\section{Závěr}
Výsledkem byla dvě tence postříbřená sklíčka. Tenký povlak  stříbra se i přes velkou opatrnost při jejich přepravě značně poškodil. Na nedokonale očištěném sklíčku s otiskem zmizelo postříbření v místech obtisku téměř úplně. Je proto velmi důležitá čistota práce při napařování.

\end{document}