Модифицированный электроемкостный метод для нанометрологии

Modified Electrocapacitive Method for Nanometrology



И.А. Новиков
С.В. Петровых
С.А. Яковлев
I.A. Novikov
S.V. Petrovih
S.A. Yakovlev
novikov_ia@voenmeh.ru
ptv45sv@rambler.ru
iakovlev_sa@voenmeh.ru
профессор кафедры «Стрелково-пушечное, артиллерийское и ракетное оружие», Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова, доктор технических наук, профессор
ведущий инженер, кафедра «Стрелково-пушечное, артиллерийское и ракетное оружие», Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова
преподаватель кафедры «Стрелково-пушечное, артиллерийское и ракетное оружие», Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова
Professor, the Department of Small Arms, Artillery and Rocket Weapons, D.F. Ustinov Baltic State Technical University «VOENMEH», Doctor of Engineering, Professor
Leading Engineer, the Department of Small Arms, Artillery and Rocket Weapons, D.F. Ustinov Baltic State Technical University «VOENMEH»
Lecturer, the Department of Small Arms, Artillery and Rocket Weapons, D.F. Ustinov Baltic State Technical University «VOENMEH»
г. Санкт-Петербург
г. Санкт-Петербург
г. Санкт-Петербург
St. Petersburg
St. Petersburg
St. Petersburg

Ключевые слова:

  • модифицированный
  • электроемкостный метод
  • жидкий металл
  • электрод
  • нанометрология
  • наноиндустрия
  • наноиндустрия
  • тонкий
  • пленка
  • нанопокрытие
  • Keywords:

  • modified
  • electrocapacitive method’ liquid metal
  • electrode
  • nanometrology
  • nanoindustry
  • dielectric
  • thin
  • nanocoating
  • В статье предложена модификация двухэлектродного электроемкостного метода с использованием жидкометаллического легкоплавкого электрода. Модифицированный метод можно использовать для измерений диэлектрических пленок нанометровой толщины, нанесенных на металлическую подложку произвольной формы. Описание проведенной работы содержит электрофизическую модель измерений, структурную схему установки, методику измерений. Также получены формулы для обработки результатов измерений, которые позволяют вычислять толщину нанопокрытия. Предложена реализация метода с помощью измерительного стенда, который состоит из измерительной ячейки, электронных блоков, и компьютера. В компьютере реализованы математическая обработка результатов измерений и алгоритмы для вычисления толщины нанопокрытия. Выполнена серия измерений для фторорганических нанопокрытий, нанесенных на плоские металлические образцы. Были проведены измерения для нанопокрытий с одномолекулярным слоем и с многомолекулярными слоями. Результаты обработки измерений показали, что модифицированный электроемкостный метод имеет достаточно высокую точность.

    We offer a modification of the two-electrode electrocapacitive method using a liquid-metal fusible electrode. The modified method can be used to measure dielectric nanometer films placed on a metal substrate of random shape. The work description includes an electrophysical model of measurements, the stand block diagram, the measurements technique. The formulas were obtained to process the measurement results and to determine the nanocoating depth. We suggest implementing the method using the measuring stand made of a measuring cell, electronic components, and a computer. The computer is used for mathematical processing of measurement results as well as algorithms to calculate the depth of the nanocoating. We carried out certain measurements for organofluoriсnanocoating applied on flat metal samples. Measurements were carried out for nanocoating with a single molecular layer, and with multimolecular layers. The results of measurementsprocessing showed that the modified electrocapacitive method is accurate enough.

    Список использованной литературы

    1. ГОСТ 22372-77 «Материалы диэлектрические. Методы определения диэлектрической проницаемостии тангенса угла диэлектрических потерь в диапазоне частот от 100 до 5•106 Гц….» // Электронный фонд правовой и нормативно-технической информации: [сайт]. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200016160 (дата обращения: 09.10.2021).
    2. Вохидов А., Добровольский Л. Эпиламирование: эффективный метод создания пленок // Наноиндустрия. 2012. № 4 (34). С. 32–35.
    3. Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безызностность). М.: Изд-во МСХА, 2001. 616 с.
    4. Логунов В.В., Амирханов Е.И., Новиков И.А. Технология повышения показателей надежности оболочек и инструментов в технике // Металлообработка. 2018. № 5 (107). С. 30–36.
    5. «Жидкий металл» как термоинтерфейс // Electrosad: [сайт]. URL: http://www.electrosad.ru/Ohlajd/Metall.htm (дата обращения: 09.10.2021).
    6. Можен М. Механика электромагнитных сплошных сред / пер. с англ. М.: 1991. 560 с.
    7. Никифоров С., Яминский И., Алексеев А., Бурлуцкий Д., Смагулова Д. Функциональные нанопокрытия: тенденции и перспективы // Наноиндустрия. 2015. № 2(56). С. 18–25.
    8. Тодуа П., Гавриленко В. Нанометрология – основа устойчивого развития нанотехнологий // Наноиндустрия. 2013. № 5(43). С. 6–18.
    9. Эйсмонт Е.И., Овчинников Е.В., Чекан Н.М., Пинчук Т.И. Морфология тонкопленочных покрытий, сформированных на металлических субстратах // Порошковая металлургия: сб. науч. трудов / ГНУ «Институт порошковой металлургии». Минск, 2017. С. 239–243.

    РФ, Ленинградская область, г. Гатчина, ул. Рощинская, д. 5 к.2