Лазерный мир

Заказ состоял в производстве 10 лазерных зеркал диаметром 50 см. Одной из особенностей выполненной работы было нанесения нанопокрытия на поверхность зеркал методом магнетронного напыления.

Специалисты научно-образовательного центра «Функциональные наноматериалы» Балтийского федерального университета имени Канта успешно выполнили заказ Российского федерального ядерного центра — Всероссийского научно-исследовательского института технической физики имени академика Забабахина (Снежинск), входящего в госкорпорацию «Росатом», изготовив специальные лазерные зеркала, говорится в сообщении БФУ.

Одной из особенностей выполненной работы было нанесения нанопокрытия на поверхность зеркал. В данном случае использовался метод магнетронного напыления — разновидность ионно-плазменного распыления, когда требуемый материал распыляется ионами инертного газа под действием переменного электрического поля высокой мощности и магнитного поля.

«Выполнение этого заказа открывает перед университетом довольно широкие возможности. Во-первых, мы рассчитываем на расширение и развитие данных технологий. Во-вторых, университет обозначился на условной карте подрядчиков, способных вовремя и качественно выполнять сложные заказы. В-третьих, мы приобретаем бесценный опыт и выходим на новые источники финансирования исследований», — отметил проректор по развитию и стратегическому планированию БФУ Тимур Гареев, слова которого цитируются в сообщении. «При выполнении этого заказа мы решили ряд нетривиальных производственно-технологических и даже логистических задач, повышающих компетенции сотрудников НОЦ», — добавил Гареев.

Источник: https://ria.ru/atomtec/20151224/1348287131.html 

«Интересно отметить, что тендер, который мы выиграли, объявлялся уже в третий раз. До этого конкурсы срывались, поскольку подрядчики (по нашей информации, в основном организации госкорпорации «Ростех»)  по разным причинам — административным, технологическим — не брались за изготовление этих зеркал в такой краткий срок (8 месяцев). Но нам, университету, это удалось: у нас больше молодых и амбициозных сотрудников и одновременно меньшая степень бюрократизации. Да, конечно, это был некий риск, но мы справились, хотя пришлось преодолеть целый ряд технологических задач». — Александр Гойхман, руководитель НОЦ «Функциональные наноматериалы»

Во-первых, оказалось невозможно купить в России т.н. «подложки» — оптические и кварцевые стёкла, на которые необходимо нанести специальное нанопокрытие. Хотя в заказе значилось оптическое стекло К8, имеющее наименьшую стоимость среди подходящих типов стекол, пришлось заказывать подложки кварца, более дорогого и сложного в производстве материала, причём за производство взялся лишь китайский подрядчик.

Во-вторых, сложность вызвал сам процесс нанесения нанопокрытия. Обычно в таких случаях используется  электронно-лучевое испарение, различные дуговые методы, но в условиях университетской лаборатории было решено  использовать метод магнетронного напыления. Это разновидность ионно-плазменного распыления, когда материал мишени — в нашем случае алюминий и кварц — распыляется ионами инертного газа (аргона) под действием переменного электрического поля высокой мощности и магнитного поля. Примечательно, что сотрудники НОЦ «Функциональные нанометриалы» сами спроектировали и создали установку для выполнения такого типа операций, назвав её «Батискаф» (из-за внешнего сходства).

Александр Гойхман, руководитель НОЦ «Функциональные наноматериалы»:

«Когда мы взялись за проект, нам многие говорили, что метод магнетронного напыления результата не даст, ничего не получится. Но у нас получилось. Конечно, мы не сделали никакого открытия, но мы решили довольно нетривиальную технологическую задачу. А это не менее важно».

В-третьих, много времени и сил было потрачено на очистку стёкол перед напылением.

Алексей Грунин, младший научный сотрудник НОЦ «Функциональные наноматериалы»:

«Даже минимальное загрязнение подложки приводит к тому, что нанопокрытие не держится. Пришлось что называется «на коленках» сделать два прибора: один для снятия статического напряжения с  поверхности, второй — для очистки поверхности с использованием холодной плазмы, т.н. аномального тлеющего разряда».

Далее, специалисты должны были рассчитать толщину нанопокрытий. Сначала на идеально отполированное стекло было нанесено отражающее нанопокрытие алюминия — единственного материала, способного одинаково эффективно отражать весь заданный световой диапазон (от ближнего ультрафиолета до ближнего инфракрасного). Однако алюминий легко вступает в реакцию с воздухом и окисляется, поэтому необходимо напыление защитного слоя. В качестве такой защиты был выбран кварц. При этом пришлось искать оптимальную толщину кварцевого слоя, чтобы он защищал алюминий от окисления, но при этом не вносил оптических искажений. В итоге толщина алюминиевого слоя составила  100 нм (нанометр — это одна миллиардная часть метра), а толщина кварцевого слоя — 25 нм (в тысячи раз тоньше человеческого волоса).

Наконец,  потребовалось решить сложную логистическую задачу: стёкла из Китая были доставлены  в Санкт-Петербург, где была выполнена прецизионная полировка. Затем подложки приехали в Калининград, где и было выполнено нанопокрытие. И лишь потом они были отправлены в Снежинск (Челябинская область) заказчику.

Источник: https://www.kantiana.ru/news/142/170242/