Г.Р. Сагателян1, А.В. Шишлов2, М.Н. Былинкин3

1 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия)»

2,3 Филиал АО ЦЭНКИ – «НИИ ПМ им. акад. В.И. Кузнецова» (Москва, Россия)  

Постановка проблемы. Объектом исследования являлся кварцевый резонатор волнового твердотельного гироскопа в виде тонкостенной оболочки полусферической формы, соединенной с ножкой для крепления в корпусе с одновременной передачей сигнала в систему управления. Для формирования сигнала резонатор содержит на внутренней поверхности тонкостенной оболочки тонкопленочное проводящее покрытие, наличие которого снижает добротность резонатора. Для минимизации искажений, поступающих от резонатора информационных сигналов, толщина покрытия по всей внутренней поверхности полусферы должна быть равномерной.

Цель работы – технологическое обеспечение равномерности тонкопленочного токопроводящего покрытия на внутренней поверхности полусферического резонатора волнового твердотельного резонатора при магнетронном напылении путем выбора оптимального взаимного расположения резонатора и магнетрона и разработки отверстия в экране для напыления. Результаты. Указана возможность технологического обеспечения равномерности распределения толщины сочетанием выбора оптимальных значений геометрических и кинематических факторов реализуемого процесса магнетронного напыления с применением экранирующих заслонок, содержащих щели, конфигурации которых уточняют эмпирически. Для установления полученного в эксперименте распределения толщины покрытия по внутренней сферической поверхности разработана методика, основанная на измерении высоты ступеньки на заменяющих сферическую поверхность плоско-параллельных образцах профилографическим методом.

Практическая значимость. Созданная математическая модель позволяет определить распределение скорости напыления и разнотолщинность покрытия как на внутренней поверхности, так и на ножке резонатора волнового твердотельного гироскопа при магнетронном напылении. Для обеспечения минимальной разнотолщинности покрытия разработана методика экспериментально-аналитической оптимизации конфигурации отверстия в экране, неподвижном относительно магнетрона. 

Сагателян Г.Р., Шишлов А.В., Былинкин М.Н. Особенности магнетронного напыления внутренних сферических поверхностей // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2021. Т. 13. № 4. С. 46–59. DOI: https://doi.org/10.18127/j22250980-202104-05

1. Bryan G.H. On the beats in the vibrations of revolving cylinder or bell. Cambridge: Proc. Cambr. Phil. Soc. 1890. 101–110 p.
2. Ишлинский А.Ю. Классическая механика и силы инерции. М.: Наука. 1987. 320 с.
3. Журавлев В.Ф., Климов Д.М. Волновой твердотельный гироскоп / Под ред. А.Ю. Ишлинского. М.: Наука. 1985. 124 с.
4. Loper E.J., Lynch D.D. Projected System Performance based on Recent HRG Test Result. Proceedings of the IEEE/AIAA 5th Digital Avionics System Conference, Seattle, WA, USA, 31 October–3 November 1983. P. 1811–1816.
5. Волчихин И.А., Волчихин А.И., Малютин Д.М. и др. Волновые твердотельные гироскопы (аналитический обзор) // Изв.  ТулГУ. Сер. Технические науки. 2017. Вып. 9. Ч. 2. С. 59–78.
6. Сапегін О.М., Романов М.О. Переваги використання динамічно настроюваних гіроскопів у безплатформових інерціальних навігаційних системах // Актуальні задачі сучасних технологій: Збірник тез доповідей Том 1. IV Міжнародної науково– технічної конференції молодих учених та студентів. 25–26 листопада 2015 р., м. Тернопіль. 2015. С. 32–33.
7. Патент № 2518632 (РФ). Способ возбуждения колебаний в чувствительном элементе твердотельного волнового гироскопа и устройство для его осуществления / В.Д. Рогинский, С.Ю. Юрманов, Р.А. Денисов. 2014. 
8. Вахлярский Д.С. Оптимизация формы резонатора волнового твердотельного гироскопа по критерию минимума расщепления собственных частот: Дис. … канд. тех. наук. М.: МГТУ им Н. Э. Баумана, 2019. 195 с.
9. Патент № 4157041 (US). Sonic vibrating bell gyro / E.J. Loper Jr., D.D. Lynch. 1979.
10. Патент № 4951508 (US). Vibratory rotation sensor / E.J. Loper Jr., D.D. Lynch. 1990.
11. Окада С. Метод вакуумного испарения // Кагаку то коге (яп.). 1985. Т. 59, № 3. С. 95–104.
12. Чижов А.С., Евлашин О.А., Веричев В.В. Геометрическая модель процесса напыления покрытия на полусферическую поверхность в магнетронной распылительной системе // Сб.: Новые тенденции в развитии технологических процессов производства материалов и изделий. М., 1990. С. 12–19.
13. Лунин Б.С. Физико-химические основы разработки полусферических резонаторов волновых твердотельных гироскопов. М.: Изд-во МАИ. 2005. 224 с.
14. Заболотный В.Т., Вальднер В.О., Старостин Е.Е. Ионно-атомное осаждение покрытий // Перспективные материалы. 1996. № 4. С. 29–34.
15. Шишлов А.В. Технологическое обеспечение равномерности покрытий для деталей гироскопических приборов на установках магнетронного напыления: Автореф. дис. … канд. техн. наук. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2016. 205 с.
16. Сагателян Г.Р., Шишлов А.В., Шашурин В.Д. Разработка и внедрение методов и средств технологического обеспечения равнотолщиности функциональных покрытий // Технология металлов. 2017. № 4. С. 22–27.
17. Sagatelyan G.R., Shishlov A.V. Shashurin V.D. Development and implementation of methods and means for achieving a uniform functional coating thickness // Russian metallurgy (Metally). 2017. V. 2017. № 13. P. 1165–1169. 
18. Шишлов А.В., Сагателян Г.Р. Методика расчета толщин покрытия в различных точках поверхности заготовки при напылении на магнетронных установках с планетарным механизмом // Приборы. 2015. № 3. С. 37–45.