اختراع پوشش محافظ در برابر پلاسما

امین دهقانی‌نژاد عضو هیئت علمی و استادیار گروه فیزیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد خرم‌آباد در گفت‌وگو با خبرنگار خبرگزاری آنا از اختراع و ساخت پوشش محافظ در برابر پلاسما بر روی سنسور فشارسنج پیزو خبر داد و در توضیح عملکرد این سنسور گفت: سنسو‌رهای پیزو مقاومت بر اساس خاصیت پیزو الکتریک تحت تأثیر میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی و ضربه قرار می‌گیرند.

وی افزود: در یک سیستم پلاسما بر حسب چگالی یونی (ni) و دمای الکترون‌ها (Te)، امواج الکترومغناطیس با فرکانسی که مرتبط با چگالی یونی انتشار می‌یابند، روی فشارسنج پیزو ایجاد نویز می‌کنند. هرچقدر میزان چگالی یون و دمای الکترون و یون‌ها افزایش یابد، شدت و قدرت امواج آلفون، امواج R، اموج مغناطو صوتی، امواج L، امواج o، امواج X و امواج نوری نیز بیشتر خواهد شد.

دهقان‌نژاد توضیح داد: هرگاه چگالی یونی پلاسما از مقدار ۱۰۱۹ ذره بر متر مکعب افزایش یابد، امواج الکترومغناطیس منتشره از پلاسما سبب ایجاد اختلال فشارسنج، سیستم‌های الکترونیکی تقویت‌کننده سیگنال و مانیتور نمایشگر دیجیتال داده‌های سنسور فشارسنج پیزو شده و در چگالی پلاسمای ۱۰۲۱ ذره بر متر مکعب فشارسنج می‌سوزد که در این اختراع به وسیله راکتور لایه‌نشانی از نوع تبخیر فیزیکی بخار بر روی سطح سنسور تجاری پیزو از نوع BMP ۱۸۰ یک لایه کامل از مواد محافظ در برابر پلاسما را لایه‌نشانی (coating) کرده‌ایم که این عمل در چند نوبت انجام گرفه است.

این مخترع و محقق با بیان اینکه ابتدا سطح سنسور توسط مواد شیمیایی (اسید خاص) شست‌وشو و تمیز شد، سپس لایه نخست به ضخامتی حدود ۰.۶ میکرومتر از جنس طلا Au لایه‌نشانی شد که سطح را آماده برای لایه دوم می‌کند، توضیح داد: لایه دوم از جنس پتاسیم بی‌کرومات Cr۲K۲O۷ به ضخامت ۱.۳ میکرومتر لایه‌نشانی شد. لایه سوم از جنس نیکل Ni به ضخامت ۶۵ میکرومتر قرار گرفت که علاوه بر اینکه خاصیت محافظ در برابر مغناطیس دارد، مقاومت بی‌کرومات پتاسیم در برابر خوردگی و نفوذ رطوبت هوا به آن را می‌گیرد.

تصویری از سنسور فشار لایه نشانی شده در زیر میکروسکوپ استریو

این عضو هیئت علمی دانشگاه توضیح داد: این شیلد سه لایه‌ای شبیه به یک خازن است که میدان الکتریکی امواج پلاسما قادر به عبور از آن نخواهد بود. این پوشش سه لایه‌ای از نفوذ هرگونه میدان مغناطیسی و میدان الکتریکی ثابت و متغیر به سطح سنسور فشار پیزو جلوگیری می‌کند و امواج الکترومغناطیس در بازه فرکانسی ۱۰ هرتز تا ۱۰۰ گیگاهرتز سبب ایجاد نویز (پارازیت) روی سنسور پیزو و مدار‌های کنترلی و تقویت‌کننده‌های آن نخواهد شد.

وی ادامه داد: در گذشته برای جلوگیری از واردشدن اثرات مخرب امواج پلاسما روی سنسور‌های فشارسنج، باید فشارسنج در فواصلی دور از محیط پلاسما قرار می‌گرفت و این بعد فاصله سبب ایجاد تأخیر زمانی در نمایش فشار پلاسما توسط سنسورهای فشار می‌شد و عملاً اندازه‌گیری همزمان مقدار فشار ناممکن بود که این نقص با طراحی پوشش محافظ در برابر پلاسما بر روی سطح سنسور فشار پیزو برطرف شد.

 دهقان‌نژاد تشریح کرد: ملاحظه شد که فشارسنج تا میدان مغناطیسی ۸۰۰۰ گاوس را تحمل می‌کند. سپس این سنسور فشار لایه‌نشانی شده به کمک یک پردازنده الکترونیکی و LCD در مجاورت محیط پلاسما (کاربرد در صنعت پلاسما) از نوع اسپایک قرار گرفت که به درستی به اندازه‌گیری فشار محیط پرداخت.

عضو هیئت علمی گروه فیزیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد خرم‌آباد افزود: از این سنسور فشار در تونل‌های باد فراصوت تا ۲.۵ ماخ (هوافضا) استفاده می‌شود و در مراحل بعد برای سرعت‌های بالای ۲.۵ ماخ نیز قابل ارتقاست.

گفتگو: عباس قادری

 انتهای پیام/۴۰۶۲/