Металлизация кварцевого капилляра, Как покрыть хорошим проводников надёжно тонкую диэлектрическую подложк Опции

[Solitonov]

А не знает ли кто, как нанести тонкий слой (от микрона и больше) хорошего проводника (медь, серебро, золото) на кварцевый (плавленый кварц или сапфир) капилляр (вн. диаметр ~0.7мм толщина стенки 0.1мм) ?
И до какой примерно температуры можно нагреть не боясь растрескивания трубки (или отслаивания металла) ?

[Tanya]

А не знает ли кто, как нанести тонкий слой (от микрона и больше) хорошего проводника (медь, серебро, золото) на кварцевый (плавленый кварц или сапфир) капилляр (вн. диаметр ~0.7мм толщина стенки 0.1мм) ?
И до какой примерно температуры можно нагреть не боясь растрескивания трубки (или отслаивания металла) ?

Существуют стандартные методы серебрения - так делают зеркала. Если снаружи, то можно алюминий напылить... Думается, что и платину легко (на матовую поверхность) из соответствующей кислоты. Еще можно подслой из окиси олова, а потом электрохимически металл осадить.

[khach]

А не знает ли кто, как нанести тонкий слой (от микрона и больше) хорошего проводника (медь, серебро, золото) на кварцевый (плавленый кварц или сапфир) капилляр (вн. диаметр ~0.7мм толщина стенки 0.1мм) ?
И до какой примерно температуры можно нагреть не боясь растрескивания трубки (или отслаивания металла) ?

Имею такую же проблему. Стандартный метод вроде таков- травим в водном растворе HF, помешаем в установку вакуумного напыления, ионная очистка, напыление слоя титан-вольфрам, отжиг, напыление (или гальванически) слой никеля , гальванически- слой золота. Ищите в гугле Ti-W/Ni/Au sputtering.

Греть можно пока металл не расплавится. Но не быстро, а то отслоится. (не быстро- в смысле не бросать раскаленную кварцевую деталь в холодную воду)

[Solitonov]

Спасибо тов. Знающий за грамотный техничный подход. Хотя моё спасибо и не булькает. Насколько я понимаю напыление имеется ввиду плазменное или магнетронное.

Моя задача однако имеет одно но, которе я должен был подчеркнуть сразу. Это то, что металл с хорошей проводимостью (медь, серебро) должен смотреть прямиком на диэлектрик: внутри капилляра у меня наводится и распространяется терагерцовая нехилая мощность симметричной Е-волны и толщина скин слоя очень мала - жалкие доли микрона. Поэтому не очень хорошие проводники-посредники (например, для гальванопластики) не годятся из-за вносимого затухания. То бишь получается уже неважно, что там поверх адгезивного слоя (Ti-W, палладиевого или никелиевого) - медь или серебро.

Вот думаю должны же быть прямые методы нанесения именно меди, серебра или золота (хрома как самый плохой вариант) на эту несчастную трубку (хоть бы просто поверхность)- например путём CVD (chemical vapor deposition) - химическим осаждением из паров ? Вот ещё у меня пробел - не знаю точно как наносят проводник (серебро?) на кварцевый резонатор (или керамический кондёр переменный или постоянный) - там что тоже есть слой-посредник ?

[Tanya]

Спасибо тов. Знающий за грамотный техничный подход. Хотя моё спасибо и не булькает. Насколько я понимаю напыление имеется ввиду плазменное или магнетронное.

Моя задача однако имеет одно но, которе я должен был подчеркнуть сразу. Это то, что металл с хорошей проводимостью (медь, серебро) должен смотреть прямиком на диэлектрик: внутри капилляра у меня наводится и распространяется терагерцовая нехилая мощность симметричной Е-волны и толщина скин слоя очень мала - жалкие доли микрона. Поэтому не очень хорошие проводники-посредники (например, для гальванопластики) не годятся из-за вносимого затухания. То бишь получается уже неважно, что там поверх адгезивного слоя (Ti-W, палладиевого или никелиевого) - медь или серебро.

Вот думаю должны же быть прямые методы нанесения именно меди, серебра или золота (хрома как самый плохой вариант) на эту несчастную трубку (хоть бы просто поверхность)- например путём CVD (chemical vapor deposition) - химическим осаждением из паров ? Вот ещё у меня пробел - не знаю точно как наносят проводник (серебро?) на кварцевый резонатор (или керамический кондёр переменный или постоянный) - там что тоже есть слой-посредник ?

Вроде бы, золото можно напылять резистивным методом. Потом можно прогреть для спекания...
Вот еще http://pro-radio.ru/technology/4010/
Можно еще амальгамы (у зубных врачей давным-давно применялось, сейчас, наверное, только в провинции)... Но ртуть...

[DS]

Вот думаю должны же быть прямые методы нанесения именно меди, серебра или золота (хрома как самый плохой вариант) на эту несчастную трубку (хоть бы просто поверхность)- например путём CVD (chemical vapor deposition) - химическим осаждением из паров ? Вот ещё у меня пробел - не знаю точно как наносят проводник (серебро?) на кварцевый резонатор (или керамический кондёр переменный или постоянный) - там что тоже есть слой-посредник ?

Нет, там напрямую ионы осаждают после протравливания поверхности для лучшей адгезии. Только в капилляре не пойдет - все серебро сядет у одного конца.

[khach]

Терагерцы? Ну тогда приветствуем в клубе "технологии иначе" :-).
Напрямую нанести золото на кварц конечно можно (термовакуумным напылением), но оно держатся небудет совсем. На протравленный кварц- чуть лучше, но тут вопрос СВЧ добротности- чуть сильнее протравим- будет держаться лучше, но добротность сядет. Готовьте измерительный резонатор на свои частоты и для каждого технологического изыска прийдется проверять потери в покрытии.
Серебро на керамику - это совсем другой случай. Там мелкодисперсная паста серебра вжигается в поры керамики.
Золото на прямую можно методом ионной имплантации нанести- вогнать атомы золота на несколько десятков атомарных слоев вглубь сапфира. Для этого или надо строить свой источник онов где то на несколько килоэв энергии ионов , или попробовать раскачать стандартный магнетронный источник. Ну а потом на активированную поверхность можно и пылить толстый слой. Вжигание в сапфир скорее всего непойдет- коэффициент диффузии маловат. Хотя если можете капилляр после термовакуумного напыления погреть градусов до 1000 в течени недели в вакууме- может что и получится. Можно еще поробовать подслой палладия- он держится граздо лучше. Был еще рецепт с подслоем платины.

[Solitonov]

Терагерцы? Ну тогда приветствуем в клубе "технологии иначе" :-).
Напрямую нанести золото на кварц конечно можно (термовакуумным напылением), но оно держатся небудет совсем. На протравленный кварц- чуть лучше, но тут вопрос СВЧ добротности- чуть сильнее протравим- будет держаться лучше, но добротность сядет. Готовьте измерительный резонатор на свои частоты и для каждого технологического изыска прийдется проверять потери в покрытии.
Серебро на керамику - это совсем другой случай. Там мелкодисперсная паста серебра вжигается в поры керамики.
Золото на прямую можно методом ионной имплантации нанести- вогнать атомы золота на несколько десятков атомарных слоев вглубь сапфира. Для этого или надо строить свой источник онов где то на несколько килоэв энергии ионов , или попробовать раскачать стандартный магнетронный источник. Ну а потом на активированную поверхность можно и пылить толстый слой. Вжигание в сапфир скорее всего непойдет- коэффициент диффузии маловат. Хотя если можете капилляр после термовакуумного напыления погреть градусов до 1000 в течени недели в вакууме- может что и получится. Можно еще поробовать подслой палладия- он держится граздо лучше. Был еще рецепт с подслоем платины.

Мои ленивые мозги не заработали бы без незаурядного форума с Знающими Профессиналами. Действительно, если бы это были сантиметровые длины волн, то не было бы проблем - мы уже запихивали соответсвующую керамическую трубку в медный цилиндр с ТТВ и нет проблем ни с нагреванием, ни с механикой, ни с добротностью. А здесь если даже удалось нанести покрытие, то оно при нагревании наверняка отслоится (разница в коэфф-те расширения на порядок), а если адгезия хорошая и не отслоится, то это значит шероховатость - следовательно опять потери. То есть получается несовместимые условия для такой замедляющей системы. Поэтому вы меня навели на мысль, что наверно лучше такое же замедление обеспечить просто в гофрированном канале (сделать хотя бы прямоугольный канал с тонкими рисками типа диафрагм с периодом 0.15 мм можно литографией). Тогда все проблемы вроде как облегчаются, включая нагрев. А может проще взять тот же капилляр и обернуть его микронной фольгой и припаять конус из фольги (антенка нужна тоже) ...

Я опять не сказал зачем мне замедление - в канале пойдёт тонкий релятивистский ел. пучок (короткий сгусток) он то и светит на терагерцах.

[DS]

Это Вы что-то типа оротрона проектируете ?

[khach]

Я опять не сказал зачем мне замедление - в канале пойдёт тонкий релятивистский ел. пучок (короткий сгусток) он то и светит на терагерцах.

FEL что ли строим (free electron laser)? На одну частоту или перестраиваемый? Если на одну частоту, то рассчитать цепочку резонаторов типа "шепчущей галереи", выточить внутреннюю матрицу на токарничке с ЧПУ из дюраля, отполировать, нанести гальванически золото, золото-никель, медь, бронзу или ковар слои последовательно до получения механической прочности покрытия и вытравить дюраль изнутри кислотой. Гальванопластикой. И лучше вообще без диэлектриков- длина волны миллиметровая, габариты резонаторов небольшие.

[Solitonov]

FEL что ли строим (free electron laser)? На одну частоту или перестраиваемый? Если на одну частоту, то рассчитать цепочку резонаторов типа "шепчущей галереи", выточить внутреннюю матрицу на токарничке с ЧПУ из дюраля, отполировать, нанести гальванически золото, золото-никель, медь, бронзу или ковар слои последовательно до получения механической прочности покрытия и вытравить дюраль изнутри кислотой. Гальванопластикой. И лучше вообще без диэлектриков- длина волны миллиметровая, габариты резонаторов небольшие.

Это очень интересное предложение, хотя и другое - сверхразмерное. У шепчущих мод, если я не ошибаюсь, фазовая куда больше пучковой. Поэтому если не замедлять, то надо гнуть пучок магнитом. Ондуляторы меня пугают размерами. Но это предложение новое - достойно как минимум публикации -не слышал о таких лсэ. Видимо они очень тихо шепчут. Горьковчане делали галерейные устройства, но там кажется была сложная смесь циклотронного резонанса и много чего ещё. У меня всё закрыто и прозаично как старая добрая лбв с подачи товарища Вавилова с его последователя товарища Че (не путать с Чегеварой, тоже очень уважаемого).

А не сделать ли форум пучковакной электроники ... СССР был силён в этой области.

[prog_sun]

Как я знаю КТР кварца близок к КТР платины и молибдена. От температурного удара золото, серебро, медь все это отслоится. А температура нагрева какая?

Как я знаю КТР кварца близок к КТР платины и молибдена. От температурного удара золото, серебро, медь все это отслоится. А температура нагрева какая? длина трубки какая?

[zzzzzzzz]

Может, глупость скажу, тем не менее:

Нанести механически, используя листочек сусального золота и кисть. Вроде, не так дорого можно купить сейчас в соответствующих магазинах.
Сверху промазать каким-нибудь клеем, дающим усадку - по высыханию прижмет золото еще плотнее.
Или, после нанесения золота долго греть - до удовлетворительной диффузии золота в материал.

И припаяться можно будет к этому золоту без особых проблем.

Еще вариант - продается "жидкая" медь, в баллочиках с пуливеризатором.
По высыханию образуется тонкий слой меди.
Не знаю, правда, какого она получается качества. Внешне - медь как медь, и проводит хорошо.

[Solitonov]

Как я знаю КТР кварца близок к КТР платины и молибдена. От температурного удара золото, серебро, медь все это отслоится. А температура нагрева какая?

Мне упорно навязывают 400 градусов, но я стою на 150-200 для вакуумной технологиии.

Вроде бы, золото можно напылять резистивным методом. Потом можно прогреть для спекания...
Вот еще http://pro-radio.ru/technology/4010/
Можно еще амальгамы (у зубных врачей давным-давно применялось, сейчас, наверное, только в провинции)... Но ртуть...

Спасибо за ссылку. Классная и конкретная статья.

Может, глупость скажу, тем не менее:

Нанести механически, используя листочек сусального золота и кисть. Вроде, не так дорого можно купить сейчас в соответствующих магазинах.
Сверху промазать каким-нибудь клеем, дающим усадку - по высыханию прижмет золото еще плотнее.
Или, после нанесения золота долго греть - до удовлетворительной диффузии золота в материал.

И припаяться можно будет к этому золоту без особых проблем.

Еще вариант - продается "жидкая" медь, в баллочиках с пуливеризатором.
По высыханию образуется тонкий слой меди.
Не знаю, правда, какого она получается качества. Внешне - медь как медь, и проводит хорошо.

Думаю это не глупость отнюдь . Гениальные решения они простые. В диффузии металла в кварц или сапфир я правда не уверен (тем более нагревать опасно).

[prog_sun]

Мне упорно навязывают 400 градусов, но я стою на 150-200 для вакуумной технологиии.

Это что за цифры? это температура подложки при напылении или температура при которой работает этот кварц с напылением ?

а длина кварцевого капилляра какая ?

[Solitonov]

Это что за цифры? это температура подложки при напылении или температура при которой работает этот кварц с напылением ?

а длина кварцевого капилляра какая ?

длина кварцевого капилляра меж 7мм и 15мм. Температура - медленный нагревв ( циклический для меньших значений) просто для дегазации поверхности.

[Tanya]

длина кварцевого капилляра меж 7мм и 15мм. Температура - медленный нагревв ( циклический для меньших значений) просто для дегазации поверхности.

Так Вам снаружи нужно?

[Solitonov]

Так Вам снаружи нужно?

Так точно. Нормальный (не сверхразмерный) замедляющий волновод но малюсенький. Ведь делали же во Фрязино субмм ЛБВ в советские времена.

[prog_sun]

Так точно. Нормальный (не сверхразмерный) замедляющий волновод но малюсенький. Ведь делали же во Фрязино субмм ЛБВ в советские времена.

Не знаю что там во Фрязино делали но мне это все напомнило опыты Лебедева но в миниатюре

Температура - медленный нагревв ( циклический для меньших значений) просто для дегазации поверхности.

Не понял все равно при какой температуре это все у вас должно работать. Дегазация поверхности это про отжиг говорите.

Сделайте высокий класс чистоты поверхности ( 14 класс наверно не сделаете но тем ближе к нему тем лучше). Из тех элементов что вы назвали золото подойдет лучше всего. Потом очистка поверхности, циклами нагрев (до 800 градусов) - ионное травление (ток пучка порядка 30 мкА) в безмаслянном вакууме (чем выше вакуум тем лучше). Далее напыляете (термическое напыление) золото на поверхность по обычной технологии, учитывая размеры вашего образца. Тем тоньше толщина пленки тем лучше держится. После образец выдержит в вакууме до 400 градусов, выше температуру не пробывал подымать и большие скорости нагрева не применял. Только у меня была плоская поверхность. Золото держится нормально.
Тут еще один момент с добротностью был:
khach

На протравленный кварц- чуть лучше, но тут вопрос СВЧ добротности- чуть сильнее протравим- будет держаться лучше, но добротность сядет. Готовьте измерительный резонатор на свои частоты и для каждого технологического изыска прийдется проверять потери в покрытии.

но не понятно с чего это добротность упадет если напыление вести на чистой поверхности?
( я раньше никогда не собирал лазер на свободных электроннах да и с свч не связан)

[DS]

Так точно. Нормальный (не сверхразмерный) замедляющий волновод но малюсенький. Ведь делали же во Фрязино субмм ЛБВ в советские времена.

А я думал, что внутри. Тогда можно напылять на протравленный кварц, только вращать желательно во время процесса для равномерности. На кварце серебро будет держаться.

[zzzzzzzz]

Еще один дикий способ, домашний:
зафиксировать трубку в дрели, и "притирать" ее к золоту. Какое-то количество "намажется", точно. Температура до 200 - в помощь.
Возможно, такого слоя будет достаточно?

[prog_sun]

На кварце серебро будет держаться

Хотя бы по ктр пара кварц золото предпочтительнее чем пара кварц серебро. И серебро боится серосодержащей атмосферы.

На кварце серебро будет держаться

Хотя бы по ктр пара кварц золото предпочтительнее чем пара кварц серебро. И серебро боится серосодержащей атмосферы. Хотя по экономическим соображениям серебро лучше .

[Solitonov]

Хотя бы по ктр пара кварц золото предпочтительнее чем пара кварц серебро. И серебро боится серосодержащей атмосферы.
Хотя бы по ктр пара кварц золото предпочтительнее чем пара кварц серебро. И серебро боится серосодержащей атмосферы. Хотя по экономическим соображениям серебро лучше .

Помозговал я, посмотрел так и эдак на советы опытных форумчан, и подумал, что ту же физическую задачу технически проще видимо будет решить с пом. алмазного напыления на медь химическим осаждением из паров. Так как мне нужна плёночка алмаза всего около 20 микрон (для такого же ~ замедления, что даёт кварцевая металлизированная трубочка), а сам процесс происходит при высокой температуре (за тысячу градусов), то проблем с последующим нагревом до 200-400град быть не должно. А чтобы сделать замедляющую апертуру с внутренним слоем я просто беру две симметричные плоскости с напылённой полоской на каждой и соединяю друг напротив друга с металлической пркладкой нужной толщины чтобы получить нужную апертуру. То есть апертура получается прямоугольная ну и пускай - не суть разница. Для лучшено замедления на внутренние стенки составной пркладки тоже можно нанести алмазную плёночку, хотя не обязательно. И антенку вырезать на торце апертуры тогда вообще не проблема.

Единственный вопрос тогда остаётся - не будет ли какого опять химического слоя-посредника между плёнкой и металлом, который может внести затух на терагерцах ?