Согласующее устройство радиочастотное автоматическое (СУРА)

    Автоматическое устройство согласования СУРА предназначено для обеспечения согласования нагрузки, обладающей переменным импедансом, с коаксиальным кабелем и выходом высокочастотного генератора в ручном и автоматическом режимах.

    Управление согласующим устройством осуществляется по протоколу Modbus RTU через интерфейс RS-485. 

    Устройство может поставляться в двух исполнениях: для индуктивных и ёмкостных нагрузок.

    Назначение

    На высоких частотах собственные индуктивности и ёмкости кабелей питания устройств сильно влияют на процесс передачи мощности. Наиболее распространённая промышленная частота 13,56 МГц соответствует длине волны в свободном пространстве 22 м. В кабеле, в зависимости от материала диэлектрика, эта длина в 1,5..2 раза меньше, поэтому 1/4 длины волны в кабеле не превышает 2..3 м. Если выходное сопротивление генератора или входное сопротивление нагрузки отличаются от волнового сопротивления кабеля, равного, обычно, 50 или 75 Ом, часть выдаваемой генератором мощности отражается и возвращается обратно. В зависимости от конструкции генератора это приводит либо к бесполезному рассеянию в активном элементе генератора, либо к срабатыванию аварийной защиты, снижающей выходную мощность для защиты выходного каскада. Большинство генераторов допускают работу при уровне отражённой мощности не более 10%, а на практике эту величину стараются обеспечивать не хуже 1%.

    Волновое сопротивление кабеля стандартизировано, равно как и выходное сопротивление генераторов. Однако технологические устройства представляют собой комплексную нагрузку, имеющую большую реактивную составляющую, а активную - значительно отличающуюся от волнового сопротивления кабеля. Для того, чтобы высокочастотная мощность могла быть эффективно передана в нагрузку, используются высокочастотные согласующие устройства (устройства согласования). Согласующее устройство представляет собой цепь, реактивные элементы (индуктивности и/или ёмкости) которой компенсируют комплексную составляющую импеданса нагрузки, а эффективное сопротивление равно волновому.

    В отличие от радиотехники, где импеданс нагрузки (антенны) фиксирован и не меняется во время работы, параметры технологических устройств (магнетронов, радиочастотных генераторов плазмы, систем реактивного ионного травления) меняются в зависимости от режима работы. Параметры реактивных элементов согласующего устройства должны соответствующим образом перестраиваться с тем, чтобы входное сопротивление нагрузки всё время оставалось равным волновому сопротивлению кабеля.

    Ранее настойка согласующего устройства поддерживалась вручную для чего требуется внимание оператора и специальные навыки. Зачастую именно сложность работы с высокочастотными системами приводила к отказу от их использования в пользу более простых в обращении устройств. Для решения этой задачи ООО "Лаборатория вакуумных технологий" разработало автоматическое согласующее устройство, не требующее контроля оператора для своей работы.

    Устройство и принцип работы

     

    Рис. 2.

    Внешний вид устройства согласования приведён на рис. 2.

    1 — кожух управляющей части устройства, 2 — разъём управления и питания DB-9, 3 - коаксиальный ввод ВЧ, 4 — фитинги подключения охлаждающей воды технологического устройства, 5 — кожух ВЧ-части.

    Согласующее устройство представляет собой П-контур, составленный из двух вакуумных конденсаторов переменной ёмкости. Положение кондесаторов задаётся шаговыми двигателями, управляемыми микроконтроллером. Требуемое положение конденсаторов либо задаётся внешней системой управления по протоколу Modbus RTU через интерфейс RS-485, либо в автоматическом режиме на основании информации, получаемых с датчиков рассогласования.

    Для индуктивных нагрузок согласующее устройство устанавливают непосредственно на коаксиальный ввод технологического устройства, поскольку для снижения уровня помех и потерь высокочастотной мощности в сильноточных цепях необходимо выполнять подключение шинами как можно меньшей длины. Охлаждение согласующего устройства - принудительное воздущное, для охлаждения нагрузки предусмотрены фитинги водяного охлаждения.

    Устройство может поставляться в двух исполнениях: для индуктивных и ёмкостных нагрузок. Индуктивными нагрузками, как правило, являются индукционные газоразрядные системы, в то числе радиочастотные плазменные генераторы. Ёмкостными нагрузками, как правило, являются высокочастотные магнетронные распылительные системы, столы с подачей высокочастотного смещения, высокочастоные системы очистки в тлеющем разряде.

    Расшифровка условного обозначения

    С

    Согласующее

    У

    устройство

    Р

    радиочастотное

    А

    автоматическое

    3000

    максимальная рабочая мощность, Вт

    75

    входное сопротивление, Ом
    (выпускается в двух исполнениях: 50 и 75 Ом)

    13

    рабочая частота — 13,56 МГц



    2 комментарии

    • Комментировать Николай Васильевич Гаврилов Четверг, 25 Август 2016 06:27 написал Николай Васильевич Гаврилов

      Какова цена СУРА для емкостной системы и срок выполнения заказа?

    • Комментировать Василий Григорьев Пятница, 26 Август 2016 12:22 написал Василий Григорьев

      На сегодня цена 350000, срок исполнения 8-12 недель.