A tensão da evaporação por feixe de electrões varia normalmente entre 3 e 40 kV, sendo comum as configurações utilizarem tensões da ordem dos 10 kV a 25 kV. Esta tensão elevada é necessária para acelerar o feixe de electrões até uma energia cinética elevada, que é depois utilizada para aquecer e evaporar o material de origem num ambiente de vácuo.
Explicação pormenorizada:
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Gama de tensões e objetivo: A tensão utilizada na evaporação por feixe de electrões é crucial, uma vez que determina a energia cinética dos electrões. Esta energia é diretamente proporcional à tensão aplicada. Por exemplo, com uma tensão de aceleração de 20-25 kV e uma corrente de feixe de alguns amperes, cerca de 85% da energia cinética do eletrão pode ser convertida em energia térmica, que é essencial para aquecer o material até ao ponto de evaporação.
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Impacto no aquecimento do material: A alta tensão acelera os electrões a uma velocidade que lhes permite fornecer uma quantidade significativa de energia aquando do impacto com o material de origem. Esta transferência de energia aquece o material, frequentemente a temperaturas superiores a 3000 °C, provocando a sua fusão ou sublimação. O aquecimento localizado no ponto de bombardeamento de electrões assegura uma contaminação mínima do cadinho.
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Conversão de energia e perdas: Ao atingirem o material de evaporação, os electrões perdem rapidamente a sua energia, convertendo a sua energia cinética em energia térmica. No entanto, perde-se alguma energia através da produção de raios X e da emissão de electrões secundários. Estas perdas são uma pequena fração da energia total fornecida, mas são considerações importantes para a eficiência e segurança globais do processo.
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Flexibilidade operacional: A tensão pode ser ajustada em função dos requisitos específicos do processo de deposição, tais como o tipo de material a ser evaporado e a taxa de deposição pretendida. Esta flexibilidade permite que a evaporação por feixe eletrónico seja utilizada para uma vasta gama de materiais, incluindo aqueles com elevados pontos de fusão, tornando-a uma técnica versátil na deposição de película fina.
Em resumo, a tensão da evaporação por feixe de electrões é um parâmetro crítico que influencia diretamente a energia do feixe de electrões, o aquecimento do material de origem e a eficiência do processo de deposição. As tensões habitualmente utilizadas variam entre 10 kV e 25 kV, fornecendo energia suficiente para evaporar uma grande variedade de materiais num ambiente de vácuo controlado.
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