Projekti / Programi
Vakuumska tehnika in materiali za elektroniko
01. januar 2014
- 31. december 2019
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.09.05 |
Tehnika |
Elektronske komponente in tehnologije |
Vakuumistika |
| 2.15.00 |
Tehnika |
Meroslovje |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P180 |
Naravoslovno-matematične vede |
Meroslovje, fizikalna instrumentacija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
| 2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
Raziskovalci (9)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
03975 |
dr. Igor Belič |
Računalniško intenzivne metode in aplikacije |
Raziskovalec |
2016 - 2019 |
2 |
| 2. |
05673 |
dr. Bojan Erjavec |
Elektronske komponente in tehnologije |
Upokojeni raziskovalec |
2014 - 2019 |
0 |
| 3. |
03066 |
dr. Vincenc Nemanič |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2014 - 2019 |
0 |
| 4. |
17830 |
Janez Osredkar |
|
Tehnični sodelavec |
2014 - 2018 |
0 |
| 5. |
32479 |
Makfir Sefa |
Elektronske komponente in tehnologije |
Tehnični sodelavec |
2014 - 2016 |
0 |
| 6. |
04254 |
dr. Janez Šetina |
Elektronske komponente in tehnologije |
Vodja |
2014 - 2019 |
0 |
| 7. |
25498 |
dr. Barbara Šetina Batič |
Materiali |
Raziskovalec |
2014 - 2019 |
0 |
| 8. |
38187 |
dr. Tim Verbovšek |
Elektronske komponente in tehnologije |
Mladi raziskovalec |
2015 - 2019 |
0 |
| 9. |
03366 |
Marko Žumer |
Elektronske komponente in tehnologije |
Tehnični sodelavec |
2015 - 2019 |
0 |
Organizacije (2)
Povzetek
Raziskovalni program Vakuumska tehnika in materiali za elektroniko je usmerjen v raziskave na področju vakuumistike, ki je izrazito multidisciplinarna veda in zajema aplikacije v visokih tehnologijah kot so: mikroelektronika, nanotehnologije, inženirstvo površin, farmacija itd. Vakuumsko okolje je nujno potrebno tudi pri raziskavah, kot so elektronska mikroskopija in znanost o površinah, pospeševalniki delcev, raziskave vesolja... Za nadaljnji razvoj na teh področjih je odločilen napredek v vakuumskem meroslovju in v poznavanju vakuumskih lastnosti materialov.
Programsko skupino sestavljata raziskovalni skupini iz dveh institucij: Inštituta za kovinske materiale in tehnologije (IMT) in Inštituta »Jožef Stefan«. Obe skupini družijo osnovne raziskave določanja sestave izredno majhnih množin plinov. To predstavlja velik izziv tako pri določanju fizikalnih procesov na površinah kot tudi meroslovni problem kvantitativne analize plinov.
Skupina ima velik pomen v slovenski nacionalni meroslovni infrastrukturi, saj ima akreditiran Laboratorij za metrologijo tlaka, ki je na najvišjem nivoju v Sloveniji. Urad za meroslovje RS je s posebno odločbo priznal laboratorij za nosilca slovenskih nacionalnih etalonov za vakuum in tlak.
Nadaljevali bomo z raziskavami metroloških lastnosti vakuumskih merilnikov in kvadrupolnih masnih spektrometrov (QMS), kjer je glavni cilj zmanjšati merilne negotovosti. Raziskovali bomo negotovosti primarnih vakuumskih kalibracijskih metod z uporabo statične in dinamične ekspanzije plinov. Za kalibracijo QMS in ionizacijskih merilnikov v področju XHV in kalibracijo helijevih referenčnih netesnosti bomo raziskovali primarno metodo “konstantni volumen-spreminjajoč se tlak” za ustvarjanje zelo majhnih pretokov plina. Naše raziskave vakuumskih materialov bodo vključevale študij permeacije plinov v elastomerih, zmanjšanje razplinjevanja vodika iz nerjavnih jekel in materialov, ki se uporabljajo v vakuumski optoelektroniki ter uporabo getrskih materialov za izboljšanje življenjske dobe zaprtih vakuumskih produktov (vakuumske optoelektronske naprave, MEMS, vakuumska toplotna izolacija).
Naše prejšnje delo je bilo tesno povezano s fuzijskim programom, kjer smo se ukvarjali z interakcijami vodika in devterija z materiali, ki so pomembni za projekt ITER. Da so te raziskave velikega pomena se kaže s tem, da so bili naši predlogi raziskovalnih projektov klasificirani kot “prednostna podpora” (preferential support). Nadaljevali bomo z raziskavami vpliva nanostrukturiranja plasti W in Be na zadrževanje tritija, kar je eden izmed osnovnih problemov projekta ITER.
Novo področje pa so raziskave desorpcije plina iz polnilnih materialov za vakuumsko toplotno izolacijo (VTI ali vakuumske izolacijske plošče, VIP). VTI je učinkovita alternativa klasičnim izolacijskim materialom, saj ima 5 do 10 krat nižjo toplotno prevodnost. Uporaba VTI predstavlja potencialno pomemben prispevek k zmanjšanju emisij toplogrednih plinov.
Pomen za razvoj znanosti
Iz vseh predlaganih raziskav pričakujemo nove, doslej še neobjavljene rezultate, ki bodo objavljeni v priznanih mednarodnih revijah, ki se ukvarjajo s problematiko iz tega področja.
Raziskave meroslovnih lastnosti izbranih vakuumskih merilnikov bodo omogočile zmanjšanje merilne negotovosti. Viskoznostni vakuumski merilnik z lebdečo kroglico (SRG) se je v vakuumskem meroslovju uveljavil kot zelo stabilen in inerten merilnik v področju med 1e-3 mbar in 1e-6 mbar. Pri našem dosedanjem delu se je izkazal kot najprimernejši za meritve naraščanja tlaka v hermetičnih sistemih. Z zmanjšanjem merilne negotovosti in znižanjem spodnje merilne meje bi lahko še znižali detekcijsko mejo pri meritvah razplinjevanja ali permeacije plinov po metodi naraščanja tlaka.
Kvantitativne meritve parcialnih tlakov s kvadrupolnim masnim spektrometrom so možne le ob ustrezni kalibraciji. Faktor občutljivosti za različne pline je odvisen od vrste delovnih parametrov. V naših programu bomo raziskali, kateri parametri kritično vplivajo na faktor občutljivosti in zato vsaka sprememba teh parametrov zahteva rekalibracijo. Naše raziskave metod za "in-situ" kalibracije neposredno pri uporabnikih bodo pomemben prispevek k bolj točnim merjenjem parcialnih tlakov v vakuumski tehniki.
Raba getrskih materialov v vakuumski metrologiji do sedaj še ni razširjena. Z našimi raziskavami bomo pokazali, kje in kako je mogoče z getrskimi materiali izboljšati merilni obseg primarnih vakuumskih standardov in zmanjšati njihove merilne negotovosti. Znatne izboljšave lahko pričakujemo predvsem v področju meroslovja ekstremno visokega vakuuma in zelo majhnih pretokih plina helija za kalibracijo helijevih detektorjev netesnosti.
Pridobivanje energije s fuzijo ostaja za človeštvo še vedno ena od obetavnejših možnosti. Zanesljiva napoved zajetja tritija v Be in W, ki sta izbrana za prvo steno fuzijskega reaktorja ITER, bo omogočila učinkovitejše odstranjevanje tritija iz sistema in tako podaljšala varno dobe delovanja in znižala tveganja ob morebitni napaki. Raziskave skupine na IJS so še naprej usmerjene v študiju interakcij vodika z Be / W zlitinami in so vpete v dolgoročni EU fuzijski program. Eksperimentalna metoda je sestavljena iz meritev razplinjevanja in permeacije skozi tanke plasti Be/W na substratu Eurofer.
Del raziskav pa bo usmerjen v študij desorpcije plinov iz materialov, ki so primerni za polnila v vakuumski toplotni izolaciji. Z obveznostjo zniževanja emisij toplogrednih plinov so vse bolj prepoznane kot nadomestilo za klasične izolacijske materiale, saj imajo od teh med 5 do 10 krat nižjo toplotno prevodnost.
Pomen za razvoj Slovenije
Iz vseh predlaganih raziskav pričakujemo nove, doslej še neobjavljene rezultate, ki bodo prezentirani na mednarodnih srečanjih in konferencah. Poleg tega je predlagani program pomemben za vzgojo strokovnih kadrov in za razvoj vakuumske stroke in inženirske prakse v Sloveniji.
Člani skupine so bili v prejšnjem obdobju zelo aktivni v raznih mednarodnih združenjih in pri organizaciji mednarodnih konferenc. Te aktivnosti bomo nadaljevali in s tem prispevali k mednarodni prepoznavnosti slovenskega ekspertnega znanja s področja vakuumske tehnike.
Člani skupine z IJS so vpeti v EU fuzijski program, kjer brez sofinanciranja s strani Slovenije izvajanje nalog ne bi bilo več mogoče.
Naše dosedanje sodelovanje s slovensko industrijo (Iskra-Zaščite, Melamin, Stirolab), ki proizvaja različne vakuumske naprave in izdelke, ocenjujemo kot zelo uspešno in ga bomo nadaljevali tudi v prihodnjem obdobju.
Skupina ima velik pomen v slovenski nacionalni meroslovni infrastrukturi, saj ima akreditiran Laboratorij za metrologijo tlaka, ki je na najvišjem nivoju v Sloveniji. Urad za meroslovje RS je s posebno odločbo priznal laboratorij za nosilca slovenskih nacionalnih etalonov za vakuum in tlak. Skupina z njimi zagotavlja sledljivost veličine tlak na mednarodni nivo in s kalibracijami posreduje to sledljivost na nižje hierarhične nivoje v slovensko industrijo in ostale veje gospodarstva. Laboratorij opravi povprečno 100 do 110 kalibracij letno. Poleg kalibracij nudi slovenski industriji ekspertno znanje s področja meritev vakuuma in tlaka. Kot primer lahko navedemo raziskovalno sodelovanje s firmo »LOTRIČ Meroslovje«.
Laboratorij ima objavljene svoje najboljše kalibracijske in merilne in zmogljivosti (CMC) v Prilogi C mednarodnega dogovora MRA pri BIPM "Bureau International des Poids et Mesures". To pomeni, da so kalibracijski certifikati našega laboratorija enakovredni certifikatom nacionalnih meroslovnih inštitucij iz praktično vseh razvitih državah na svetu. Za slovenska podjetja, ki imajo svojo merilno opremo sledljivo na naš laboratorij, pomeni ta dosežek veliko lažje uveljavljanje kvalitete njihovih proizvodov na globalnem svetovnem tržišču.
Doseženi položaj Laboratorija za metrologijo tlaka na nacionalnem nivoju in v mednarodnem prostoru zahteva, da zelo aktivno delujemo na področju znanstvenega meroslovja svoje fizikalne veličine ter sodelujemo s tujimi nacionalnimi laboratoriji in s tem nenehno dokazujemo vrhunsko usposobljenost. To je temelj za mednarodno uveljavitev celotnega slovenskega nacionalnega meroslovnega sistema in za ohranjanje zaupanja drugih mednarodnih meroslovnih organizacij v naš sistem.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
