Több kulcsfontosságú iparágban is fontos az új anyagok, rétegszerkezetek, az összetétellel változó anyagtulajdonságok szerepe. Évente közel 300-400 darab transzmissziós és több ezer pásztázó elektronmikroszkópot adnak el a világban, melyeknek nagyjából felét anyagvizsgálati célokra használják. Ilyen mikroszkópokat találunk szinte minden egyetemen, kutatóintézetben, és számos iparágban is használnak hasonló eszközöket a fejlesztés vagy a minőség-ellenőrzés során. A minták elkészítése rendkívül időigényes feladat, de amellett, hogy a kutatók idejét leköti a mintakészítés, az így használatos eszközök gépideje is igen drága, így jelentős anyagi megtakarítást is jelent egy olyan eszköz, mely a minták számosságát hatékonyan redukálni tudja. Ezen túl a számos mintát igénylő vizsgálatok esetében nagy nehézség a környezeti hatások és véletlenszerű események miatt bekövetkező bizonytalanság és eltérés.

Ezeket a problémákat teljes mértékben képes kiküszöbölni a kifejlesztett eszköz, hiszen utólagosan is adaptálható ezekbe a mintaelőállító kamrákba, illetve rövid időn belül lezajló folyamatról és egyetlen mintáról van szó. Ezek az előnyök szinte minden anyagtudományi vizsgálatnál hasznosak, kiváltképpen ipari környezetben, ahol fontos a hatékonyság és az eredmények megbízhatósága. Az előállított eszköz legjelentősebb ipari felhasználói elsősorban a félvezetőipar, fémipar, elektronikai ipar, valamint a festék- és be­vonatgyártás szereplői közül kerülnek ki, de újszerű berendezésünk számos más területen is vonzó lehetőséget jelenthet.

Egymintaelvű mikrokombinatorikus minta-előállítás elvi vázlata. Az A és B magnetronos porlasztó források programozot­tan – külön-külön – változó anyagárama a hordozó fölött el­vonuló résen keresztül érkezik a TEM hordozóra. Az A és B források aktuális teljesítményének megfelelő anyagáramot a réstérben elrendezve képezi le a minta sávja mentén A, A–B és B tartományra. Az ábrán nyíl jelöli a gradiens A–B tartományt.

A cégünk által tervezett új eszközzel két-, illetve többkomponensű, változó összetételű (mikrokombinatorikus) vékonyréteg-minták készíthetők a legkülönbözőbb vizsgálatok céljaira. A kombinatorikus módszer lényege az, hogy nagyszámú, egyedi kísérlet helyett egyetlen folyamatban állítanak elő különböző összetételű, vagy más paraméter (hőmérséklet, háttérnyomás stb.) szerint változó tulajdonságú anyagokat, mintákat. A kifejlesztett eszközzel a minták egyetlen előállítási folyamatban, egyetlen kis méretű, például 3 milliméter átmérőjű hordozóra vihetők fel, majd szintén egy menetben, nagy hatékonysággal vizsgálhatók. Az eszköz kiemelkedő tulajdonsága és újdonsága, hogy olyan vizsgálatokra alkalmas mikrokombinatorikus mintát készít, amely számtalan hagyományos mintát integrál magába, így a két- és többkomponensű anyagok előállítása és vizsgálata széles kon­cent­ráció­tar­to­mány­ban, a hagyományosnál sokkal hatékonyabban, nagyságrendekkel kisebb idő- és költségráfordítással végezhető el.

AlMn minta koncentráció profil

A műszaki anyagok tudományában és fejlesztésében a kombinatorikus módszerek, bár sürgető igény lenne rá, a megvalósítás nehézségei miatt egyelőre kevéssé elterjedtek. Cégünk ezt a hiányt kívánja pótolni a kifejlesztett eszközzel, amely lehetővé teszi, hogy a minta-előállítást és az anyagvizsgálatot is hatékonyan, kombinatorikusan végezzék.

A fejlesztés révén olyan minőségileg új mintakészítő- és vizsgálóberendezés jött létre, amely ez idáig nem létezett a világpiacon. A berendezés részegységei önmagukban már létező eljárásokon alapulnak, azonban integrálásuk minőségileg új terméket eredményezett.
A berendezés megvalósításának elvi alapját az MTA Energiatudományi Kutatóközpont szabadalmi anyaga jelentette. A létrehozott prototípus azonban fel­bontását, alkal­maz­ható­ságát illetően túllépett a szabadalmi anyagban megfogalmazott javaslatokon. A prototípus technológiai megvalósítása a fejlesztésben részt vevő szakemberek tudására és gyártási tapasztalatára épült.

A kombi szerkezet képe

A kifejlesztett berendezés legfőbb újdonságértéke tehát abban rejlik, hogy olyan anyagtudományi célú minták készíthetők vele, amelyek különlegesen sok információt hordoznak. A kombinatorikus elv, vagyis a geometria mentén változó tulajdonságú minta alkalmazása az anyagtudományban és a műszaki-technológiai fejlesztésben újszerű, a mikrokombinatorika megvalósítása a transzmissziós és pásztázó elektronmikroszkópiában, valamint a nanoindentációs méréseknél pedig egyedülálló a világon. A berendezés számtalan eltérő tulajdonságú minta előállítását és vizsgálatát teszi lehetővé egyetlen hordozó felületén. A projekt keretében kifejlesztett eszköz utólag is adaptálható a ráporlasztásos elven működtetett mintakészítő kamrákba, így könnyen adaptálható a már kialakított és rögzült munkafolyamatok esetén is. Vállalatunk deklarált célja, hogy az általunk fejlesztett eszközök ne csak új megoldásokat kínáljanak, hanem kifejezetten alkalmazkodjanak az ipar speciális igényeihez; gyors tanulhatóság, megbízható, jelentős karbantartást nem igénylő működés és alacsony erőforrásigény jellemezze őket. Így tudunk a tudományos újdonságon túl hatékony és valóban hasznos eszközöket biztosítani partnereink számára.•