In diesem Beispiel wird die Konfiguration der Anwendung für einen
CVD-Beschichtung in einem diskontinuierlichen Prozess dargestellt.
Um Ti
und TiN- Masse in Abhängigkeit von der Temperatur zu ermitteln,
wurden zwischen 300 bis 1000 °C mehrere Berechnungen durchgeführt.
Bei
jedem Berechnungszyklus wurden Temperaturen von 300 bis 900 eingegeben und mit
der Pfeilrechtstaste Berechnung durchgeführt und gleichzeitig graphisch
dargestellt.
Die
sonstigen Bedingungen werden unten in der Abbildung dargestellt.
Weiterhin
wird die Einstellungen der Software im folgenden Text erläutert.
Grafische
Darstellung der Berechnungen
Vorgehensweise:
Einstellungen
der Anwendung für die obigen Berechnung unten beschrieben.
1. Ein neues Projekt erstellen
Im Hauptfenster, Menü Datei -> Projekt -> Neues Projekt. Geben Sie als Projektname z.B. CVD.prj.
2. Das thermodynamische System definieren
Im Hauptfenster, Menü Projekt -> Thermodynamisches System:
2.1. Elemente im System auswählen: Ar, Cl, Fe, N, Ti ....
2.2. Stoffe im System Auswählen
Ar (g), Cl2 (g), N2 (g), TiCl2 (g), TiCl3 (g), TiCl4 (g)
TiCl4 (l)
Fe (s), Fe4N (s), FeCl2 (s), FeCl3 (s), FeTi (s), Ti (s) TiCl2 (s) TiCl3 (s) TiN (s)
Thermodynamisches System Speichern , Fenster schließen
3. Eingangsstoffe des Gesamtprozesses definieren (Inputs)
Menü Projekt -> Eingänge
In der folgenden Dialogbox:
3.1. Tabellen ID zu 1 (eins) setzen, Tabellennamen: Reaktanden
In den Stoff-Feldern bei Gase
Ar (g) auswählen und mit dem Button Add -> in die Tabelle einfügen
N2 (g) auswählen und mit dem Button Add -> in die Tabelle einfügen
In den Stoff-Feldern bei Liquids
TiCl4 (l) auswählen und mit dem Button Add -> in die Tabelle einfügen
Einstellungen speichern
In den Stoff-Feldern bei Solids
Fe(s) auswählen und mit dem Button Add -> in die Tabelle einfügen
Fe(s) auswählen und mit dem Button Add -> in die Tabelle einfügen
Einstellungen speichern
4.
Prozess Definieren
Menü Project
->Prozesse
In der
folgenden Dialogbox
4.1.
Prozess ID zu 1 setzen
Prozessnamen: Reaktor
Temperatur 500 °C (Diese Angabe kann im Hauptfenster variiert werden)
Druck
0.0001 bar (Diese Angabe kann im Hauptfenster variiert werden)
Die
Auswahlbox T Const. aktivieren (Default ist aktiviert)
Die
Auswahlbox Phase gegeben durch thermodynamisches System dekaktivieren
(Default ist aktiviert)
Einstellungen speichern
In der Dialogfeld Phase Gas Position 1 und Button Komponente: Alle Gase auswählen
In der Dialogfeld Phase Liquid Position 1 und Button Komponente: Alle Liquids auswählen
In der Dialogfeld Phase Solid Position 1 und Button Komponente: Alle Solids auswählen, Als Name: Reinstoffe eingeben
In der Dialogfeld Phase Solid Position 2 und Button Komponente: Nur Fe4N (s), FeTi (s), TiN (s) und Ti (s) auswählen, Als Name: Lösung eingeben
Anschließend, die Aktivitätskoeffizienten aller Stoffe in der ersten Feststoffphase (Reinstoffe ) zu (1) setzen: d.h. Diese Stoffe können nur als Reinstoff entstehen. Wobei in der zweiten Feststoffphase nur der Aktivitätskoeffizient von Fe (1) vorgegeben wird.
6.
Massen-Fluss Definieren
Menü
Projekt -> Massen-Fluss
In
der folgenden Dialogbox
6.1.
Prozess ID zu 1 setzen
In
Box Eingang (input) Reaktanden bei 100 % aktivieren
Alle
anderen Auswahlboxen sollen deaktiviert bleiben.
Einstellungen speichern
7.
Definition der zu protokollierenden Variable
Die
Menu Monitoring -> Protokoll-Variable führt zu einer Dialogbox.
Gaskonzentrationen, Out-Werte von Reinstoffen und gelösten Stoffen sowie die Temperatur zur Protokollierung aufnehmen.
8.
Definition der Grafischen Darstellung
mit dem Menu Monitoring -> Grafik-Variable können Grafikvariable
definiert werden.
Damit
eine Prozessvariable grafisch dargestellt wird, muss sie davor in die Protokoll
Tabelle aufgenommen werden.
9. Ergebnisse:
Die Berechnungen wurden von 200 bis 600 °C mit 10 °C Schtitten durchgeführt.
Das folgende Bild zeigt den Verlauf von gelösten Stoffen soweit die Lösungen möglich ist. Neben TiN kann sich auch Fe4N bilden.
Das folgende Bild zeigt den Verlauf von Reinstoffen im System,
Thermodynamisch möglich ist praktisch nur Fe und unter 450 °C auch FeCl2.
Das folgende Bild zeigt die Konzentration von Gasen im System,
Mit dem Menü Monitoring -> Elementar Balance wird die Frage,
wo Ti bei 600 bleibt, geantwortet.
Im
Fenster für Elementar-Balance
In
der ersten Kombinationsbox für Element wird Ti gewählt.
Mit
dem Button Update wird die Elementar-Balance tabellarisch dargestellt