Brevet FR2667878A2 — publié le 19920417

FR 2667878 A2 19920417 FR 8811556 A 19880825 T'invention a pour objet une amélioration dans la définition de la métallisation sous vide d'un substrat par plusieurs métaux en une seule opération dans le but de lui ajouter la faculté d'être un blindage contre les ondes lectromagnétiques. Cette métallisation préconisée dans la demande de brevet N4 88 98 déposh le 12' Juillet Iti prévoit un dépot de couches successives de métaux différents au départ d'un mélange de ces métaux dans les creusets en une seule opération sous vide Les températures d'ébullitoin de ces métaux étant différentes les fractions de seconde de différence entre les vaporisations successives permettent ce processus. Toutefois Si les métaux sont pulvérulents et intimement mélangés dans les sources d'évaporation ou creusets, on peut obtenir des points dêbullition tellement rapprochés pour chacun des composants qu'on peut les déclarer simultanés, et tout ou partie des composants en présence s'évapore en formant un alliage qui se dépose sur le substrat. Cec @ permet des formations d'alliage a haute perméabilité magnétique Les diagrammes figures et explications qui suivent ainsi que le tableau (non exhaustif) donnant la nature de métaux préconisés permet d'analyser plus en profondeur le procédé et l'invention. Les ondes élctromagnétiques TBF et UBF (très basse et ultra tasse fréquence) sont celles mises en cause et plus particuliérement les ondes pulsées qui vont de 10 hz a 27 KHz. vour effectuer un blindage adéquat contre la propagation dans une direction z du produit vectoriel E#H de ces ondes dans un milieu gazeux ionisé tel que I air ambiant, on part du principe qu-une onde électromagnétique (t ) est transmise sans atténuation. Lorsqu'elle est incidente à une interface plane A entre deux milieux linéaires, cela donne naissance à une onde trans,m,ise le long de (nt) et une onde réfléchie le long de (n2). Ives trois ondes satisfont aux conditions de continuité des composantes tangentielles de P et de H å l'interface R. Il est donc nécessaire que la nature du milieu au point interface permette que l'onde sur nt > l'onde sur nr qui devrait tendre vers n#. Pour tendre vers n# il faut qu'en milieu 2, on rencontre un bon conducteur à grande perméabilité magnétique t conducteur qui se définit par # 1/50 ce qui signitie que la densité de courant de conduction #E vaut au moins de 50 tois la densité de courant de déplacement #D /#t en sachant que est en avance de sur 1/ dans les bons conducteurs.Il faut se rappeler que dans E#H les deux vecteurs E et 8 sont en phase et perpendiculaires l'un à l'autre, que le vecteur #=E#H (vecteur de Poynting) donne la direction et le sens de la propagation selon une constante jk, et que les ondes planes électromagnétiques sont transverses dans tout milieu homogène, isotropes linéaire et immobile Une définition importante est S ou l'épaisseur de peau" (courant de foucault) ou g X, )qui représente la distance d'atténuation requise des bons conducteurs opaques a la lumière, sauf en cas de films extremement fins comme ceux étudiés pour la métallisation des roseaux filtrants dans lequels la vitesse de phase est égale å et est proportionnelle å La pression de radiation sur un bon conducteur à incidence normale fait que E transmis dans le métal Sans tenir compte de la perméabilité la force magnétique s'exerce sur un électron proportionnellement a oH dans le cas d'électrons lents comme ceux de la conduction en exergant sur l'épaisseur dz une pression dP = # Et o Ht dz; donc le champ magnétique possède une quantité de mouvement. On a trouvé expérimentalement des moyens d'accélération des mouvements d'électrons pour E transmis dans le métal. Les ondes de transmission d'un signal à diverses composantes de fréquence, issues d'un tube cathodique, se propagent a des vitesses différentes. A travers d'un gaz ionisé la forme de signal (enveloppe de l'onde) change au fur et à mesure que les ondes se propagent en milieu dispersif. De ce fait il est souhaitable de bénéficier de caractéristiques multiples pour le réseau filtrant qui permettent à la fois une élimination des champs E et une atténuation importante des champs 8 pour tous ces paramètres Le milieu filtrant ne permet que l'utilisation de fines couches métalliques et donc une "épaisseur de peau minimale.L'alliage Fer-Nickel dans des proportions Fe HQY avec ajout de cuivre et de chrome permet une Lrbès haute perméabilité pour un alliage å faible anisotropie. Il faf prendre soin de fixer soigneusement la composition des éléments utilisés (voir tableau page 4) L'obtention d'un alliage par évaporation sous vide fait novation la matière et permet 1) annulation de l'anisotropie et de la magnétostriction pour rendre les parois de Block très mobiles. 2) élimination des obstacles aux mouvements des parois, qui sont formés principalement par les impuretés. 3) le bénéfice d'un traitement thermique dans le vide par le processus meme de vaporisation simultanée des éléments requis. 4 > l'utilisation par trains d'aimants permanents d'un champ magnétique ni le substrat (réseau a mailles micromètriques) pendant le processus de vaporisation, qui permet l'orientation cristalline des élments. 5) l'obtention par 3) et 4) d'une grande perméabilité initiale 6) l'obtention d'une propriété de surface qui donne un fini sans défaut avec un haut indice de réflexion nécessaire au réseau filtrant principalement pour le controle des ondes lumineuses. 7) l'absence d'un vieillissement magnétique aux basses conductions. TABLEAU DESCRIPTIF DES ELEMENTS POUR VAPORISATION SIMULTANEE SUR UN SUBSTRAT = RESEAU DE MAILLES MICROMETRIQUES (MONOFILAMENTS POLYST./POLYM.) ELEMENT NICKEL (Ni) CUIVRE (Cu) FER (Fe) CHROME (Cr) Wi Cu Fe N ATOMIQUE 28 29 26 24 POIDS ATOM 58,69 63,64 55,85 52,01 DENSITE (20 C) gr/cm3 8,9 8,96 7,87 7,19 FUSION C 1455 1083 1539 1890 EBULLITION C 2730 2600 2740 2500 RESIST. 20 C /cm 6,840 1,673 9,710 13,000 42,000 CONDUCT. ( -a)-1 1,3x107 5,8x107 1,0x107 3,8x107 0,16x107 ELAST. 10 dyn/cm2 30,0 16,0 20,3 36,0 STRUCTURE CRISTAL CFC CFC CC CC CONSTANTE RESEAU 3,5167 3,6080 2,8606 2,8787 DIST. MIN. PASS.ATOMES 2,486 2,551 2,476 2,493 PERMEABILITE (relat.) 1,10 1,00 2x10 1,00 2x104 EPAISSEUR PEAU 60 Hz 0,18 0,85 0,14 1,00 0,037 i KHz 4,4 2,1 0,35 2,b 0,092 1 MHz 0,014 0,066 0,011 0,081 0,0029 % POUR EVAPORATION 75 5 R Z 100 NOTES :CFC = Cubique faces centrées -CC = Cubique centré R = Résiduel impuretés comprises Sources d'évaporation Tungstène Ni et Fe tentent de s'allier 6 la source d'évaporation Cr sublime Cu pas de problème particulier Fe doit avoir moins de 20 p.p.s. de Carbone La tigure 1 représente la courbe de perméabilité d'un réseau a micromailles traité en vaporisation sous vide par alliage repris au tableau. En référence aux figures 2 à 5, une onde électromagnétique est incidente dans le milieu t sur l'interface entre les milieux 1 et 2 et donne naissance à la fois å une onde réfléchir et à une onde transmise. Les vecteurs ni, nr et nt sont les vecteurs unitaires normaux aux fronts d'onde respectifs, et dont dirigés dans le sens de la propagation. Les angles #i, #r, #t sont, respectivement, les angles d'incidence, de reflexion et de réfraction. - Pour des angles d'incidence #i supérieurs ou égaux à l'angle critique #i@, l'onde est totalement rsseflechie dans le milieu 1. - Quand l'onde incidente est polarisée avec son vecteur parallèle au plan d'incidence il n'ya pas d'onde reflechie si on Le rayon reflechli qui manque ferait un angle de 90 avec le rayon transmis. Quels que soient les deux milieux, la somme des deux angles #iB vaut 90v. En référence à la figure 6 représentant les réflexion et réfraction à la surface d'un bon conducteur pour une onde électromagnétique arrivant sous incidence normale sur une lame conductrice d'épaisseur n 5 les indices i,r, t, tr,tt,indiquent, respectivement l'onde incidente, l'onde réfléchie à la première interface, l'onde transmise à la première interface, etc.. On néglige les ré+lections multiples à l'intérieur de la lame conductrice. Les symboles représentés correspondent g = champ électrique H = champ magnétique, champ su@@@ Q = facteur de qualité du milieu = = densité superficielle de charges conductivité = = déplacement électrique = perméabilité magnétique relative = B/H = perméabilité = temps = produit vectoriel de E et H S = distance d'atténuation k = nombre d'onde = kz - # ki = #/U ki = constante d'atténuation t = longueur d'onde réduite w = fréquence angulaire f = fréquence U = vitesse de phase d'une onde kr = 1/t jk = constante de propaqation z = = direction de propagation = moment dipolaire électrique par unité de volume polarisation électrique = élément de longueur, épaisseur, distance REVENDICATIONS 1. MPtallisation d'un substrat selon la revendication i du brevet principal par une couche mince obtenue en une seule opération au moyen de plusieurs métaux comme par exemple du Cuivre, du Nickel, du Fer et du Chrome dans le but de former une protection contre les ondes électromagnétiques pour toutes matières vivantes ou inertes, caractérisée en ce que ces métaux, qui ont des températures d3hbullition di++rentes, sont dans un premier temps intimement mélangés dans des creusets, et ensuite vaporisés sous vide en une seule opération au départ desdits creusets ou sources d' évaporation. 2 tallisation d'un substrat selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le dépôt d'alliage forme un blindage de protection, du fait de la haute perméabilité magnétique initiale de la couche mince déposée, laquelle ne présente au surplus aucun défaut directement visible et a par conséquent un bon indice de réflexion.