Электродуговой испаритель с магнитным управлением зоной испарения

 

Изобретение относится к вакуумной и напылительной технике и, в частности, к электродуговым испарителям металлов и сплавов, используемый для нанесения тонких пленок и покрытий в вакууме. Изобретение позволяет повысить надежность и стабильность зажигания дугового разряда путем создания в зоне поджигающего устройства магнитных полей рассеяния, достаточных для поддержания дугового разряда в момент поджига независимо от взаимного расположения места пробоя изолятора поджигающего устройства, инициирующего дугу, и основного вращающегося управляющего магнитного поля на поверхности испаряемого катода. Магнитные поля рассеяния образованы с помощью сквозных отверстий в полюсном наконечнике магнитной системы. Отверстия равномерно расположены по окружности цилиндрического полюсного наконечника и находятся в плоскости торца катода и поджигающего устройства. Суммарная длина I отверстий удовлетворяет соотношению d/3<l<2d/3, где d - наружный диаметр полюсного наконечника, а ширина h находится в интервале H/2 < h < H, где H - ширина межполюсного щелевого зазора. 1 ил.

Изобретение относится к вакуумной и напылительной технике, в частности к электродуговым испарителям металлов и сплавов, используемым для нанесения тонких пленок и покрытий в вакууме, а также для получения и поддержания высокого вакуума с помощью плазменных сорбционных насосов. Целью изобретения является повышение надежности и стабильности поджима дуги. На чертеже показан общий вид предлагаемого электродугового испарителя. Он содержит полый цилиндрический катод 1 с расположенной внутри магнитной системой 2, связанной с приводом вращения 3. Магнитная система снабжена цилиндрическими полюсными наконечниками 4, 5 со скошенными основаниями, которые образуют межполюсный щелевой зазор 6. На торце катода закреплено поджигающее устройство 7, электрически связанное с блоком питания 8. Полюсный наконечник 4, расположенный в зоне установки поджигающего устройства, имеет ряд находящихся в плоскости торца катода равномерно расположенных по окружности сквозных отверстий 9. Поджигающее устройство снабжено керамическим изолятором 10, по поверхности которого происходит высоковольтный пробой, инициирующий вакуумную дугу. Испаритель работает следующим образом. При подаче импульса высокого напряжения от блока питания 8 на поджигающее устройство 7 происходит поверхностный пробой керамического изолятора 10, образование форплазмы, замыкающей промежуток катод-анод, и возбуждение вакуумного дугового разряда, горящего в парах испаряемого катода 1. При этом на поверхности катода, вблизи поджигающего устройства, возникают катодные пятна, для существования которых при рабочем токе порядка 50 А необходимо наличие в области их нахождения магнитного поля с индукцией 25-130 Гс. При отсутствии необходимого магнитного поля образовавшиеся катодные пятна самопроизвольно гаснут, и вакуумный дуговой разряд прерывается. Индукция магнитного поля вблизи поджигающего устройства в то же время не должна превышать магнитной индукции в межполюсном щелевом зазоре 6, образованном цилиндрическими полюсными наконечниками 4, 5 со скошенными торцами магнитной системы 2. В противном случае катодные пятна локализируются вблизи поджигающего устройства, и катод испаряется неравномерно. Необходимое в процессе зажигания разряда магнитное поле обеспечивает полюсный наконечник 4, установленный в зоне расположения поджигающего устройства и имеющий ряд находящихся вы плоскости торца катода равномерно расположенных по окружности сквозных отверстий 9, суммарная длина l которых удовлетворяет соотношению d/3<1<2d/3, где d - наружный диаметр полюсного наконечника, а ширина h находится в интервале H/2 < h < H, где H - ширина межполюсного щелевого зазора. Отверстия создают магнитные поля рассеяния, обеспечивающие наличие на поверхности катода в области его торца индукцию магнитного поля В₁, причем В_о/2 < В₁ < В_о, где В_о - индукция магнитного поля на поверхности катода в области магнитного щелевого зазора. Обычно В_о составляет порядка 50 Гс, что достаточно для стабильного горения дуги при рабочих токах порядка 50 А. Индукция магнитного поля на поверхности катода в области его торца в этом случае составляет 25 Гс < В₁ < 50 Гс, что является достаточным для возникновения и поддержания дугового разряда во время поджига. Возникшие катодные пятна двигаются по окружности в созданном таким образом арочном магнитном поле, пока не достигают области катода, находящейся над магнитным щелевым зазором. Попадая в зону действия поля магнитного щелевого зазора, катодные пятна перемещаются по замкнутой эллиптической траектории по поверхности катода над щелевым зазором, не уходя в области магнитных полей рассеяния, сформированных отверстиями, поскольку В_о > В_1. При вращении магнитной системы 2 с помощью привода 3 катодные пятна перемещаются по всей рабочей поверхности катода, равномерно его распыляя. Таким образом, наличие сквозных отверстий в полюсном наконечнике магнитной системы, расположенном в зоне поджигающего устройства, повышает стабильность зажигания дугового разряда независимо от взаимной ориентации места пробоя изолятора поджигающего устройства и межполюсного щелевого зазора магнитной системы. (56) Авторское свидетельство СССР N 1366034, кл. H 05 H 1/00, 1986.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ИСПАРИТЕЛЬ С МАГНИТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ЗОНОЙ ИСПАРЕНИЯ , содеpжащий полый цилиндpический катод с pасположенной внутpи с возможностью вpащения магнитной системой, снабженной цилиндpическими полюсными наконечниками со скошенными основаниями, обpазующими межполюсный щелевой зазоp, и поджигающее устpойство, закpепленное на тоpце катода, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и стабильности поджига дуги, полюсный наконечник, установленный в зоне pасположения поджигающего устpойства, имеет pяд находящихся в области тоpца катода pавномеpно pазмещенных по окpужности сквозных отвеpстий, суммаpная длина I котоpых удовлетвоpяет соотношению < l < , где d - наружный диаметр полюсного наконечника, а шиpина h находится в интеpвале H/2 < h < H, где H - ширина межполюсного щелевого зазора.

РИСУНКИ

Рисунок 1