الشروط التالية مطلوبة لإشعال ضوء قوس الكاثود المجوف:
- يُركَّب مدفع كاثود مجوف مصنوع من أنبوب التنتالوم على جدار حجرة الطلاء، ويُستخدم لإصدار تدفق الإلكترونات الساخنة. يتراوح القطر الداخلي للأنبوب المسطح بين φ 6 وφ 15 مم، وسمك جداره بين 0.8 و2 مم.
- يتكون مصدر الطاقة من مصدر طاقة لبدء القوس ومصدر طاقة للحفاظ عليه على التوازي. جهد مصدر طاقة صدم القوس يتراوح بين 800 و1000 فولت، وتيار صدم القوس يتراوح بين 30 و50 أمبير؛ وجهد القوس يتراوح بين 40 و70 فولت، وتيار القوس يتراوح بين 80 و300 أمبير.
تتبع عملية تفريغ قوس الكاثود المجوف عملية التحويل من تفريغ توهج غير طبيعي إلى تفريغ قوسي وفقًا لـ"منحنى خصائص الفولت أمبير". أولًا، يلزم وجود مصدر طاقة لتوفير جهد بدء تشغيل 800 فولت لتوليد تفريغ توهج في أنبوب التنتالوم. تقذف أيونات الأرجون عالية الكثافة داخل أنبوب التنتالوم الأنبوب وتسخنه إلى درجة حرارة تُطلق فيها الإلكترونات الساخنة، مما يؤدي إلى تدفق كبير لإلكترونات البلازما وزيادة مفاجئة في تيار قوس الكاثود المجوف. بعد ذلك، يلزم أيضًا مصدر طاقة عالي التيار للحفاظ على تفريغ القوس. عملية التحويل من تفريغ توهج إلى تفريغ قوسي تتم تلقائيًا، لذا من الضروري تكوين مصدر طاقة قادر على إخراج كل من الجهد والتيار العاليين.
إذا ركزت هاتان المتطلبتان على مصدر طاقة واحد، فيجب لف طرف الخرج الثانوي لمحول الطاقة بأسلاك سميكة جدًا لعدة دورات لإخراج جهد وتيار عاليين، مما يُمثل مصدر طاقة كبير الحجم. بعد سنوات من التطوير، أصبح من الممكن موازاة مصدر طاقة بدء تشغيل قوس صغير مع مصدر طاقة قوس صيانة. يستخدم مصدر طاقة بدء تشغيل القوس أسلاكًا رفيعة للف عدة دورات، مما يُنتج جهدًا عاليًا يبلغ 800 فولت لإشعال أنابيب التنتالوم وتوليد تفريغ توهجي؛ ويمكن لمصدر طاقة القوس إخراج عشرات الفولتات ومئات الأمبيرات من التيار عن طريق لف سلك سميك بعدد أقل من الدورات للحفاظ على استقرار تفريغ قوس الكاثود المجوف. بفضل التوصيل المتوازي لمصدري طاقة على أنابيب التنتالوم، أثناء عملية التحويل من تفريغ توهج غير طبيعي إلى تفريغ قوسي، سيتصل مصدرا الطاقة تلقائيًا ويتحولان من جهد عالي وتيار منخفض إلى جهد منخفض وتيار عالي.
- اضبط مستوى الفراغ بسرعة. يبلغ مستوى الفراغ لتفريغ التوهج في أنابيب التنتالوم حوالي ١٠٠ باسكال، وتكون بنية الغشاء المترسب في ظل هذه الظروف الفراغية المنخفضة خشنة حتمًا. لذلك، بعد إشعال تفريغ القوس، من الضروري تقليل تدفق الهواء فورًا وضبط مستوى الفراغ بسرعة إلى ٨×١٠-١~٢ باسكال للحصول على بنية غشاء أولية دقيقة.
- يُركَّب قرص دوار لقطعة العمل حول حجرة الطلاء، حيث تُوصَل قطعة العمل بالقطب السالب لمصدر طاقة التحيز، وتُوصَل حجرة التفريغ بالقطب الموجب. ونظرًا لكثافة تيار قوس الكاثود المجوف العالية، لا يحتاج جهد التحيز لقطعة العمل المطلية بالأيونات إلى الوصول إلى 1000 فولت، وعادةً ما يكون بين 50 و200 فولت.
5. قم بتركيب ملف تركيز كهرومغناطيسي حول انهيار جان، ويمكن للمجال الكهرومغناطيسي الناتج عن تطبيق التيار على الملف أن يركز شعاع الإلكترون في مركز سبيكة المعدن، مما يزيد من كثافة طاقة تدفق الإلكترون.
وقت النشر: ٢٠ يوليو ٢٠٢٣