Bedingungen für die Hohlkathoden-Ionenbeschichtung

Zum Zünden der Hohlkathodenbogenlampe sind folgende Bedingungen erforderlich:

1. An der Wand der Beschichtungskammer ist eine Hohlkathodenkanone aus Tantalrohr angebracht, mit der heiße Elektronenströme emittiert werden können. Der Innendurchmesser des Flachrohrs beträgt φ 6 bis φ 15 mm, die Wandstärke beträgt 0,8 bis 2 mm.

1. Die Stromversorgung besteht aus einer parallel geschalteten Lichtbogenstart- und einer Lichtbogenerhaltungsstromversorgung. Die Spannung der Lichtbogenzündstromversorgung beträgt 800–1000 V, der Lichtbogenzündstrom 30–50 A; die Lichtbogenspannung beträgt 40–70 V, der Lichtbogenstrom 80–300 A.

Der Hohlkathodenbogenentladungsprozess folgt dem Übergang von einer anormalen Glimmentladung zu einer Lichtbogenentladung in der „Voltampere-Kennlinie“. Zunächst wird eine Stromversorgung benötigt, die eine Startspannung von 800 V bereitstellt, um die Glimmentladung in der Tantalröhre zu erzeugen. Die hochdichten Argonionen in der Tantalröhre bombardieren und erhitzen die Röhre auf eine Temperatur, bei der heiße Elektronen emittiert werden, was zu einem starken Plasmaelektronenfluss und einem plötzlichen Anstieg der Stromstärke des Hohlkathodenbogens führt. Anschließend wird eine Hochstromversorgung benötigt, um die Lichtbogenentladung aufrechtzuerhalten. Der Übergang von der Glimmentladung zur Lichtbogenentladung erfolgt automatisch, daher ist es notwendig, eine Stromversorgung zu konfigurieren, die sowohl hohe Spannung als auch hohen Strom abgeben kann.

Wenn diese beiden Anforderungen auf eine einzige Stromquelle konzentriert werden, muss das sekundäre Ausgangsende des Leistungstransformators mit sehr dicken Drähten über viele Windungen gewickelt werden, um hohe Spannung und hohen Strom auszugeben, was eine Stromquelle mit großem Volumen ergibt. Nach Jahren der Verbesserung ist es möglich, eine kleine Lichtbogenzündstromversorgung mit einer Erhaltungslichtbogenstromversorgung parallel zu schalten. Die Lichtbogenzündstromversorgung verwendet dünne Drähte, um mehrere Windungen zu wickeln, wodurch eine Hochspannung von 800 V ausgegeben werden kann, um Tantalröhren zu zünden und eine Glimmentladung zu erzeugen; die Lichtbogenstromversorgung kann Stromstärken von mehreren zehn Volt und mehreren hundert Ampere ausgeben, indem ein dicker Draht mit weniger Windungen gewickelt wird, um die Stabilität der Hohlkathodenbogenentladung aufrechtzuerhalten. Aufgrund der Parallelschaltung zweier Stromversorgungen an Tantalröhren werden die beiden Stromversorgungen während des Übergangs von abnormaler Glimmentladung zu Lichtbogenentladung automatisch verbunden und schalten von hoher Spannung und niedrigem Strom auf niedrige Spannung und hohen Strom um.

1. Passen Sie das Vakuum schnell an. Das Vakuum für die Glimmentladung in Tantalröhren liegt bei etwa 100 Pa, und die abgeschiedene Filmstruktur ist unter diesen niedrigen Vakuumbedingungen zwangsläufig grob. Daher ist es nach dem Zünden der Lichtbogenentladung notwendig, den Luftstrom sofort zu reduzieren und das Vakuum schnell auf 8 × 10-1~2 Pa anzupassen, um eine feine anfängliche Filmstruktur zu erhalten.

1. Der Werkstückdrehtisch ist um die Beschichtungskammer herum installiert, wobei das Werkstück mit dem Minuspol der Vorspannungsversorgung und die Vakuumkammer mit dem Pluspol verbunden ist. Aufgrund der hohen Stromdichte des Hohlkathodenbogens muss die Vorspannung des ionenbeschichteten Werkstücks nicht 1000 V erreichen, üblicherweise liegt sie bei 50–200 V.

5. Platzieren Sie eine fokussierende elektromagnetische Spule um den Gan-Kollaps. Das durch Anlegen von Strom an die Spule erzeugte elektromagnetische Feld kann den Elektronenstrahl auf die Mitte des Metallbarrens fokussieren und so die Leistungsdichte des Elektronenflusses erhöhen.