Condiciones para el recubrimiento iónico de cátodo hueco

Se requieren las siguientes condiciones para encender la luz de arco de cátodo hueco:

1. Un cañón de cátodo hueco, fabricado con tubo de tantalio, se instala en la pared de la cámara de recubrimiento y permite emitir un flujo de electrones calientes. El diámetro interior del tubo plano es de φ 6 a φ 15 mm, con un espesor de pared de 0,8 a 2 mm.

1. La fuente de alimentación se compone de una fuente de alimentación de inicio de arco y una fuente de alimentación de mantenimiento de arco en paralelo. El voltaje de la fuente de alimentación de inicio de arco es de 800-1000 V y la corriente de inicio de arco es de 30-50 A; el voltaje de arco es de 40-70 V y la corriente de arco es de 80-300 A.

El proceso de descarga de arco de cátodo hueco sigue el proceso de conversión de una descarga luminiscente anormal a una descarga de arco en la "curva característica voltamperio". Primero, se requiere una fuente de alimentación que proporcione una tensión de arranque de 800 V para generar la descarga luminiscente en el tubo de tantalio. Los iones de argón de alta densidad dentro del tubo de tantalio bombardean y calientan el tubo a una temperatura donde se emiten electrones calientes, lo que resulta en un gran flujo de electrones de plasma y un aumento repentino de la corriente del arco de cátodo hueco. Posteriormente, también se requiere una fuente de alimentación de alta corriente para mantener la descarga de arco. El proceso de conversión de descarga luminiscente a descarga de arco es automático, por lo que es necesario configurar una fuente de alimentación que pueda generar tanto alta tensión como alta corriente.

Si estos dos requisitos se concentran en una sola fuente de alimentación, el extremo de salida secundario del transformador de potencia debe bobinarse con cables muy gruesos de varias espiras para generar alto voltaje y alta corriente, lo que constituirá una fuente de alimentación de gran volumen. Tras años de mejoras, es posible paralelizar una pequeña fuente de alimentación de arranque de arco con una fuente de alimentación de mantenimiento de arco. La fuente de alimentación de arranque de arco utiliza cables delgados para bobinar múltiples espiras, lo que puede generar un alto voltaje de 800 V para encender tubos de tántalo y generar una descarga luminiscente. La fuente de alimentación de arco puede generar decenas de voltios y cientos de amperios de corriente mediante el bobinado de un cable grueso con menos espiras para mantener la estabilidad de la descarga de arco de cátodo hueco. Debido a la conexión en paralelo de dos fuentes de alimentación en tubos de tántalo, durante el proceso de conversión de descarga luminiscente anormal a descarga de arco, ambas fuentes se conectarán automáticamente y conmutarán de alto voltaje y baja corriente a bajo voltaje y alta corriente.

1. Ajuste rápidamente el nivel de vacío. El nivel de vacío para la descarga luminiscente en tubos de tantalio es de aproximadamente 100 Pa, y la estructura de la película depositada en estas condiciones de bajo vacío es inevitablemente gruesa. Por lo tanto, tras la ignición de la descarga de arco, es necesario reducir inmediatamente el flujo de aire y ajustar rápidamente el nivel de vacío a 8×10⁻¹⁻² Pa para obtener una estructura de película inicial fina.

1. La mesa giratoria de la pieza de trabajo se instala alrededor de la cámara de recubrimiento, con la pieza de trabajo conectada al polo negativo de la fuente de alimentación de polarización y la cámara de vacío al polo positivo. Debido a la alta densidad de corriente del arco de cátodo hueco, la tensión de polarización de la pieza de trabajo con recubrimiento iónico no necesita alcanzar los 1000 V, sino que suele estar entre 50 y 200 V.

5. Coloque una bobina electromagnética de enfoque alrededor del colapso de Gan, y el campo electromagnético generado al aplicar corriente a la bobina puede enfocar el haz de electrones en el centro del lingote de metal, aumentando la densidad de potencia del flujo de electrones.