Para encender la luz de arco de cátodo hueco se requieren las siguientes condiciones:
- En la pared de la cámara de recubrimiento se instala un cañón de cátodo hueco fabricado con un tubo de tantalio, que se utiliza para emitir un flujo de electrones calientes. El diámetro interior del tubo plano es de φ 6~ φ 15 mm, con un espesor de pared de 0,8-2 mm.
- La fuente de alimentación se compone de una fuente de alimentación para el arranque del arco y una fuente de alimentación para el mantenimiento del arco conectadas en paralelo. La tensión de la fuente de alimentación para el arranque del arco es de 800-1000 V y la corriente de arranque es de 30-50 A; la tensión del arco es de 40-70 V y la corriente de arranque es de 80-300 A.
El proceso de descarga de arco de cátodo hueco sigue la curva característica de voltaje-corriente (V/A) de la descarga luminiscente anómala a la descarga de arco. En primer lugar, se requiere una fuente de alimentación que proporcione un voltaje inicial 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 lo bombardean y calientan hasta la temperatura en la que 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 necesita 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 proporcionar tanto alto voltaje 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 estar bobinado con cables muy gruesos y muchas vueltas para generar alto voltaje y alta corriente, lo que resultará en una fuente de alimentación de gran volumen. Tras años de perfeccionamiento, es posible conectar en paralelo una pequeña fuente de alimentación para arranque de arco con una fuente de alimentación para mantenimiento de arco. La fuente de alimentación para arranque de arco utiliza cables delgados con múltiples vueltas, lo que permite generar un alto voltaje de 800 V para encender tubos de tantalio y generar descarga luminiscente; la fuente de alimentación para mantenimiento de arco puede generar decenas de voltios y cientos de amperios de corriente mediante el bobinado de un cable grueso con menos vueltas para mantener la estabilidad de la descarga de arco de cátodo hueco. Debido a la conexión en paralelo de las dos fuentes de alimentación en los tubos de tantalio, durante el proceso de conversión de descarga luminiscente anormal a descarga de arco, las dos fuentes de alimentación se conectarán automáticamente y conmutarán entre alto voltaje y baja corriente.
- 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 bajo estas bajas condiciones de vacío es inevitablemente gruesa. Por lo tanto, después de encender 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.
- La plataforma giratoria para la pieza de trabajo se instala alrededor de la cámara de recubrimiento. La pieza de trabajo está 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 recubierta con iones no necesita alcanzar los 1000 V, sino que suele ser de 50 a 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.
Fecha de publicación: 20 de julio de 2023