شرایط پوشش یونی کاتدی توخالی

برای روشن کردن لامپ قوسی کاتد توخالی، شرایط زیر لازم است:

1. یک تفنگ کاتدی توخالی ساخته شده از لوله تانتالیوم بر روی دیواره محفظه پوشش نصب شده است و می‌تواند برای انتشار جریان الکترون داغ مورد استفاده قرار گیرد. قطر داخلی لوله صاف φ 6 ~ φ 15 میلی‌متر و ضخامت دیواره آن 0.8-2 میلی‌متر است.

1. منبع تغذیه از یک منبع تغذیه شروع قوس و یک منبع تغذیه حفظ قوس به صورت موازی تشکیل شده است. ولتاژ منبع تغذیه ایجاد قوس ۸۰۰-۱۰۰۰ ولت و جریان ایجاد قوس ۳۰-۵۰ آمپر است؛ ولتاژ قوس ۴۰-۷۰ ولت و جریان قوس ۸۰-۳۰۰ آمپر است.

فرآیند تخلیه قوس کاتد توخالی، فرآیند تبدیل از تخلیه تابشی غیرطبیعی به تخلیه قوسی در "منحنی مشخصه ولت آمپر" را دنبال می‌کند. در ابتدا، یک منبع تغذیه برای تأمین ولتاژ شروع ۸۰۰ ولت برای تولید تخلیه تابشی در لوله تانتالیوم مورد نیاز است. یون‌های آرگون با چگالی بالا در داخل لوله تانتالیوم، لوله را بمباران کرده و تا دمایی که الکترون‌های داغ ساطع می‌شوند، گرم می‌کنند که منجر به مقدار زیادی جریان الکترون پلاسما و افزایش ناگهانی جریان قوس کاتد توخالی می‌شود. سپس، یک منبع تغذیه جریان بالا نیز برای حفظ تخلیه قوس مورد نیاز است. فرآیند تبدیل از تخلیه تابشی به تخلیه قوسی به صورت خودکار انجام می‌شود، بنابراین لازم است منبع تغذیه‌ای پیکربندی شود که بتواند هم ولتاژ بالا و هم جریان بالا تولید کند.

اگر این دو نیاز بر روی یک منبع تغذیه واحد متمرکز شوند، انتهای خروجی ثانویه ترانسفورماتور قدرت باید با سیم‌های بسیار ضخیم برای دورهای زیاد پیچیده شود تا ولتاژ بالا و جریان زیاد تولید کند که منبع تغذیه با حجم زیادی خواهد بود. پس از سال‌ها بهبود، می‌توان یک منبع تغذیه شروع قوس کوچک را با یک منبع تغذیه قوس نگهداری موازی کرد. منبع تغذیه شروع قوس از سیم‌های نازک برای پیچیدن چندین دور استفاده می‌کند که می‌تواند ولتاژ بالای ۸۰۰ ولت را برای احتراق لوله‌های تانتالیوم و ایجاد تخلیه تابشی تولید کند. منبع تغذیه قوس می‌تواند با پیچیدن یک سیم ضخیم با دورهای کمتر، ده‌ها ولت و صدها آمپر جریان تولید کند تا پایداری تخلیه قوس کاتدی توخالی حفظ شود. به دلیل اتصال موازی دو منبع تغذیه روی لوله‌های تانتالیوم، در طول فرآیند تبدیل از تخلیه تابشی غیرطبیعی به تخلیه قوس، دو منبع تغذیه به طور خودکار به هم متصل شده و از ولتاژ بالا و جریان کم به ولتاژ پایین و جریان زیاد تغییر می‌کنند.

1. سطح خلاء را به سرعت تنظیم کنید. سطح خلاء برای تخلیه تابشی در لوله‌های تانتالیوم حدود 100 پاسکال است و ساختار فیلم رسوب شده در چنین شرایط خلاء پایینی ناگزیر درشت است. بنابراین، پس از احتراق تخلیه قوس، لازم است فوراً میزان جریان هوا را کاهش داده و به سرعت سطح خلاء را به 8×10-1~2Pa تنظیم کنید تا یک ساختار فیلم اولیه ظریف به دست آید.

1. صفحه گردان قطعه کار در اطراف محفظه پوشش دهی نصب می شود، به طوری که قطعه کار به قطب منفی منبع تغذیه بایاس و محفظه خلاء به قطب مثبت متصل است. به دلیل چگالی جریان بالای قوس کاتد توخالی، ولتاژ بایاس قطعه کار پوشش داده شده با یون نیازی به رسیدن به ۱۰۰۰ ولت ندارد، معمولاً ۵۰-۲۰۰ ولت است.

۵. یک سیم‌پیچ الکترومغناطیسی متمرکزکننده را در اطراف فروپاشی گان قرار دهید، و میدان الکترومغناطیسی تولید شده با اعمال جریان به سیم‌پیچ می‌تواند پرتو الکترونی را در مرکز شمش فلزی متمرکز کند و چگالی توان جریان الکترون را افزایش دهد.