Onttojen katodi-ionipinnoitteiden olosuhteet

Onttokatodin valokaaren sytyttämiseen vaaditaan seuraavat olosuhteet:

1. Pinnoituskammion seinämään on asennettu tantaalista valmistettu ontto katoditykki, jota voidaan käyttää kuuman elektronivirran aikaansaamiseen. Litteän putken sisähalkaisija on φ 6 ~ φ 15 mm ja seinämän paksuus 0,8-2 mm.

1. Virtalähde koostuu rinnakkain kytketystä valokaaren sytytysvirtalähteestä ja valokaaren ylläpitovirtalähteestä. Valokaaren sytytysvirtalähteen jännite on 800–1000 V ja sytytysvirta 30–50 A; valokaaren jännite on 40–70 V ja valokaaren virta 80–300 A.

Onttokatodin valokaaripurkausprosessi seuraa prosessia, jossa epänormaali hohtopurkaus muuttuu valokaaripurkaukseksi "volttiampeeriominaiskäyrän" mukaisesti. Ensinnäkin tarvitaan virtalähde, joka tuottaa 800 V:n käynnistysjännitteen hohtopurkauksen aikaansaamiseksi tantaaliputkessa. Tantaaliputken sisällä olevat tiheät argonionit pommittavat ja lämmittävät putkea lämpötilaan, jossa kuumia elektroneja emittoituu, mikä johtaa suureen plasmaelektronivirtaukseen ja onttokatodin valokaaren virran äkilliseen kasvuun. Sitten tarvitaan myös suurivirtainen virtalähde valokaaripurkauksen ylläpitämiseksi. Hohtopurkauksen muuttaminen valokaaripurkaukseksi on automaattinen, joten on tarpeen konfiguroida virtalähde, joka pystyy tuottamaan sekä korkean jännitteen että suuren virran.

Jos nämä kaksi vaatimusta keskittyvät yhteen virtalähteeseen, tehomuuntajan toisiolähtöpää on kierrettävä erittäin paksuilla langoilla useiden kierrosten verran, jotta voidaan tuottaa korkea jännite ja suuri virta, mikä on suuritehoinen virtalähde. Vuosien parannusten jälkeen on mahdollista rinnakkaistaa pieni valokaarisytytysvirtalähde ylläpitovalokaarivirtalähteen kanssa. Valokaarisytytysvirtalähteessä käytetään ohuita johtoja useiden kierrosten kiertämiseen, mikä voi tuottaa 800 V:n korkean jännitteen tantaaliputkien sytyttämiseksi ja hehkupurkauksen aikaansaamiseksi. Valokaarivirtalähde voi tuottaa kymmeniä voltteja ja satoja ampeereja virtaa kiertämällä paksua lankaa vähemmillä kierroksilla onton katodin valokaaripurkauksen vakauden ylläpitämiseksi. Kahden virtalähteen rinnakkainkytkennän ansiosta tantaaliputkiin, epänormaalin hehkupurkauksen muutoksen aikana valokaaripurkaukseksi, kaksi virtalähdettä yhdistyvät automaattisesti ja vaihtavat korkeajännitteestä ja matalasta virrasta matalajännitteeseen ja korkeaan virtaan.

1. Säädä tyhjiötasoa nopeasti. Tantaaliputkien hehkupurkauksen tyhjiötaso on noin 100 Pa, ja näin alhaisessa tyhjiössä kerrostunut kalvorakenne on väistämättä karkea. Siksi valokaaripurkauksen sytyttämisen jälkeen on tarpeen välittömästi vähentää ilmavirtausta ja säätää tyhjiötaso nopeasti arvoon 8 × 10⁻⁷~2 Pa hienojakoisen alkukalvorakenteen saavuttamiseksi.

1. Työkappaleen kääntöalusta asennetaan pinnoituskammion ympärille siten, että työkappale on kytketty esijännitelähteen negatiiviseen napaan ja tyhjiökammio positiiviseen napaan. Onton katodikaaren suuren virrantiheyden vuoksi ionipinnoitetun työkappaleen esijännite ei tarvitse olla 1000 V, yleensä 50–200 V.

5. Aseta fokusoiva sähkömagneettinen kela Gan-romahduksen ympärille. Kelaan kohdistetun virran synnyttämä sähkömagneettinen kenttä voi fokusoida elektronisuihkun metalliharkon keskelle, mikä lisää elektronivirran tehotiheyttä.