Les conditions suivantes sont nécessaires pour allumer la lampe à arc à cathode creuse :
- Un canon à cathode creuse en tube de tantale est installé sur la paroi de la chambre de revêtement et permet d'émettre un flux d'électrons chauds. Le diamètre intérieur du tube plat est de 6 à 15 mm, pour une épaisseur de paroi de 0,8 à 2 mm.
- L'alimentation électrique est composée d'une alimentation d'amorçage et d'une alimentation de maintien d'arc, montées en parallèle. La tension d'amorçage est de 800 à 1 000 V et le courant d'amorçage de 30 à 50 A ; la tension d'arc est de 40 à 70 V et le courant d'arc de 80 à 300 A.
Le processus de décharge d'arc à cathode creuse suit la transition d'une décharge luminescente anormale à une décharge d'arc, illustrée par la courbe caractéristique volt-ampère. Tout d'abord, une alimentation électrique est nécessaire pour fournir une tension d'amorçage de 800 V afin de générer une décharge luminescente dans le tube de tantale. Les ions argon à haute densité présents à l'intérieur du tube le bombardent et le chauffent jusqu'à la température à laquelle des électrons chauds sont émis, ce qui entraîne un important flux d'électrons plasmatiques et une augmentation soudaine du courant de l'arc à cathode creuse. Ensuite, une alimentation électrique à courant élevé est également requise pour maintenir la décharge d'arc. La transition de la décharge luminescente à la décharge d'arc étant automatique, il est indispensable de choisir une alimentation électrique capable de fournir à la fois une tension et un courant élevés.
Si ces deux exigences sont concentrées sur une seule source d'alimentation, l'extrémité de sortie secondaire du transformateur doit être bobinée avec des fils très épais et de nombreux spires afin de fournir une tension et un courant élevés, ce qui engendre une source d'alimentation volumineuse. Après des années d'amélioration, il est possible de mettre en parallèle une petite alimentation d'amorçage d'arc avec une alimentation d'arc de maintien. L'alimentation d'amorçage utilise des fils fins bobinés à de nombreux spires, ce qui permet de fournir une haute tension de 800 V pour amorcer les tubes au tantale et générer une décharge luminescente. L'alimentation d'arc peut fournir des dizaines de volts et des centaines d'ampères grâce à un fil épais bobiné avec moins de spires, afin de maintenir la stabilité de la décharge d'arc à cathode creuse. Du fait du branchement en parallèle des deux alimentations sur les tubes au tantale, lors de la conversion d'une décharge luminescente anormale en une décharge d'arc, les deux alimentations se connectent et basculent automatiquement entre haute tension et faible courant et basse tension et courant élevé.
- Ajustez rapidement le niveau de vide. Le niveau de vide pour la décharge luminescente dans les tubes au tantale est d'environ 100 Pa, et la structure du film déposé dans ces conditions de vide très faible est inévitablement grossière. Par conséquent, après l'amorçage de la décharge d'arc, il est nécessaire de réduire immédiatement le débit d'air et d'ajuster rapidement le niveau de vide à 8 × 10⁻¹ à 2 Pa afin d'obtenir une structure de film initiale fine.
- Le plateau tournant porte-pièce est installé autour de la chambre de revêtement. La pièce est reliée à la borne négative de l'alimentation de polarisation, tandis que la chambre à vide est reliée à la borne positive. Grâce à la forte densité de courant de l'arc à cathode creuse, la tension de polarisation de la pièce revêtue par ions n'a pas besoin d'atteindre 1 000 V ; elle se situe généralement entre 50 et 200 V.
5. Placez une bobine électromagnétique de focalisation autour de l'effondrement de Gan, et le champ électromagnétique généré en appliquant un courant à la bobine peut focaliser le faisceau d'électrons au centre du lingot métallique, augmentant ainsi la densité de puissance du flux d'électrons.
Date de publication : 20 juillet 2023