中空陰極イオンコーティングの条件

中空陰極アーク灯を点灯させるには、以下の条件を満たす必要があります。

1. コーティング室の壁には、タンタル管製の空洞陰極銃が設置されており、高温電子流を放出するために使用できる。平管の内径はφ6～φ15mm、肉厚は0.8～2mmである。

1. 電源は、アーク始動電源とアーク維持電源が並列に接続された構成となっている。アーク始動電源の電圧は800～1000V、アーク始動電流は30～50Aである。アーク電圧は40～70V、アーク電流は80～300Aである。

中空陰極アーク放電プロセスは、「電圧電流特性曲線」において、異常グロー放電からアーク放電への変換プロセスに従います。まず、タンタル管内でグロー放電を発生させるために、800Vの始動電圧を供給する電源が必要です。タンタル管内の高密度アルゴンイオンが管を照射して加熱し、高温電子が放出される温度に達すると、大量のプラズマ電子流が発生し、中空陰極アークの電流が急激に増加します。次に、アーク放電を維持するために、大電流電源も必要です。グロー放電からアーク放電への変換プロセスは自動で行われるため、高電圧と大電流の両方を出力できる電源を構成する必要があります。

これら 2 つの要件を単一の電源に集中させると、高電圧と大電流を出力するために、電源トランスの二次出力端に非常に太い線を何重にも巻く必要があり、これは大きな電源になります。長年の改良を経て、小型アーク始動電源と維持アーク電源を並列接続することが可能になりました。アーク始動電源は細い線を何重にも巻いて、800V の高電圧を出力し、タンタル管を点火してグロー放電を発生させます。アーク電源は、太い線を少ない巻数で巻いて、数十ボルト、数百アンペアの電流を出力し、中空陰極アーク放電の安定性を維持します。タンタル管上の 2 つの電源が並列接続されているため、異常グロー放電からアーク放電への変換プロセス中に、2 つの電源は自動的に接続され、高電圧低電流から低電圧高電流に切り替わります。

1. 真空度を素早く調整してください。タンタル管グロー放電における真空度は約100Paですが、このような低真空条件下では、成膜構造は必然的に粗くなります。そのため、アーク放電を開始したら、すぐに空気流量を減らし、真空度を8×10⁻¹～2Paに素早く調整して、微細な初期成膜構造を得る必要があります。

1. ワークピース回転台はコーティング室の周囲に設置され、ワー​​クピースはバイアス電源の負極に、真空室は正極に接続される。中空陰極アークの電流密度が高いため、イオンコーティングされたワークピースのバイアス電圧は1000Vに達する必要はなく、通常は50～200Vである。

5. ガン崩壊部の周囲に集束電磁コイルを設置し、コイルに電流を流すことで発生する電磁場によって電子ビームを金属インゴットの中心に集束させ、電子流の電力密度を高める。