De volgende voorwaarden zijn vereist om de holle kathodebooglamp te ontsteken:
- Een holle kathodebuis van tantaal is op de wand van de coatingkamer gemonteerd en kan worden gebruikt om een stroom hete elektronen te genereren. De binnendiameter van de platte buis is φ 6~ φ 15 mm, met een wanddikte van 0,8-2 mm.
- De voeding bestaat uit een parallel geschakelde voeding voor het ontsteken van de boog en een voeding voor het in stand houden van de boog. De spanning van de boogontstekingsvoeding is 800-1000V en de boogontstekingsstroom is 30-50A; de boogspanning is 40-70V en de boogstroom is 80-300A.
Het proces van holle-kathodeboogontlading volgt het proces van omschakeling van een abnormale gloeiontlading naar een boogontlading in de "volt-ampère-karakteristiek". Allereerst is een voeding nodig die een startspanning van 800 V levert om een gloeiontlading in de tantaalbuis te genereren. De argonionen met hoge dichtheid in de tantaalbuis bombarderen de buis en verwarmen deze tot een temperatuur waarbij hete elektronen worden uitgezonden, wat resulteert in een grote hoeveelheid plasma-elektronenstroom en een plotselinge toename van de stroom van de holle-kathodeboog. Vervolgens is ook een voeding met hoge stroomsterkte nodig om de boogontlading in stand te houden. Het proces van omschakeling van gloeiontlading naar boogontlading is automatisch, dus is het noodzakelijk om een voeding te configureren die zowel een hoge spanning als een hoge stroom kan leveren.
Als deze twee vereisten geconcentreerd zijn in één enkele stroombron, moet de secundaire uitgang van de transformator worden gewikkeld met zeer dikke draden met veel windingen om een hoge spanning en hoge stroom te leveren, wat resulteert in een grote stroombron. Na jaren van ontwikkeling is het mogelijk om een kleine boogstartvoeding parallel te schakelen met een onderhoudsboogvoeding. De boogstartvoeding gebruikt dunne draden met meerdere windingen, waarmee een hoge spanning van 800V kan worden geleverd om tantaalbuizen te ontsteken en een gloeiontlading te genereren; de boogvoeding kan tientallen volts en honderden ampères stroom leveren door een dikke draad met minder windingen te gebruiken om de stabiliteit van de holle kathodeboogontlading te behouden. Door de parallelle aansluiting van de twee voedingen op de tantaalbuizen zullen de twee voedingen tijdens de overgang van een abnormale gloeiontlading naar een boogontlading automatisch schakelen tussen hoge spanning en lage stroom en lage spanning en hoge stroom.
- Het vacuümniveau moet snel worden aangepast. Het vacuümniveau voor gloeiontlading in tantaalbuizen ligt rond de 100 Pa, en de afgezette filmstructuur onder zulke lage vacuümomstandigheden is onvermijdelijk grof. Daarom is het na het ontsteken van de boogontlading noodzakelijk om de luchtstroom onmiddellijk te verminderen en het vacuümniveau snel aan te passen tot 8 × 10⁻¹ × 2 Pa om een fijne initiële filmstructuur te verkrijgen.
- De werkstukdraaitafel is rond de coatingkamer gemonteerd, waarbij het werkstuk is verbonden met de negatieve pool van de biasvoeding en de vacuümkamer met de positieve pool. Vanwege de hoge stroomdichtheid van de holle kathodeboog hoeft de bias-spanning van het ionengecoate werkstuk geen 1000V te bereiken, maar ligt deze doorgaans tussen de 50 en 200V.
5. Plaats een focusserende elektromagnetische spoel rond de Gan-collaps. Het elektromagnetische veld dat wordt opgewekt door stroom door de spoel te leiden, kan de elektronenbundel focussen in het midden van de metalen staaf, waardoor de vermogensdichtheid van de elektronenstroom toeneemt.
Geplaatst op: 20 juli 2023