As seguintes condições são necessárias para a ignição da lâmpada de arco de cátodo oco:
- Um canhão de cátodo oco, feito de tubo de tântalo, é instalado na parede da câmara de revestimento e pode ser usado para emitir um fluxo de elétrons quentes. O diâmetro interno do tubo plano é de φ 6 a φ 15 mm, com uma espessura de parede de 0,8 a 2 mm.
- A fonte de alimentação é composta por uma fonte de alimentação para ignição do arco e uma fonte de alimentação para manutenção do arco, em paralelo. A tensão da fonte de alimentação para ignição do arco é de 800-1000V e a corrente de ignição do arco é de 30-50A; a tensão do arco é de 40-70V e a corrente do arco é de 80-300A.
O processo de descarga de arco de cátodo oco segue a curva característica de volt-ampère, que descreve a transição de uma descarga luminosa anormal para uma descarga de arco. Inicialmente, é necessária uma fonte de alimentação que forneça uma tensão inicial de 800 V para gerar a descarga luminosa no tubo de tântalo. Os íons de argônio de alta densidade dentro do tubo de tântalo o bombardeiam e aquecem até a temperatura em que elétrons quentes são emitidos, resultando em um grande fluxo de elétrons de plasma e um aumento repentino na corrente do arco de cátodo oco. Em seguida, uma fonte de alimentação de alta corrente também é necessária para manter a descarga de arco. Como o processo de conversão da descarga luminosa para a descarga de arco é automático, é essencial configurar uma fonte de alimentação capaz de fornecer tanto alta tensão quanto alta corrente.
Se esses dois requisitos forem concentrados em uma única fonte de alimentação, a extremidade de saída secundária do transformador de potência deverá ser enrolada com fios muito grossos e com muitas espiras para gerar alta tensão e alta corrente, o que resultará em uma fonte de alimentação de grande volume. Após anos de aprimoramento, tornou-se possível paralelizar uma pequena fonte de alimentação para ignição do arco com uma fonte de alimentação para manutenção do arco. A fonte de alimentação para ignição do arco utiliza fios finos com múltiplas espiras, o que permite gerar uma alta tensão de 800 V para acender os tubos de tântalo e gerar a descarga luminosa; a fonte de alimentação para manutenção do arco pode gerar dezenas de volts e centenas de amperes de corrente, utilizando fios grossos com menos espiras para manter a estabilidade da descarga do arco de cátodo oco. Devido à conexão em paralelo das duas fontes de alimentação nos tubos de tântalo, durante o processo de conversão da descarga luminosa anormal para a descarga de arco, as duas fontes de alimentação se conectarão automaticamente e alternarão entre alta tensão e baixa corrente.
- Ajuste rapidamente o nível de vácuo. O nível de vácuo para descarga luminescente em tubos de tântalo é de cerca de 100 Pa, e a estrutura do filme depositado sob essas condições de baixo vácuo é inevitavelmente grosseira. Portanto, após a ignição da descarga de arco, é necessário reduzir imediatamente o fluxo de ar e ajustar rapidamente o nível de vácuo para 8 × 10⁻¹ a 8 × 10⁻² Pa para obter uma estrutura inicial de filme fina.
- A plataforma giratória da peça de trabalho é instalada ao redor da câmara de revestimento, com a peça conectada ao polo negativo da fonte de alimentação de polarização e a câmara de vácuo conectada ao polo positivo. Devido à alta densidade de corrente do arco de cátodo oco, a tensão de polarização da peça revestida por íons não precisa atingir 1000 V, geralmente fica entre 50 e 200 V.
5. Posicione uma bobina eletromagnética de focalização em torno do colapso de Gan, e o campo eletromagnético gerado pela aplicação de corrente à bobina poderá focalizar o feixe de elétrons no centro do lingote de metal, aumentando a densidade de potência do fluxo de elétrons.
Data da publicação: 20 de julho de 2023