เงื่อนไขต่อไปนี้จำเป็นสำหรับการจุดไฟอาร์คแคโทดกลวง:
- ปืนอิเล็กตรอนแบบแคโทดกลวงที่ทำจากท่อแทนทาลัมถูกติดตั้งไว้ที่ผนังห้องเคลือบ และสามารถใช้ในการปล่อยกระแสอิเล็กตรอนร้อนได้ เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อแบนมีขนาด φ 6~ φ 15 มม. โดยมีความหนาของผนัง 0.8-2 มม.
- แหล่งจ่ายไฟประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟสำหรับเริ่มอาร์คและแหล่งจ่ายไฟสำหรับรักษาอาร์คที่ต่อขนานกัน แรงดันของแหล่งจ่ายไฟสำหรับเริ่มอาร์คอยู่ที่ 800-1000 โวลต์ และกระแสเริ่มอาร์คอยู่ที่ 30-50 แอมป์ ส่วนแรงดันอาร์คอยู่ที่ 40-70 โวลต์ และกระแสอาร์คอยู่ที่ 80-300 แอมป์
กระบวนการปล่อยประจุอาร์คแบบแคโทดกลวงเป็นไปตามกระบวนการแปลงจากประจุเรืองแสงผิดปกติไปเป็นประจุอาร์คใน "กราฟลักษณะเฉพาะของแรงดันและกระแสไฟฟ้า" ขั้นแรก จำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายไฟที่ให้แรงดันเริ่มต้น 800 โวลต์เพื่อสร้างประจุเรืองแสงในหลอดแทนทาลัม ไอออนอาร์กอนความหนาแน่นสูงภายในหลอดแทนทาลัมจะพุ่งชนและให้ความร้อนแก่หลอดจนถึงอุณหภูมิที่อิเล็กตรอนร้อนถูกปล่อยออกมา ส่งผลให้เกิดการไหลของอิเล็กตรอนพลาสมาจำนวนมากและการเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันของกระแสอาร์คแคโทดกลวง จากนั้น จำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายไฟกระแสสูงเพื่อรักษาการปล่อยประจุอาร์ค กระบวนการแปลงจากประจุเรืองแสงไปเป็นประจุอาร์คเป็นไปโดยอัตโนมัติ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องกำหนดค่าแหล่งจ่ายไฟที่สามารถให้ทั้งแรงดันสูงและกระแสสูงได้
หากความต้องการทั้งสองนี้ถูกรวมไว้ในแหล่งจ่ายไฟเดียว ปลายเอาต์พุตทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้าจะต้องพันด้วยลวดหนามากและหลายรอบเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าสูง ซึ่งจะทำให้แหล่งจ่ายไฟมีขนาดใหญ่ หลังจากการปรับปรุงมาหลายปี ปัจจุบันสามารถต่อขนานแหล่งจ่ายไฟเริ่มต้นอาร์คขนาดเล็กกับแหล่งจ่ายไฟอาร์คสำหรับบำรุงรักษาได้ แหล่งจ่ายไฟเริ่มต้นอาร์คใช้ลวดบางพันหลายรอบ ซึ่งสามารถให้แรงดันไฟฟ้าสูงถึง 800V เพื่อจุดหลอดแทนทาลัมและสร้างการปล่อยประจุเรืองแสง ส่วนแหล่งจ่ายไฟอาร์คสามารถให้แรงดันไฟฟ้าหลายสิบโวลต์และกระแสไฟฟ้าหลายร้อยแอมแปร์โดยการพันลวดหนาจำนวนรอบน้อยกว่าเพื่อรักษาเสถียรภาพของการปล่อยประจุอาร์คของแคโทดกลวง เนื่องจากการต่อขนานของแหล่งจ่ายไฟสองแหล่งกับหลอดแทนทาลัม ในระหว่างกระบวนการแปลงจากการปล่อยประจุเรืองแสงที่ผิดปกติไปเป็นการปล่อยประจุอาร์ค แหล่งจ่ายไฟทั้งสองจะเชื่อมต่อและสลับจากแรงดันไฟฟ้าสูงและกระแสไฟฟ้าต่ำไปเป็นแรงดันไฟฟ้าต่ำและกระแสไฟฟ้าสูงโดยอัตโนมัติ
- ปรับระดับสุญญากาศอย่างรวดเร็ว ระดับสุญญากาศสำหรับการปล่อยประจุเรืองแสงในหลอดแทนทาลัมอยู่ที่ประมาณ 100 Pa และโครงสร้างฟิล์มที่ตกตะกอนภายใต้สภาวะสุญญากาศต่ำเช่นนี้ย่อมหยาบ ดังนั้นหลังจากจุดประกายการปล่อยประจุแล้ว จำเป็นต้องลดปริมาณการไหลของอากาศลงทันทีและปรับระดับสุญญากาศอย่างรวดเร็วไปที่ 8×10⁻¹~2 Pa เพื่อให้ได้โครงสร้างฟิล์มเริ่มต้นที่ละเอียด
- แท่นหมุนชิ้นงานติดตั้งอยู่รอบห้องเคลือบ โดยชิ้นงานเชื่อมต่อกับขั้วลบของแหล่งจ่ายไฟไบแอส และห้องสุญญากาศเชื่อมต่อกับขั้วบวก เนื่องจากความหนาแน่นกระแสสูงของอาร์คแคโทดกลวง แรงดันไบแอสของชิ้นงานที่เคลือบด้วยไอออนจึงไม่จำเป็นต้องสูงถึง 1000V โดยปกติจะอยู่ที่ 50-200V
5. ติดตั้งขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโฟกัสไว้รอบๆ บริเวณที่เกิดการยุบตัวของแกน (Gan collapse) โดยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากการจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับขดลวดจะสามารถโฟกัสลำอิเล็กตรอนไปที่ศูนย์กลางของแท่งโลหะ ทำให้ความหนาแน่นของพลังงานในการไหลของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้น
วันที่โพสต์: 20 กรกฎาคม 2566