Các điều kiện để phủ ion catốt rỗng

Để kích hoạt đèn hồ quang catốt rỗng, cần đáp ứng các điều kiện sau:

1. Một súng catốt rỗng làm bằng ống tantalum được lắp đặt trên thành buồng phủ và có thể được sử dụng để phát ra dòng electron nóng. Đường kính trong của ống dẹt là φ 6~ φ 15mm, với độ dày thành ống là 0,8-2mm.

1. Bộ nguồn bao gồm một bộ nguồn khởi tạo hồ quang và một bộ nguồn duy trì hồ quang mắc song song. Điện áp của bộ nguồn khởi tạo hồ quang là 800-1000V, dòng điện khởi tạo hồ quang là 30-50A; điện áp hồ quang là 40-70V, dòng điện hồ quang là 80-300A.

Quá trình phóng điện hồ quang catốt rỗng tuân theo quá trình chuyển đổi từ phóng điện phát sáng bất thường sang phóng điện hồ quang trong “đường cong đặc tính vôn-ampe”. Đầu tiên, cần có nguồn điện cung cấp điện áp khởi động 800V để tạo ra phóng điện phát sáng trong ống tantali. Các ion argon mật độ cao bên trong ống tantali bắn phá và làm nóng ống đến nhiệt độ phát ra các electron nóng, dẫn đến dòng electron plasma lớn và sự gia tăng đột ngột dòng điện của hồ quang catốt rỗng. Sau đó, cần có nguồn điện có dòng điện cao để duy trì phóng điện hồ quang. Quá trình chuyển đổi từ phóng điện phát sáng sang phóng điện hồ quang diễn ra tự động, vì vậy cần phải cấu hình nguồn điện có thể cung cấp cả điện áp cao và dòng điện cao.

Nếu hai yêu cầu này tập trung vào một nguồn điện duy nhất, đầu ra thứ cấp của máy biến áp phải được quấn bằng dây rất dày với nhiều vòng để tạo ra điện áp và dòng điện cao, dẫn đến nguồn điện có kích thước lớn. Sau nhiều năm cải tiến, người ta có thể mắc song song một nguồn điện khởi động hồ quang nhỏ với một nguồn điện duy trì hồ quang. Nguồn điện khởi động hồ quang sử dụng dây mỏng để quấn nhiều vòng, có thể tạo ra điện áp cao 800V để đốt cháy các ống tantalum và tạo ra phóng điện phát sáng; nguồn điện duy trì hồ quang có thể tạo ra dòng điện hàng chục vôn và hàng trăm ampe bằng cách quấn dây dày với ít vòng hơn để duy trì sự ổn định của phóng điện hồ quang catốt rỗng. Do sự kết nối song song của hai nguồn điện trên các ống tantalum, trong quá trình chuyển đổi từ phóng điện phát sáng bất thường sang phóng điện hồ quang, hai nguồn điện sẽ tự động kết nối và chuyển đổi từ điện áp cao và dòng điện thấp sang điện áp thấp và dòng điện cao.

1. Điều chỉnh nhanh chóng mức độ chân không. Mức độ chân không cho phóng điện phát sáng trong ống tantali là khoảng 100Pa, và cấu trúc màng được lắng đọng trong điều kiện chân không thấp như vậy chắc chắn sẽ thô. Do đó, sau khi kích hoạt phóng điện hồ quang, cần phải ngay lập tức giảm lượng khí và nhanh chóng điều chỉnh mức độ chân không lên 8×10⁻¹~2Pa để thu được cấu trúc màng ban đầu mịn.

1. Bàn xoay phôi được lắp đặt xung quanh buồng phủ, phôi được nối với cực âm của nguồn điện phân cực và buồng chân không được nối với cực dương. Do mật độ dòng điện cao của hồ quang catốt rỗng, điện áp phân cực của phôi được phủ ion không cần đạt đến 1000V, thường chỉ từ 50-200V.

5. Đặt một cuộn dây điện từ hội tụ xung quanh khối Gan bị sụp đổ, và trường điện từ được tạo ra bằng cách cấp dòng điện vào cuộn dây có thể hội tụ chùm electron vào tâm của thỏi kim loại, làm tăng mật độ công suất của dòng electron.