空心阴极离子镀膜的条件

文章作者:广东振华科技
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发布时间:2023-07-20
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    引燃空心阴极弧光需要具备以下条件:

    1.用钽管制成的空心阴极枪安装在镀膜室壁上,可用于发射热电子流。坦管内径为φ6~φ15mm,壁厚为0.8~2mm。

阴极电弧离子镀膜设备.jpg

    2.电源由引弧电源和维弧电源并联组成。引弧电源电压为 800~1000V,引弧电流为30~50A;维弧电压为40~70V,维弧电流为80-300A。


    空心阴极弧光放电过程遵循“伏安特性曲线”中由异常辉光放电转化为弧光放电的过程。首先需要电源提供800V的起辉电压,以使钽管产生辉光放电,钽管内高密度的氩离子将钽管轰击加热到发射热电子的温度后,会产生大量的等离子体电子流,空心阴极弧电流突增,然后还需要有维持弧光放电的大电流电源。这种由辉光放电向弧光放电转换的过程是自动进行的,因此需要配置一个既能输出高电压,又能输出大电流的电源。

如果将这两个要求集中在一个电源上,电源变压器的二次输出端必须用很粗的导线绕很多匝数,才能输出高电压和大电流,这将是一个体积很大的电源。经过多年改进,可将体积不大的引弧电源和维弧电源并联,引弧电源用细导线绕多匝,就可以输出800V高电压来引燃钽管产生辉光放电;维弧电源用粗导线绕较少匝数,就可以输出几十伏电压和几百安的电流来维持空心阴极弧光放电的稳定进行。由于两个电源并联在钽管上,在由异常辉光放电转化为弧光放电的过程中,两个电源会自动衔接,由高电压小电流自动切换为低电压大电流。


    3.要快速调整真空度。钽管内产生辉光放电的真空度为 100Pa左右,在如此低的真空条件下所沉积的膜层组织必然粗大,因此在引燃弧光放电后必须马上减少气通人量,迅速将真空度调至8x10-1~2Pa,以便于获得细密的初始膜层组织。


    4.工件转架安装在镀膜室周边,工件接偏压电源负极,真空室接正极。由于空心阴极弧的电流密度大,离子镀膜的工件偏压不需要达到 1000V,一般为50~200V。


    5.在甘塌周围设置聚焦电磁线圈,线圈通入电流后产生的电磁场可使电子束聚焦在金属锭的中心,增大电子流的功率密度。

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