Электродуговой испаритель Советский патент 1988 года по МПК C23C14/36 

00

со

СП

Изобретение относится к вакуумной технике, в частности к устройствам испарения геттерного материала в ионно-геттерных насосах.

Известен электродуговой испаритель геттерных материалов, содержащий расходуе.мый катод и систему поджига, выполненную в виде поджигающего электрода, отделенного от катода изолятором.

Недостатком известного испарителя является низкая надежность его работы, обусловленная небольшим сроком службы системы поджига,

Известен электродуговой испаритель для нанесения покрытий, в том числе и- получения слоев геттера в высоко вакуумных насосах, содержацр й . расходуемый катод, электростатический экран, ограничивающий зону испарения на поверхности катода, и систему поджига в виде электрода, отделенного от катода изолятором и размещенного в пазу электростатического экрана.

Недостатком известного испарителя является невысокая надежность его работы вследствие попадания катодных пятен дуги на нерабочую поверхность расходуемого катода и запьшения изолятора системы поджига.

Целью изобретения является повыше|ние надежност 1 испарителя.

Указанная цель достигается тем,

что в электродуговом испарителе, содержащем расходуемый катод с токовводом, электростатический экран и систему поджига, вьшолненную в виде поджигающего электрода контактирующего с расходуемым катодом через изоля тор, система поджига снабжена стойкой, выполненной из немагнитного электропроводящего материала, установленной на периферии катода противоположно .токовводу, причем изолятор размещен на стороне стойки, противолежащей расходуемому катоду

На фиг.1 представлен испаритель в разрезе;,на фиг,2 - схема, поясняющая движение катодных пятен дуги, гд приняты следующие обозначения; I, , Т-п - токи дуги; КП - катодное пятно дуги; V,- скорость движения катодного пятна| 1 - ток по токовводу; На,-Нп - напряженности магнитных полей токов дуги каждого катодного пятна} Н-г, -HT - напряженность магнитных полей от тока источника питания.

Электродуговой испаритель состоит из расходуемого катода 1 с зоной испарения 2, ограниченной электростатическим электроизолированным экраном 3, На периферии зоны испарения катода 1 размещена стойка 4, выполненная из немагнитного электропроводящего материала, ориентированная в сторону, противоположную месту подвода тока ж испарителю. На стойке со стороны, противоположной зоне испарения 2 расходуемого катода 1, установлена система поджига 5 в виде поджигающего электрода 6, отделенного от стойки 4 изолятором 7.

Электродуговой испаритель рабртает следующим образом.

При подводе импульсного напряжения к поджигающему электроду 6 осуществляется пробой по поверхности изолятора 7 и на поверхности стойки 4 возникают катодные пятна, перемешающиеся, согласно принципу максимума магнитного поля, в сторону зоны испарения 2 расходуемого катода 1, фиг.2.

Дпя простоты считаем стойку ци линдрической, поля аксиальными. При подаче импульса высокого напряжения .возникает п катрдных пятен от токов дуги 14, I.,..., I .,, 1,, причем 1 к 1, о.. S Si 1, -г:., напряженности магнитных полей токод дуги каждого катодного пятна Н,, Н,1,..Нд,„.,5,Нд„ соотведственно -причем ( HgJ iHg :..,.

g ° источника питания, протекая по испарителю в области катодного пятна, создает на границах катодных пятен магнитные по- j-iK с напрдяенностями if-i-, , . ; т ..,; HT-, .,;%„. причем

1%,«|н|„.,1,...,1%(.,, а

f HyJ HT .., I , Рассмотрим движение одного катодного пятна под действием магнитных полей.

Пусть поле тока дуги катодного пятна Лл|, доля на границах катодных пятен J HT, соответственно. При взаимодействии их друг с другим бу- дез справедливо неравенство | Н-р + Hj|| г, 4,1 причем Левая часть неравенства соответствует модулю результирующей напряженности на границе катодного пятна, ближайшей к токовводу 8, правая - на границе уда лений от токоввода. Следовательно, катодное пятно будет двигаться согласно принципу максимума магнитног поля к токовводу. Аналогичные неравенства можно написать для (п-1) катодных пятен. Движение к токовводу п-го лятна очевидно из представпенно диаграммы. Катодные пятна дуги, попадая на зону испарения катода, хаот41чески пе ремещаются по ней, обеспечивая испарение материала катода. Стойка 4 выполняет роль экрана, предотвращающего запьшение изолятора 7 испаряемым материалом катода 1. Обратный выход катодных пятен дуги на стойку 4 прак тически исключен, так как противоре чит принципу максимума поля, что гарантирует высокую надежность поджи га и соответственно высокую работоспособность испарителя,

X

$

Ш;

5/

я vemovHu/ty актамол rroffitftfiatOUfeto yc/npoucfnSa

-УУ/УА У

jy

/f t/cmovffUffy ПитамиJt уепарителя Экспериментальная проверка показала, что время движения катодньгх пя- тен от поджигающего электрода 6 до зоны испарения 2 не превышает неско дьких миллисекунд. Поэтому стойка должна выполняться из материала,для которого время жизни катодных пятен при рабочем токе дуги превышает эту величину. Другим ограничением в выборе материала является ток стабильного гореш1я дуги - для этого она должна изготовляться из материала с током стабильного горения дуги не ниже, чем у материала катода (для испарителя титана стойка должна быть выполнена из молибдена), Предпоженньп электродуговой испаритель может быть использован не только в качестве Устройства для получения слоев в- высоковакуумных испарительных насосах, но и в качестве источника для нанесения электропро-водящих пленок и покрытий в вакуумных напыпительных установках.

ЭЛЕКТРОДУГОЮЙ ИСПАРИТЕЛЬ, содержащий расходуемый катод С токовводом, электростатический экран и систему поджига, выполненную в вцде поджигающего электрода, контактирующего с pacxoдye aIM катодом через изолятор, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности работы, сисчема поджига снабжена стойкой, выполненной из немагнитного электропроводящего материала, установленной на перифер}ш катода противоположно токовводу, причем нзолягор размещен на стороне стойки, противолежащей расходуемому катоду.