Электродуговой испаритель металлов

(51 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) НТНО НИЕ ИЗО ЕТЕН СВИДЕТЕЛ ЬСТ ВТОРСКО%16ной физи СОАН С Джил маур нераторы мета М 8, т 60, 1972 (54) ЭЛ ЕКТРО ТАЛЛ ОВ (57) Использо ских покрытий й. 3694691, кл, Н 01 3 7/18, мл., Локвуд, Импульсные геллической плазмы. - ТИИЭР, , с.68, рис.8 б.ДУГОВОЙ ИСПАРИТЕЛЬ МЕ- вание: нанесение металличеи тонких пленок и может найИзобретение относится к вакуумной технике и может быть использовано в электронной промышленности при нанесении металлических покрытий и тонких пленок, а. также для получения глубокого безмасляного вакуума при помощи сорбционных насосов с электродуговыми испарителями геттера и может быть использовано в электронной промышленности.Цель изобретения - повыц 1 ение срока службы и надежности работы испарителя.На фиг.1 показан общий вид электродугового йспарителя; на фиг.2 - вид сверху; на фиг.3 - топография магнитньх силовых линий вблизи поджигающего электрода при работе испарителя,Электродуговой испаритель содержит цилиндрический катод 1, выполненный из испаряемого металла, поджигающий электрод 2, выполненный из ферромагнитного материала сталь 3, армко и др,), изолятор 3, разделяющий участком поверхности 4 рабочую поверхность катода от поверхности ти применение в электронной промышленности, Сущность изобретения; увеличение срока службы и надекнорти работы испарителя - достигается тем, что поджигающий электрод электродугового испарителя выполнен из ферромагнитного материала, а зазор между поджигающим электродом и катодом по поверхности изолятора выполнен в пределах 0,1 - 0.25 мм. Указанное выполнение электродов обеспечивает увод катодных пятен разряда от границы с ферромагнитным электродом и изолятором, что уменьшает эрозию изолятора и повышает срок сго службы, 3 фиг,поджигающего электрода. Анодом служит корпус вакуумной камеры 5. На фиг.3 изображено катодное пятно 6 и силовь 1 е линии 7 магнитного поля вокруг катодного пятна.Испаритель работает следующим образом,После откачки вакуумной камеры между корпусом и катодом прикладывается напряжение 50 В, а между поджигающи 1 л электродом и катодом - импульс тока напряжением 150 В; Под действием этого импульса возни-. кают катодные пятна 6, обеспечивающие поджиг дугового разряда между катодом и корпусом. Магнитное поле 7, создаваемое катодным пятном, вблизи поджигающего электрода меньше с той сторонь 1 катодного пятна, которая ближе к границе с ферро 1 лагнитным материалом и больше с противоположной стороны. Поэтому, в соответствии с принципом максимум лагнитного поля, катодные пятна движутся в сторону от границы с ферромагнитным электродом и быстро покидают область вблизи изолятора. Благодаря этому устраняется эрозия изолятора и сводится к минимуму эрозия материала катода вблизи изолятора.Высокая надежность срабатывания, связанная с исчезновениел 1 опасности как очистки или растрескивания изолятора, так и закорачивания промежутка поджигающий электрод - катод, не снижается при уменьшении этого промежутка, поскольку чем ближе возникшее катодное пятно к ферромагнитному электроду, тем больше градиент магнитного поля, способствующий уводу катодного пятна от места возникновения,Это позволяет значительно уменьшить .зазор между поджигающим электродом и катодом и вследствие этого снизить напряжение поджигающего импульса с 1000 до 100-200 В. При этом упрощается блок питания поджига и уменьшаются его габариты.Пределы изменения зазора 4 по поверхности изолятора 3 от 0,1 до 0,2 мм обусловлены следующим.Эффективный уход катодных пятен от места их возникновения при поджиге возможен тогда, когда скорость ретроградного движения близка к скорости хаотического движения, что соответствует насыщению этой скорости в зависил 1 ости ат магнитного поля.При величине максимального зазора Ь, равном 0,25 мм, из выраженияВ -,и,- - = г 101, -7,1Г(где - средний ток катодного пятна,1 80 А, а г = 2 Л) получим В = 3,2 10 Т, что соответствует примерно точке насыщения кривой зависимости скорости ретроградного движения от магнитного поля.Поэтому в области, отстоящей от границы ферромагнитного экрана нэ расстоянии, большем 0,25 мм, данный эффект проявляется значительно слабее,Таким образом, верхняя граница зазора обусловлена как стремлением уменьшить напряжение поджига, так и необходимостью исключить область размеров, в которой описываемый эффект проявляется недостаточно,Выбор нижнего предела размера зазора определяется возможностью закорачи 5 вания промежутка эа счет запыленияповерхности материалом расходуемого катода, Опыт работы с испарителем показывает, что процессу запыления поверхностисопутствует процесс ее очистки разрядом в10 момент поджига.Однако следует исключить случай, когдазакорачивание может возникнуть в течениеодного импульса, т.к, после этого последующих поджигающих импульсов уже не воз 15 никнет,Толщина д нанесенной на поверхностьпленки определяется из выражениях 120 фгде х - коэффициент массопереноса в вакуумной дуге (для титана, например, х = (3-5)10кг/кул;- ток дуги ( = 50-1000 А);т - продолжительность поджигающегоимпульса (т = 0,5-1 мс);р - плотность материала катода длятитана р =4,5 10 кг/м ).Нижний предел величины зазора Ьопределим из условия д=Ь, при котором может произойти замыкание поджигающегоэлектрода с катодом,Д = х ТТ 10 ми О 1 им35Формула изобретения Электродуговой испаритель металлов,содержащий расходуемый катод, анод, поджигающий электрод с изолятором, контак тирующим с катодом через зазор поповерхности изолятора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения срока службы и надежности в работе испарителя, поджигающий электрод выполнен из 45 ферромагнитного материала, а зазор междуподжигающим электродом и катодом по поверхности изолятора выполнен в пределах 0,1 - 0,25 мм.Ф1812240 едэктор Милюкова Заказ 1560 Тираж Подписное ВКИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 оставитель С.Мирохред М,Моргента кинКоррект