Линейный электродуговой испаритель металлов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ,СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) (И) 8750 51)5 С 23 С 14 ИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕ свидетльста тОРСНО ся дав Пер рот рас ики и анное е бю ституЕ, (5 (5 СЮ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(7 1) Институт электрон м. У.А.Арифова и Специализиров конструкторско-технологическо ро Ин та электроники АНУзССР(72) М.Х. Эстерлис, В.Е. Булат, Л,С. Хавин, А,И. Юнусов, П,Ф, Кирсон А,В. Абдулов, Ш,Т, Абдуазимова,У, Гершович и М.И. Недлин3) 537.523.621.382(088.8)6) Авторское свидетельство СССР 46 1163, кл. С 23 С 1308, 1972.Авторское свидетельство СССР В 1096963, кл, С 23 С 15/00, 1982. (54) ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ИСПАРИТЕЛЬ МЕТАЛЛОВ(57) Изобретение может быть использовано для получения тонких пленок на длинномерных изделиях, Цель изобретения - повышение качества и производительности устройства. Между катодом 1 и анодом (А) 7 зажигаетустойчивый дуговой разряд приленин в камере ниже 510 мм рт.ст.еключателем токоподводов потенцис секцией А 7 переключается на кокое время к дополнительному А 8,положенному между экраном 6 и А 7, что приводит к распределению катодных пятен по всей испаряемой поверхности катода 1 и горению дуги на дополнительном А 8, При этом длина дополнительного А 8 превьппает испаряемую часть катода 1 не более чем на длину секции А 7, Затем потенциал вновь подается к А 7, но к другой его секции, и катодные пятна собираются вблизи этой секции А 7. Регулированием частоты переключения секций А изменяют скорость перемещения пятен и, следовательно, скорость испарения материала. В описании приведен пример выполнения переключателя токоподводов. 2 э.п. ф-лы, 25 10 25 1 Э Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствамдля получения тонких пленок и покрытий на длинномерных изделиях,Цель изобретения - повышение производительности и качества покрытияпутем введения дополнительного анода между секционным анодом и электроиэолированным экраном, причем егодлина может отличаться от длины ис- .паряемой части катода не более чемна длину секции анода. Переключательтокоподводов выполнен по бесконтактной схеме с использованием мощныхтиристоров.На фиг. 1 изображен линейный электродуговой испаритель металлов, нафиг, 2 - переключатель токоподводов.Испаритель состоит из катода 1,стойки 2, диэлектрического держателя3, токоподводов 4, 5 к катоду электроизолированного экрана 6, секционного анода 7, дополнительного сплощного анода 8, расположенного междуэкраном 6 и секционным анодом 7 иподсоединенного.к переключателю токоподводов плато 9 для крепленияанодов, токоподводов 10 секций анодасборника 11 стекающего материала,трубки 12 охлаждения катода, поджигающего электрода 13, сопротивления14, источника 15 питания дуги, выключателя 16 поджигающего электрода,Переключатель токоподводов, изображенный на Фиг. 2, содержит такжетокозадающий резистор 17 управляющие тиристоры 18, аноды которых соединены между собой и подключены кплюсу источника питания дуги черезтокозадающий резистор 17, трансформаторы 19, через вторичные обмотки которьи отпираются тиристоры 16, гася"щнй конденсатор 20 гасящий тиристор21, анод которого подключен к анодам.управляюцих тиристоров 18 через гасящий конденсатор, а катод подключенк дополнительному аноду, вторичнуюобмотку трансформатора 22, отпираю"щего тиристор 21, зарядный резистор 23,Линейный электродуговой испаритель металлов работает следующимобразом.Между катодом 1 и анодом 7 припомощи поджигающего. электрода 13зажигается устойчивый дуговой разряд при давлении в камере ниже5 10 змм рт,ст, В этом режиме катодные пятна располагаются на кратчайшем расстоянии от секции анода, ккоторой подведен потенциал. Перемещаясь по катоду, они испаряют его материал, который истекает в пространство и осаждается на подложки илииэделия. Переключателем токоподводовпотенциал с секции анода 7 переключается на короткое время к дополнительному аноду 8, что приводит к распределению катодных пятен по всейиспаряемой поверхности катода 1 игорению дуги на дополнительном аноде. После этого переключатель токоподводов отключает потенциал от анода 7 иа дополнительный анод 8, азатем снова подает потенциал к аноду 7, но к другой его секции, и катодные пятна уже собираются вблизи этой секции анода. Регулированиемчастоты переключения секций изменяют скорость перемещения пятен, авместе с этим и скорость испарения материала, т,е. производительность и качество нспаряемого материала.Принцип работы токоподводов: дополнительный анод 8 выполнен в виде сплошного электрода, расположенного вдоль всех секций анода 7 так, что он входит в область плазмыдуги, горящей у данной секции. Предположим,что управляющим импульсом от генератора управляющих импульсов (ГУИ) открыт тнристор 18 При его открыва 3нии емкость С, заряженная до напряжения 0 У-Б, где Ц - напряжение источника 15 питающего дугу, аЦ" напряжение горения дуги, Б0примерно 50-70 в оказывается включенной в цепь дополнительного анода 8через открытый тиристор 18 последовательно с 0 . Следовательно, напряжение на .вспомогательном аноде становится существенно вьппе, чем на основном, Дуга начинает гореть междувспомогательным анодом и катодом.При этом на дополнительном аноде ус-.танавливается потенциал - 30 в, а нааноде управляющего тиристора 180= 50 (30 в-ц,) = 30 вв = - 40 в, что приводит к гашению тиристора 18. Однакопо мере разряда емкости С ток дугивспомогательного электрода начинаетпадать и ограничивается резистором 55 17, который достаточно велик, чтобыпогасить дугу после разряда емкости С, Напряжение на секциях анода 7(А , А, АА) при этом растет и, 1387507наконец, открывается следующий тиристор 18, на управляющий эмиттер которого от ГУИ подается открывающее его напряжение. Описанный процесс повторяется для всех тиристоров 18 по заданной программеС использованием предлагаемого переключателя токоподводов линейный электродуговой испаритель металлов работает следующим образом; при давлении в вакуумной камере ниже 5 "-310 мм рт.ст. поджигающим электродом 13 зажигают дуговой разряд меж- ду.катодом 1 и анодом 7, В этот момент открыт только один из тиристоров 18, и ток дуги течет через соответствующую секцию анода 7. При этом выключатель 1 б отключает от цепи поджигающий электрод 13. Для подключения анода отпнрающие импульсы от ГУИ подаются одновременно на тиристор, смежный с открытым и на гасящий тиристора 21. При этом напряже-ние конденсатора 20 оказывается при ложенным между анодами управляющих тиристоров 18 и дополнительным анодом 8 так, что на последнем оказыва-ется больший положительный потенциал относительно. катода 1, чем на секциях анода 7. Это приводит к перемещению тока дуги на дополнительный анод 8, Управляющие тиристоры 18 при этом полностью обесточиваются, т.к. напряжение гасящего конденсатора 20 прикладывается к анодам управляющих тиристоров 18 в отрицательной полярности относительно катода 1, что приводит к запиранию управляющих тиристоров 18Ток дуги в это время между катодом 1 и вспомогательным анодом 8 поддерживается зархом гасящего конденсатора 20. После разряда конденсатора 20 ток через тиристор 21 ограничивается резистором 23 на уровне меньшем, чем ток гашения тиристора. По мере разряда конденсатора 20 напряжение на аноде гасящего тиристора 21 снижается, а на анодах управляющих тиристоров 18 - растет. Так как на один из управляющих тиристо ров 18 подано открывающее напряжение от ГУИ, то через некоторое время ток дуги начинает течь через этотуправляющий тиристор и соответствующую секцию анода, а гасящий тиристор закрывается, Процесс переключения завершен.Устройство позволяет регулироватьскорость перемещения катодных пятен,Их интенсивное перемещение приводитк испарению тугоплавких металлов,преимущественно в ионно-атомарномвиде,Формула изобретения1, Линейный,электродуговой испаритель металлов, содержащий катод, верхняя часть которого выполнена из испаряемого материала, токоподводы, источник питания дуги, систему поджига, электроизолированный экран, секционный анод, соеднненвьй с переключателем токоподводов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности н ка- . чества покрытия, электродуговой нспарнтель снабжен дополнительным анодом, расположенным между электронзолированным экраном и секционным вводом и подсоединенным к переключателю токоподводоэ2. Испаритель по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что переключатель токоподводов содержит управляющие тиристоры, аноды которых соединены мевду собой и подключены к плюсу источника питания дуги через токо задающий резистор, а катоды - к сек- циям анода, гасящий тиристор, анод которого подключен к анодам управляющих тиристоров через гасящий конденсатор, а катод подключен к дополнительному аноду3. Испаритель по п, 1, о т л кч а ю щ и й с я тем, что длина дополнительного анода превышает испаряемую часть катода не более чем на длину секции анода.ЗЯ 7 7 оставитель В.ЗайкеХред А,Кравчук дактор Т.Федотов орректор Л.Патай акаэ 457 П сно ВН по 3035, Проиэводственно-полиграфическое пре ие ТиражГосударст елаи иэобр Москва, Жнного коений и о Раушск тета СССРрытийнаб., д. Ужгород, ул. Проектная