Способ нанесения покрытий в вакууме и устройство для его осуществления

Способ нанесения покрытий в вакууме и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к вакуумной и твердотельной электронике, а более точно - способу нанесения однослойных покрытий, многослойных покрытий, многослойных многокомпонентных покрытий в вакууме и устройствам для осуществления этого способа.

Настоящее изобретение может быть использовано для изготовления тонких и сверхтонких пленок из металлов, полуметаллов, сплавов, диэлектриков, полупроводников и сверхпроводников, в микроэлектронике, наноэлектронике, для изготовления оптических покрытий ИК, УФ, видимого и рентгеновского диапазона, в машиностроении для изготовления упрочняющих покрытий, а также медицинской технике.

Ближайшим техническим решением является способ получения покрытий в вакууме, устройство для получения покрытий в вакууме, способ изготовления устройства для получения покрытий в вакууме (см., например, патент РФ 2176681). Указанный способ нанесения многослойного многокомпонентного покрытия в вакууме заключается в том, что

используют, по меньшей мере, два генератора плазмы твердых веществ,

изменяют напряжение на электродах каждого генератора плазмы твердых веществ в соответствии с процентным соотношением каждого из компонентов многослойного покрытия,

инжектируют в межэлектродный промежуток каждого генератора плазмы твердых веществ плазму, по меньшей мере, одного компонента наносимого покрытия и осуществляют поджиг импульсной вакуумной дуги в каждом межэлектродном промежутке,

возбуждают в межэлектродном промежутке каждого генератора плазмы импульсную вакуумную дугу, посредством чего на каждом катоде формируют множество катодных микропятен, которые служат источниками импульсных потоков плазмы, содержащих атомы, положительно заряженные ионы, электроны и капли вещества многокомпонентного покрытия,

при этом в межэлектродном промежутке каждого генератора плазмы формируется распределение потенциала в виде катодного скачка потенциала ΔUk и анодного скачка потенциала ΔUa,

накладывают на область каждой импульсной вакуумной дуги и на плазмовод каждого генератора плазмы продольное относительно оси генератора плазмы и оси плазмовода магнитное поле путем пропускания тока разряда соответствующей импульсной вакуумной дуги через соленоид анода и соленоид плазмовода каждого генератора плазмы,

прикладывают к корпусу плазмовода потенциал смещения U₁, посредством чего формируют поперечное электрическое поле,

транспортируют каждый полученный импульсный поток плазмы по соответствующему плазмоводу соответствующего генератора плазмы и при транспортировании отделяют капли и атомы рабочего вещества и ионы с энергией более, чем eU₁ вещества многокомпонентного покрытия,

смешивают полученные, по меньшей мере, два импульсных потока плазмы в камере смешения, к корпусу которой прикладывают потенциал смещения U₂, посредством чего формируют поперечное электрическое поле и продольное магнитное поле, получаемое путем пропускания тока разряда соответствующей импульсной вакуумной дуги через соленоид камеры смешения,

конденсируют полученную многокомпонентную смесь плазмы на подложку в виде многослойного многокомпонентного покрытия.

Согласно указанному способу, при транспортировке импульсных потоков плазмы по соответствующему плазмоводу для отделения капель, атомов веществ многокомпонентного покрытия большая часть ионов плазмы конденсируется на внутренней профилированной поверхности корпусов плазмоводов и лишь небольшая часть 0,1-1% конденсируется на подложке, образуя покрытие.

Низкая производительность способа обусловлена неэффективностью действия потенциального барьера для ионов, создаваемого потенциалом смещения U₁ у внутренней поверхности корпусов плазмоводов и потенциала смещения U₂ у внутренней поверхности корпуса камеры смешения.

Способ позволяет получить покрытие толщиной 0,1-0,01 Å в течение импульса вакуумной дуги длительностью 1 мсек. Для получения тонких пленок необходимо получать покрытия толщиной несколько Å за один импульс вакуумной дуги при неизменных других параметрах процесса.

Известное устройство для нанесения многокомпонентного покрытия в вакууме содержит

по меньшей мере, два генератора плазмы твердых веществ, соединенных посредством соответствующих плазмоводов с камерой смешения, на корпусе которой расположены соленоиды по количеству генераторов плазмы, каждый из которых содержит

полый анод радиусом r₂, внутри которого расположен катод радиусом r₁, торцевая поверхность которого предназначена для формирования катодных пятен импульсной вакуумной дуги, и

узел поджига импульсной вакуумной дуги в межэлектродном промежутке генератора плазмы твердых веществ, предназначенный для инжекции плазмы, по меньшей мере, одного компонента наносимого покрытия в межэлектродный промежуток и поджига импульсной вакуумной дуги,

при этом устройство содержит также

блок синхронизации, подключенный к каждому узлу поджига и предназначенный для управления режимом инжекции плазмы компонентов наносимого покрытия в межэлектродные промежутки,

емкостные накопители по количеству генераторов плазмы, соединенные с соответствующими электродами генератора плазмы и с клеммами соответствующих регулируемых источников питания,

при этом каждый плазмовод содержит полый корпус радиуса r₃ с профилированной внутренней поверхностью с шагом h профиля и соленоиды по числу генераторов плазмы, размещенные с внешней стороны корпуса по всей длине,

магнитная система каждого генератора плазмы содержит соленоид анода, соленоид плазмовода и соответствующий соленоид камеры смешения, которые включены согласно.

Указанное устройство имеет низкую производительность, что обусловлено неэффективностью энергетического барьера для ионов, создаваемого указанными выше потенциалами смещения U₁, U₂ при подключении корпусов плазмоводов и корпуса камеры смешения к емкостным накопителям. Толщина получаемого покрытия составляет 0,1-0,01 Å за один импульс вакуумно-дугового разряда длительностью 1 мсек, что недостаточно для использования устройства в технологии тонких пленок.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания способа нанесения многослойных многокомпонентных покрытий в вакууме, который позволит более чем в 100 раз повысить производительность и при этом снизить затраты энергии.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания устройства для нанесения многослойных многокомпонентных покрытий в вакууме, которое позволит более чем в 100 раз повысить производительность и при этом снизить затраты энергии.

Поставленная задача решается путем создания способа нанесения покрытия в вакууме, который заключается в том, что

используют один генератор плазмы твердых веществ,

подают напряжение на электроды генератора плазмы твердых веществ,

инжектируют в межэлектродный промежуток генератора плазмы твердых веществ плазму наносимого покрытия,

возбуждают в межэлектродном промежутке генератора плазмы импульсную вакуумную дугу, посредством чего на катоде формируют множество катодных микропятен, которые служат источниками импульсных потоков плазмы, содержащих атомы, положительно заряженные ионы, электроны и капли вещества покрытия,

при этом в межэлектродном промежутке генератора плазмы формируется распределение потенциала в виде катодного скачка потенциала ΔUk и анодного скачка потенциала ΔUa,

накладывают на область импульсной вакуумной дуги и на плазмовод генератора плазмы продольное относительно оси генератора плазмы и оси плазмовода магнитное поле путем пропускания тока разряда импульсной вакуумной дуги через соленоид анода и соленоид плазмовода генератора плазмы,

прикладывают к корпусу плазмовода потенциал смещения U₁, посредством чего формируют поперечное электрическое поле,

транспортируют полученный импульсный поток плазмы по плазмоводу генератора плазмы в камеру для нанесения покрытий и при транспортировании отделяют капли и атомы рабочего вещества и ионы с энергией более чем eU₁ вещества покрытия,

конденсируют полученную плазму на подложку в камере для нанесения покрытия в виде однослойного покрытия,

согласно изобретению

при наложении продольного магнитного поля на область импульсной вакуумной дуги используют магнитную пробку, так чтобы максимум величины магнитного поля Н_max магнитной пробки совпадал с областью катодных пятен, а минимум величины магнитного поля H_min магнитной пробки совпадал с анодной областью импульсной вакуумной дуги,

при транспортировании потока плазмы по плазмоводу в качестве потенциала смещения U₁ корпуса плазмовода используют анодный скачок потенциала ΔUa импульсной вакуумной дуги, для чего замыкают периферийные силовые линии магнитного поля магнитной пробки, расположенные в прианодной области, а также периферийные силовые линии соленоида плазмовода на выходной торец анода.

Полезно, чтобы в качестве катода использовали катод, состоящий из одного вещества, выбранного из группы, состоящей из металлов, полуметаллов и полупроводников.

Предпочтительно, чтобы в качестве катода использовали катод, состоящий из множества веществ, выбранных из группы, состоящей из сплавов металлов, сплавов металлов и полупроводников и их смесей.

Выгодно, чтобы направление магнитного поля в магнитной пробке было согласовано с направлением магнитного поля катодных микропятен путем выбора направления намотки соленоида анода.

Полезно, чтобы направление магнитного поля в магнитной пробке было согласовано с направлением магнитного поля катодных микропятен путем выбора направления тока разряда импульсной вакуумной дуги в соленоиде анода.

Целесообразно, чтобы величину отношения Н_min/H_max в магнитной пробке выбирали из условия

Н_min/H_max≤(r₁/r₂)²,

где r₁ - радиус катода генератора плазмы твердых веществ, r₂ - радиус анода генератора плазмы твердых веществ.

Полезно, чтобы поперечный размер L области замыкания магнитных полей соленоида анода и соленоида плазмовода на выходном торце анода выбирали из условий

L<10h, L=r₃-r₂

где h - величина шага профиля внутренней поверхности корпуса плазмовода; r₃ - радиус корпуса плазмовода.

Предпочтительно, чтобы выбирали плотность намотки N1 соленоида анода в области, соответствующей минимуму магнитного поля Н_min, и плотность N2 намотки соленоида плазмовода из условия

N1≥N2.

Целесообразно, чтобы плотность намотки N1 соленоида анода в соответствующей области минимума магнитного поля Н_min выбирали из условия

100/L₂<N1<1/L₂,

где L₂ - длина анода в области min магнитного поля Н_min магнитной пробки.

Полезно, чтобы в полученный импульсный поток плазмы в соответствии с составом наносимого покрытия инжектировали поток газообразного вещества в область, выбранную из группы, состоящей из области импульсной вакуумной дуги, плазмовода, камеры нанесения покрытия.

Предпочтительно, чтобы в качестве газообразного вещества использовали кислород, азот или их смеси.

Целесообразно, чтобы газообразное вещество инжектировали в импульсном режиме, при этом момент инжекции газообразного вещества опережает момент возбуждения импульсной вакуумной дуги на время τ = l/v,

где l - расстояние от места инжекции до подложки, v - скорость потока газообразного вещества,

при этом время τ₂ инжекции определяется выражением

τ₂=τ+τ₃,

где τ₃ - длительность импульса вакуумной дуги.

Полезно, чтобы концентрацию n1 газообразного вещества и концентрацию n2 плазмы в импульсном потоке устанавливали из условия n1/n2≤20.

Поставленная задача решается также путем создания способа нанесения многокомпонентного покрытия в вакууме, который заключается в том, что

используют, по меньшей мере, два генератора плазмы твердых веществ, катоды которых состоят из множества веществ, предназначенных для формирования многокомпонентного покрытия,

подают напряжение на электроды генераторов плазмы, при этом на каждом генераторе устанавливают величину подаваемого напряжения в соответствии с процентным соотношением каждого из компонентов в формируемом покрытии,

инжектируют одновременно в межэлектродный промежуток каждого генератора плазмы твердых веществ плазму соответствующего компонента наносимого покрытия и осуществляют поджиг импульсной вакуумной дуги в каждом межэлектродном промежутке,

возбуждают одновременно в межэлектродном промежутке каждого генератора плазмы импульсную вакуумную дугу, посредством чего на каждом катоде формируют множество катодных микропятен, которые служат источниками импульсных потоков плазмы, содержащих атомы, положительно заряженные ионы, электроны и капли вещества многокомпонентного покрытия,

при этом в межэлектродном промежутке каждого генератора плазмы формируется распределение потенциала в виде катодного скачка потенциала ΔUk и анодного скачка потенциала ΔUa,

накладывают на область каждой импульсной вакуумной дуги и на плазмовод каждого генератора плазмы продольное относительно оси генератора плазмы и оси плазмовода магнитное поле путем пропускания тока разряда соответствующей импульсной вакуумной дуги через соленоид анода и соленоид плазмовода каждого генератора плазмы,

прикладывают к корпусу каждого плазмовода потенциал смещения U₁, посредством чего формируют поперечное электрическое поле,

транспортируют каждый полученный импульсный поток плазмы по соответствующему плазмоводу соответствующего генератора плазмы в камеру смешения и при транспортировании отделяют капли и атомы рабочего вещества и ионы с энергией более чем eU₁ вещества многокомпонентного покрытия,

смешивают полученные, по меньшей мере, два импульсных потока плазмы в камере смешения, соединенной с камерой для нанесения покрытий, при этом к корпусу камеры смешения прикладывают потенциал смещения U₂, посредством чего формируют поперечное электрическое поле и продольное магнитное поле, получаемое путем пропускания тока разряда соответствующих импульсных вакуумных дуг через соленоиды камеры смешения,

конденсируют полученную многокомпонентную смесь плазмы на подложку в камере для нанесения покрытий в виде однослойного многокомпонентного покрытия,

согласно изобретению

при наложении продольного магнитного поля на область каждой импульсной вакуумной дуги используют магнитную пробку, так что максимум величины магнитного поля Н_max магнитной пробки совпадал с областью катодных пятен, а минимум величины магнитного поля H_min магнитной пробки совпадал с анодной областью импульсной вакуумной дуги,

при транспортировании потока плазмы в качестве потенциала смещения U₁ корпуса каждого плазмовода используют анодный скачок потенциала ΔUa соответствующей импульсной вакуумной дуги,

а при смешении, по меньшей мере, двух импульсных потоков плазмы в камере смешения используют в качестве потенциала смещения U₂ анодные скачки потенциала ΔUa анодных областей соответствующих импульсных вакуумных дуг, для чего замыкают периферийные силовые линии магнитного поля каждой магнитной пробки, расположенные в прианодной области, а также периферийные силовые линии соленоида каждого из плазмоводов на выходной торец соответствующего анода.

Целесообразно, чтобы в качестве катодов использовали катоды, состоящие из одного вещества, выбранного из группы, состоящей из металлов, полуметаллов и полупроводников.

Полезно, чтобы в качестве катодов использовали катоды, состоящие из множества веществ, выбранных из группы, состоящей из сплавов металлов, сплавов металлов и полупроводников и их смеси.

Предпочтительно, чтобы направление магнитного поля в каждой магнитной пробке было согласовано с направлением магнитного поля катодных микропятен путем выбора направления намотки соленоида каждого анода.

Выгодно, чтобы направление магнитного поля в каждой магнитной пробке было согласовано с направлением магнитного поля катодных микропятен путем выбора направления тока разряда каждой импульсной вакуумной дуги в соленоиде каждого анода.

Полезно также, чтобы величину отношения Н_min/H_max в каждой магнитной пробке выбирали из условия

Н_min/H_max≤(r₁/r₂)²,

где r₁ - радиус катода генератора плазмы твердых веществ, r₂ - радиус анода генератора плазмы твердых веществ.

Предпочтительно, чтобы поперечный размер L области замыкания магнитных полей соленоида анода и соответствующего соленоида плазмовода на выходном торце каждого из анодов выбирали из условий

L<10h, L=r₃-r₂

где h - величина шага профиля внутренней поверхности корпуса плазмовода; r₃ - радиус корпуса плазмовода.

Целесообразно, чтобы выбирали плотность N1 намотки соленоида каждого анода в области, соответствующей минимуму магнитного поля Н_min, плотность N2 намотки соленоида каждого плазмовода и плотность N3 намотки каждого соленоида камеры смешения из условий

N1≥N2, N1=N3≤N1/K,

где K - количество генераторов плазмы твердых веществ в устройстве.

Полезно, чтобы плотность N1 намотки соленоида каждого анода в соответствующей области минимума магнитного поля Н_min выбирали из условия

100/L₂<N1<1/L₂,

где L₂ - длина анода в области min магнитного поля Н_min магнитной пробки.

Выгодно, чтобы в полученные импульсные потоки плазмы в соответствии с составом наносимого покрытия инжектировали потоки газообразного вещества в область, выбранную из группы, состоящей из областей импульсных вакуумных дуг, плазмоводов, камеры смешения, камеры нанесения покрытия.

Предпочтительно, чтобы в качестве газообразного вещества использовали кислород, азот или их смеси.

Полезно, чтобы газообразное вещество инжектировали в импульсном режиме, при этом момент инжекции газообразного вещества опережает момент возбуждения соответствующей импульсной вакуумной дуги на время τ=l/v,

где l - расстояние от места инжекции до подложки, v - скорость потока газообразного вещества,

при этом время τ₂ инжекции определяется выражением

τ₂=τ+τ₃,

где τ₃ - длительность соответствующего импульса вакуумной дуги.

Выгодно, чтобы концентрацию n1 газообразного вещества и концентрацию n2 плазмы в соответствующем импульсном потоке устанавливали из условия n1/n2≤20.

Поставленная задача решается также путем создания способа нанесения многослойного многокомпонентного покрытия в вакууме, который заключается в том, что

используют, по меньшей мере, два генератора плазмы твердых веществ, катоды которых состоят из множества веществ, предназначенных для формирования многослойного многокомпонентного покрытия,

подают напряжение на электроды генераторов плазмы, при этом на каждом генераторе устанавливают величину подаваемого напряжения в соответствии с процентным соотношением каждого из компонентов в формируемом покрытии,

изменяют величину напряжения, подаваемого на электроды каждого генератора плазмы от импульса к импульсу или от серии импульсов к серии импульсов, в течение которой формируется слой многослойного многокомпонентного покрытия в соответствии с процентным соотношением каждого из компонентов покрытия,

инжектируют в межэлектродный промежуток каждого генератора плазмы твердых веществ плазму соответствующего компонента наносимого покрытия и осуществляют поджиг импульсной вакуумной дуги в каждом межэлектродном промежутке,

возбуждают в межэлектродном промежутке каждого генератора плазмы импульсную вакуумную дугу, посредством чего на каждом катоде формируют множество катодных микропятен, которые служат источниками импульсных потоков плазмы, содержащих атомы, положительно заряженные ионы, электроны и капли вещества многослойного многокомпонентного покрытия,

при этом в межэлектродном промежутке каждого генератора плазмы формируется распределение потенциала в виде катодного скачка потенциала ΔUk и анодного скачка потенциала ΔUa,

накладывают на область каждой импульсной вакуумной дуги и на плазмовод каждого генератора плазмы продольное относительно оси генератора плазмы и оси плазмовода магнитное поле путем пропускания тока разряда соответствующей импульсной вакуумной дуги через соленоид анода и соленоид плазмовода каждого генератора плазмы,

прикладывают к корпусу каждого плазмовода потенциал смещения U₁, посредством чего формируют поперечное электрическое поле,

транспортируют каждый полученный импульсный поток плазмы по соответствующему плазмоводу соответствующего генератора плазмы в камеру смешения и при транспортировании отделяют капли и атомы рабочего вещества и ионы с энергией более чем eU₁ вещества многослойного многокомпонентного покрытия,

смешивают полученные, по меньшей мере, два импульсных потока плазмы в камере смешения, соединенной с камерой для нанесения покрытий, при этом к корпусу камеры смешения прикладывают потенциал смещения U₂, посредством чего формируют поперечное электрическое поле и продольное магнитное поле, получаемое путем пропускания тока разряда соответствующей импульсной вакуумной дуги через один из соленоидов камеры смешения,

конденсируют полученную многокомпонентную смесь плазмы на подложку в виде многослойного многокомпонентного покрытия,

согласно изобретению

при наложении продольного магнитного поля на область каждой импульсной вакуумной дуги используют магнитную пробку, так что максимум величины магнитного поля Н_max магнитной пробки совпадал с областью катодных пятен, а минимум величины магнитного поля H_min магнитной пробки совпадал с анодной областью импульсной вакуумной дуги,

при транспортировании потока плазмы в качестве потенциала смещения U₁ корпуса каждого плазмовода используют анодный скачок потенциала ΔUa соответствующей импульсной вакуумной дуги,

а при смешении, по меньшей мере, двух импульсных потоков плазмы в камере смешения используют в качестве потенциала смещения U₂ анодные скачки потенциала ΔUa анодных областей соответствующих импульсных вакуумных дуг, для чего замыкают периферийные силовые линии магнитного поля каждой магнитной пробки, расположенные в прианодной области, а также периферийные силовые линии соленоида каждого из плазмоводов на выходной торец соответствующего анода.

Целесообразно, чтобы в качестве катодов использовали катоды, состоящие из одного вещества, выбранного из группы, состоящей из металлов, полуметаллов и полупроводников.

Полезно, чтобы в качестве катодов использовали катоды, состоящие из множества веществ, выбранных из группы, состоящей из сплавов металлов, сплавов металлов и полупроводников и их смеси.

Выгодно, чтобы направление магнитного поля в каждой магнитной пробке было согласовано с направлением магнитного поля катодных микропятен путем выбора направления намотки соленоида каждого анода.

Предпочтительно, чтобы направление магнитного поля в каждой магнитной пробке было согласовано с направлением магнитного поля катодных микропятен путем выбора направления тока разряда каждой импульсной вакуумной дуги в соленоиде каждого анода.

Полезно также, чтобы величину отношения Н_min/H_max в каждой магнитной пробке выбирали из условия

Н_min/H_max≤(r₁/r₂)²,

где r₁ - радиус катода генератора плазмы твердых веществ, r₂ - радиус анода генератора плазмы твердых веществ.

Выгодно, чтобы поперечный размер L области замыкания магнитных полей соленоида анода и соответствующего соленоида плазмовода на выходном торце каждого из анодов выбирали из условий

L<10h, L=r₃-r₂

где h - величина шага профиля внутренней поверхности корпуса плазмовода; r₃ - радиус корпуса плазмовода.

Полезно также, чтобы выбирали плотность N1 намотки соленоида каждого анода в области, соответствующей минимуму магнитного поля Н_min, плотность N2 намотки соленоида каждого плазмовода и плотность N3 намотки каждого соленоида камеры смешения из условий

N1≥N2, N1=N3≤N1/K,

где K - количество генераторов плазмы твердых веществ в устройстве.

Целесообразно, чтобы плотность N1 намотки соленоида каждого анода в соответствующей области минимума магнитного поля Н_min выбирали из условия

100/L₂<N1<1/L₂,

где L₂ - длина анода в области min магнитного поля Н_min магнитной пробки.

Выгодно, чтобы в полученные импульсные потоки плазмы в соответствии с составом наносимого покрытия инжектировали потоки газообразного вещества в область, выбранную из группы, состоящей из областей импульсных вакуумных дуг, плазмовода, камеры смешения, камеры нанесения покрытия.

Предпочтительно, чтобы в качестве газообразного вещества использовали кислород, азот или их смеси.

Полезно, чтобы газообразное вещество инжектировали в импульсном режиме, при этом момент инжекции газообразного вещества опережает момент возбуждения соответствующей импульсной вакуумной дуги на время τ= l/v,

где l - расстояние от места инжекции до подложки, v - скорость потока газообразного вещества,

при этом время τ₂ инжекции определяется выражением

τ₂=τ+τ₃,

где τ₃ - длительность соответствующего импульса вакуумной дуги.

Выгодно, чтобы концентрацию n1 газообразного вещества и концентрацию n2 плазмы в соответствующем импульсном потоке устанавливали из условия n1/n2≤20.

Поставленная задача решается также путем создания устройства для нанесения покрытий в вакууме, содержащего

генератор плазмы твердых веществ, соединенный посредством плазмовода с камерой для нанесения покрытий и содержащий

полый анод радиусом r₂, внутри которого расположен катод радиусом r₁, торцевая поверхность которого предназначена для формирования катодных пятен импульсной вакуумной дуги, и

узел поджига импульсной вакуумной дуги в межэлектродном промежутке генератора плазмы твердых веществ, предназначенный для инжекции плазмы наносимого покрытия в межэлектродный промежуток и поджига импульсной вакуумной дуги,

а устройство содержит также

емкостной накопитель, соединенный с электродами генератора плазмы и с клеммами источника питания,

при этом плазмовод содержит полый корпус радиуса r₃ с профилированной внутренней поверхностью с шагом h профиля и соленоид, размещенный с внешней стороны корпуса по всей длине,

при этом магнитная система генератора плазмы содержит соленоид анода, соленоид плазмовода, которые включены согласно,

согласно изобретению

обмотка соленоида анода имеет различную плотность намотки, так что максимальная плотность N_max намотки расположена в области анода, соответствующей торцевой рабочей поверхности катода, а минимальная плотность N_min намотки расположена над оставшейся частью анода длиной L₂,

при этом поперечные размеры анода и соленоида анода, а также корпуса плазмовода и соленоида плазмовода выбраны так, что периферийные силовые линии магнитного поля соленоида анода в области, соответствующей минимальной плотности намотки соленоида анода и соленоида плазмовода, замыкаются на торец анода.

Целесообразно, чтобы в качестве катода использовали катод, состоящий из одного вещества, выбранного из группы, состоящей из металлов, полуметаллов и полупроводников.

Полезно, чтобы в качестве катода использовали катод, состоящий из множества веществ, выбранных из группы, состоящей из сплавов металлов, сплавов металлов и полупроводников и их смесей.

Предпочтительно, чтобы поперечный размер L области замыкания магнитного поля соленоида анода и соленоида плазмовода на выходном торце анода отвечал условиям

L<10h, L=r₃-r₂

где h - величина шага профиля внутренней поверхности корпуса плазмовода.

Выгодно, чтобы направление магнитного поля в магнитной пробке было согласовано с направлением магнитного поля катодных микропятен путем выбора направления намотки соленоида анода.

Полезно, чтобы направление магнитного поля в магнитной пробке было согласовано с направлением магнитного поля катодных микропятен путем выбора направления тока разряда импульсной вакуумной дуги в соленоиде анода.

Предпочтительно, чтобы величина отношения плотности N_min намотки в области минимума магнитного поля магнитной пробки к плотности N_max намотки в области максимума магнитного поля магнитной пробки N_min/N_max в соленоиде анода выбиралась из условия

N_min/N_max≤(r₁/r₂)².

Полезно, чтобы выбирали плотность N1 намотки соленоида анода в области, соответствующей минимуму магнитного поля Н_min, плотность N2 намотки соленоида плазмовода из условия

N1≥N2.

Выгодно, чтобы анод был профилирован в поперечном сечении в соответствии с плотностью намотки соленоида анода и содержал цилиндрическую и коническую части, при этом коническая часть имела максимальную плотность намотки, а цилиндрическая часть имела минимальную плотность намотки.

Предпочтительно, чтобы в качестве плазмовода был использован плазмовод, выбранный из группы, состоящей из плазмовода с прямолинейной осью и плазмовода с криволинейной осью и их сочетания.

Полезно, чтобы генератор был установлен под углом α к оси плазмовода с прямолинейной осью, при этом угол α определялся из условия

α=arctg(r₁+r₂)/L₃+arctg(2r₃-L)/L₄,

где L₃ - расстояние между торцевой поверхностью катода и выходным торцом анода, L₄ - длина прямолинейного плазмовода.

Целесообразно, чтобы устройство содержало натекатель газообразного вещества, расположенный в области, выбранной из группы, состоящей из генератора плазмы, плазмовода и камеры нанесения покрытий.

Поставленная задача решается также путем создания устройства для нанесения многокомпонентного покрытия в вакууме, содержащего

по меньшей мере, два генератора плазмы твердых веществ, соединенных посредством соответствующих плазмоводов с камерой смешения, соединенной с камерой для нанесения покрытий, при этом на корпусе камеры смешения расположены соленоиды по количеству генераторов плазмы, каждый из которых содержит

полый анод радиусом r₂, внутри которого расположен катод радиусом r₁, торцевая поверхность которого предназначена для формирования катодных пятен импульсной вакуумной дуги, и

множество узлов поджига импульсной вакуумной дуги в межэлектродных промежутках соответствующих генераторов плазмы твердых веществ по количеству генераторов плазмы, каждый из которых предназначен для инжекции плазмы, по меньшей мере, одного компонента наносимого покрытия в межэлектродный промежуток и поджига импульсной вакуумной дуги,

а устройство содержит также

блок синхронизации, подключенный к каждому узлу поджига импульсной вакуумной дуги и предназначенный для управления режимом одновременной инжекции плазмы компонентов наносимого покрытия в межэлектродные промежутки,

емкостные накопители по количеству генераторов плазмы, соединенные с соответствующими электродами генератора плазмы и с клеммами соответствующих регулируемых источников питания,

при этом каждый плазмовод содержит полый корпус радиуса r₃ с профилированной внутренней поверхностью с шагом h профиля и соленоиды по числу генераторов плазмы, размещенные с внешней стороны корпуса по всей длине,

при этом магнитная система каждого генератора плазмы содержит соленоид анода, соленоид плазмовода и соответствующий соленоид камеры смешения, которые включены согласно,

согласно изобретению

обмотка соленоида анода имеет различную плотность намотки, так что максимальная плотность N_max намотки расположена в области анода, соответствующей торцевой рабочей поверхности катода, а минимальная плотность намотки N_min расположена над оставшейся частью анода длиной L₂,

при этом поперечные размеры анодов и соленоидов анодов, а также корпусов плазмоводов и соленоидов плазмоводов выбраны так, что периферийные силовые линии магнитного поля каждого соленоида анода в области, соответствующей минимальной плотности намотки соленоида анода и каждого соленоида плазмовода, замыкаются на торец соответствующего анода.

Целесообразно, чтобы в качестве катодов были использованы катоды, состоящие из одного вещества, выбранного из группы, состоящей из металлов, полуметаллов и полупроводников.

Полезно, чтобы в качестве катодов были использованы катоды, состоящие из множества веществ, выбранных из группы, состоящей из сплавов металлов, сплавов металлов и полупроводников и их смеси.

Предпочтительно, чтобы устройство содержало дополнительный электрод, состоящий из частей по числу плазмоводов, размещенный между корпусом камеры смешения и корпусами плазмоводов, электрически от них изолированный и подсоединенный к аноду соответствующего генератора, и предназначенный для замыкания периферийных силовых линий магнитного поля каждого соленоида камеры смешения и соленоида соответствующего плазмовода.

Выгодно, чтобы поперечный размер L области замыкания магнитных полей соленоида анода и соответствующего соленоида плазмовода на выходном торце каждого анода отвечал условиям

L<10h, L=r₃-r₂

где h - величина шага профиля внутренней поверхности корпуса плазмовода.

Целесообразно, чтобы направление магнитного поля в каждой магнитной пробке было согласовано с направлением магнитного поля катодных микропятен путем выбора направления намотки соленоида каждого анода.

Полезно, чтобы направление магнитного поля в каждой магнитной пробке было согласовано с направлением магнитного поля катодных микропятен путем выбора направления тока разряда импульсной вакуумной дуги в соленоиде каждого анода.

Предпочтительно, чтобы величина отношения плотности N_min намотки в области минимума магнитного поля магнитной пробки к плотности N_max намотки в области максимума магнитного поля магнитной пробки N_min/N_max в соленоиде каждого анода выбиралась из условия

N_min/N_max≤(r₁/r₂)².

Полезно, чтобы выбирали плотность N1 намотки соленоида каждого анода в области, соответствующей минимуму магнитного поля Н_min, плотность N2 намотки соленоида каждого плазмовода и плотность N3 намотки каждого соленоида камеры смешения из условий

N1≥N2, N1=N3≤N1/K,

где K - количество генераторов плазмы твердых веществ в устройстве.

Выгодно, чтобы каждый анод был профилирован в поперечном сечении в соответствии с плотностью намотки соответствующего соленоида анода и содержал цилиндрическую и коническую части, при этом коническая часть имела максимальную плотность намотки, а цилиндрическая часть имела минимальную плотность намотки.

Целесообразно, чтобы в качестве плазмовода был использован плазмовод, выбранный из группы, состоящей из плазмовода с прямолинейной осью и плазмовода с криволинейной осью и их сочетания.

Полезно, чтобы, по меньшей мере, один генератор был установлен под углом α к оси плазмовода с прямолинейной осью, при этом угол α определялся из условия

α=arctg(r₁+r₂)/L₃+arctg (2r₃-L)/L₄

где L₃ - расстояние между торцевой поверхностью катода и выходным торцом анода, L₄ - длина плазмовода с прямолинейной осью.

Выгодно, чтобы устройство содержало, по меньшей мере, два натекателя газообразного вещества, расположенные в области, выбранной из группы, состоящей из генераторов плазмы, плазмоводов, камеры смешения и камеры нанесения покрытий.

Полезно, чтобы блок синхронизации был подключен к каждому импульсному натекателю для управления режимом инжекции газообразных веществ.

Поставленная задача решается также путем создания устройства для нане