Устройство для испарения электропроводящих материалов в вакууме

Устройство для испарения электропроводящих материалов в вакууме

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИ,Е

И ЗО БРЕТ-Е-НИ Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски»

Соцмалмстеемеских

Ресвубпик

С 23 С 13/08

Госудорстееннв и комитет

СССР по делам нзееретенкй и открыткй (53) УДК621.523. .539.216.2 (088.8) Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 15.05.79

А. М. Дороднов, С. А. Мубояджян, Я. А. Помелов, В. E. Минайчев и С. И. Мирошкин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИСПАРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ

МАТЕРИАЛОВ В ВАКУУМЕ

Изобретение относится к области вакуумной техники и технологии и может быть использовано как для получения покрытий в глубоком вакууме, тк и для получения глубокого безмасляного вакуума, когда устройство используется в качестве испарителя геттерного материала в сорбционном вакуумном насосе.

Известен вакуумно-дуговой геттерный насос и идентичное ему импульсное плазменное устройство для нанесения покрытий в вакууме, содержащие подвижный катод, выполненный из испаряемого материала, анод и изолятор, разделяющий рабочую поверхность катода от поверхности анода (1) ..

В известном устройстве для испарения материалов в вакууме дуговой разряд возбуждается при подаче напряжения между анодом и катодом, вследствие пробоя по периодически самовосстанавливаемой поверхностной проводящей пленке из испаряемого материала на изоляторе, разделяюшем анод от катода. Катодные пятна вакуумной дуги всегда зарождаются в месте контакта катодизолятор и локализуются в основном на границе, разделяющей катод от изолятора. Это приводит к местным привязкам пятна, многократному (с частотой следования импульсов возбуждению дуги в месте привязки, быстрому местному нагреву изолятора и его интенсивному разрушению катодным пятном

5 дуги. Последнее обусловлено взаимодействием испаряемого материала с нагретым до высокой температуры материалом изолятора, приводящим к локальному нарушению его электроизоляционных свойств. Невысокая надежность работы устройства, определяемая низким ресурсом изолятора, является основным недостатком известного устройства.

Известно устройство для испарения электропроводящих материалов в вакууме, содержащее кольцевой катод, выполненный из испаряемого материала, водоохлаждаемый анод и контактирующий с ним изолятор, разделяющий рабочую поверхность катода от поверхности анода (2).

Однако известное устройство недостаточно надежно в работе.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства путем принудительного увода катодного пятна из зоны контакта катод-изолятор достигается тем, что из661042

3 вестйое устройство, содержащее кольцевой катод, водоохлаждаемый анод и контактирующий с ним изолятор, разделяющий рабочую поверхность катода от поверхности анода, снабжено магнитной системой с полюсными наконечниками, образуюшими зазор, над которым расположена рабочая поверхность катода, причем зона контакта катод-изолятор смещена относительно оси зазора.

Один из вариантов устройства для испарения электропроводяших материалов в вакууме с зоной максимума тангенциальной составляющей магнитного поля, замкнутой по кольцевой траектории показан на чертеже.

Устройство состоит из кольцевого катода 1, выполненного из испаряемого материала и снабженного механизмом подачи, водо<)хлаждяемого анода 2, изолятора 3, разделяющего участком поверхности 4 рабочую поверхность катода 1 от поверхности анода

2 и магнитной системы, собранной на постоянных кольцевых магнитах 5 и 6, замкнутых между собой нрн помогци ярма (фла!1ця) 7 и образующих полюсными наконечниками и 8 кол ьцев Io 30H7 с Hcoднороднl Ii%1 мя! гнитным полем. (Ня

IO. lO)K< .tI В КО,

1 Охлажд;ц тся р )точ!К)и Водой Охля iH I<:,tent .), ИЗОЛИРОВС! НIIОГО ОТ )! !Il HfiTf !OH СИСТЕМ!Л !.10лятора

Устройство работа< т «лс д; к>!<<н Обр;)зом. При иодачс .I-, ftt!H t. : <) Hff,!рH)t с. Ня f.a катод -1 и анод 2 прои; ходtli пробой по поверхности 4 изол ITo));t 3, на когорую предварительно нанесс на тонкая пров<)дящяя пленка и Hd границе раздела катод-изолятор зарождается катодное litt t но. 11од действием неоднороднс)го магfttfTI>oft нс)ля рассеяния («м. пунктир в зазор«мс: кду и )а!Ос Iiыми f!<1 liс<) fi< .ч ника м и Я) кяTo iHОе 1111т но ".îâåðøàåò сложное движение, быстро Il<. рсмсщаясь вдо;Ih линий магнитного <и)ля, т. е. ИO радихсу в зону максимума суммарного поля. расположенного вблизи оси зазора между полюсными наконечниками 8 магнитной с истемы и поперек силовых линий магнитного поля. Достигнув зоны максимума поля, катодное пятно движется гс).thко лишь поперек силовых линий, ноля, т. е. совершает круговое вращение, т. к. в рассматриваемом примере зона магнитного поля замкнута по круговой траектории. (.корость перемещения катодного пятна зависит от тока дуги и величины тангенциальной составляющей магнитного поля на рабочей . юверхности катода и составляет десятки мет4 ров в секунду при амплитуде тока дуги 100 А и напряженности поля 200 —:400 арстед, причем с ростом тока дуги и величины магнитного поля скорость перемещения катодного пятна возрастает. При горении вакуумной дуги происходит испарение материала катода катодным пятном дуги, генерируется плаз ма катодного материала, которая, конденсируясь на поверхности конденсации, образует покрытие. Отметим, что, с целью увеличения адгезии покрытий ионы плазмы испаряемого материала могут быть ускорены электрическим полем, приложенным к поверхности конденсации, до энергий в несколько сот электрон-вольт. Часть плазмы (доли процента), генерируемая при горении вакуумной дуги, осаждается на поверхности 4 изолятора 3 и восстанавливает

»а ней проводягцую пленку, необходиму ю для последующего возбуждения вакуумной дуги. Вакуумная дуга горит до момента прохождения тока дуги через ноль, после чего устройство вновь готово к работе. Г1ри работе устройства катод 1 расходуется и прини-. мает форму, показанную ня чертеже штрихпунктиром. Механизм подачи катода обеспечивает перемещение его рабочей поверхности в зону испарения. Таким образом бесконтактное возбуждение вакуумной дуги (отcent<.TIIyeT поджигающий электрод с механи !сским приводом) и быстрый увод катод-! юго пятна от границы раздела катод-изолятор позволяет сугцественно (более чем в

100 раз) увеличить ресурс работы изолятора и тем самым н целом повысить надежность расготы устройства как при питании его от источника постоянного ТОКа (стационарный режим) так и перемеHHolo (импульсный режим). В последне<1 случае возможно точное регулирование скорости испарения, а

ОО<>твстствс ННо и скорости конденсации для иапь! Iliтсльных устройств и скорости откачки для сорбционных вакуумных I!a

Проведены испытания предлагаемого устройств», работакнцего В качестве испарителя тита!!а В сорбционном вакуум loM HBcoсе. !1с)лучены следующие параметры: диапазон регулирования скорости испарения от

10"- г)ч ic до 30 г/час; максимальная мощност1, потребляемая от сети однофазного тока частотой 50 Гц — 3 кВА; время откачки объема рабочей камеры старндартной установки вакуумного напыления УВН-2М-2 от форвакуумного давления 5. 10 мм рт. ст. до 1 ° 0 6 мм рт. ст. порядка 15 минут.

Такие достоинства устройства как безинерционность вклк)чения и выклк)чения, широкий диапазон регулирования скорости испарения, отсутствие накаленных частей, низкое рабочее напряжение (до 220 В), универсальность и др. обеспечивают большие пре имущества по сравнению с известными устройствами как в системах для получения покрытий в вакууме из различных проводящих материалов, TdK и в системах получения без661042

Формула изобретения яихад b00di

Составитель П. Лягин

Редактор В. Лукин Техред О. Луговая Корректор М. Пожо

Заказ 2394/26 Тираж I129 Подписное

UН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, .Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4 5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 масляного вакуума. По сравнению с известным прототипом предлагаемое устройство обладает существенно более высокой надежностью в работе, т. к. позволяет повысить ресурс работы изолятора — ответственного элемента устройства более чем в 100 раз.

Устройство для испарения электропроводящих материалов в вакууме, содержащее кольцевой катод, выполненный из испаряемого материала, водоохлаждаемый анод и контактирующий с ним изолятор, разделяющий рабочую поверхность катода от поверхности анода, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства путем принудительного увода катодного пятна из зоны контакта катод-изолятор, устройство снабжено магнитной системой с полюсными наконечниками, образующими зазор, над которым расположена рабочая

5 поверхность катода, причем зона контакта катод-изолятор смещена относительно оси зазора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. 1!атс т СШЛ ¹ 3,437.260, кл. 230 — 69, 1 96о

2. «Обзор по электронной технике», вып. 8 (269) часть 11 «Электротехника», М., !

974, с. 42 -48.