[go: up one dir, main page]

RU2364003C1 - Device for cleaning off microparticles from plasma of arc evaporator - Google Patents

Device for cleaning off microparticles from plasma of arc evaporator Download PDF

Info

Publication number
RU2364003C1
RU2364003C1 RU2008107365/28A RU2008107365A RU2364003C1 RU 2364003 C1 RU2364003 C1 RU 2364003C1 RU 2008107365/28 A RU2008107365/28 A RU 2008107365/28A RU 2008107365 A RU2008107365 A RU 2008107365A RU 2364003 C1 RU2364003 C1 RU 2364003C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
plasma
louvre
case
arc evaporator
Prior art date
Application number
RU2008107365/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Ильич Рябчиков (RU)
Александр Ильич Рябчиков
Игорь Александрович Рябчиков (RU)
Игорь Александрович Рябчиков
Игорь Борисович Степанов (RU)
Игорь Борисович Степанов
Станислав Евгеньевич Еремин (RU)
Станислав Евгеньевич Еремин
Денис Олегович Сивин (RU)
Денис Олегович Сивин
Original Assignee
Федеральное государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт ядерной физики"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт ядерной физики" filed Critical Федеральное государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт ядерной физики"
Priority to RU2008107365/28A priority Critical patent/RU2364003C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2364003C1 publication Critical patent/RU2364003C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to plasma techniques for depositing film coatings and is meant for cleaning off the microdrop fraction from a plasma stream from arc evaporators. The device has a case 1, louver system of enclosed coaxial electrodes 4 installed in the case, covering the aperture of the vacuum-arc evaporator, electrically connected to each other in series and anti-parallel and connected to a current source and to the positive terminal of a voltage source, connected by the second terminal to the anode of the vacuum-arc evaporator, and made in form of arched and hollow pipes joined on the entire length, connected to a cooling agent supply system. At least one electromagnetic coil is installed after the louver system of electrodes 4. Electrodes of the said system 4 have a quadratic surface. The case 1 is provided with a cooling jacket 2. In front the said electrode system 4, coaxially with it, a splitting element 5 is fitted on a cooled hollow holder 6, mounted on the case 1 and covering gaps, formed by curves of pipes. The splitting element 5 is joined to the cooling jacket 2 of the case 1 and is in form of a hemisphere or flattened cone and has a magnetic field source.
EFFECT: increased efficiency, reduced operating costs and reduced size of the device.
8 cl, 1 tbl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к плазменным технологиям нанесения пленочных покрытий, предназначено для очистки плазменного потока дуговых испарителей от микрокапельной фракции и может быть использовано в электронной, инструментальной, оптической, машиностроительной и других отраслях промышленности.The invention relates to plasma technologies for applying film coatings, is intended for cleaning the plasma stream of arc evaporators from the microdrop fraction and can be used in electronic, instrumental, optical, engineering and other industries.

Плазменные вакуумные установки, использующие электродуговой разряд для испарения материалов, широко применяются в технологических процессах нанесения покрытий различного назначения. Формирование плазмы вакуумным дуговым разрядом или дуговым разрядом при пониженном давлении различных газов сопровождается формированием микрокапельной фракции и нейтральной атомарной и молекулярной компоненты, процентное содержание которых зависит от материала катода и тока дуги испарителя. Наличие микрокапельной фракции в плазменном потоке резко снижает качество осаждаемых покрытий, особенно тонких, толщиной, сравнимой с размерами микрокапель. Покрытия, обладающие высокими свойствами, удается получить при очистке плазмы вакуумной дуги от микрокапельной фракции с помощью плазменных фильтров.Plasma vacuum installations using an electric arc discharge for the evaporation of materials are widely used in technological processes of coating for various purposes. The formation of plasma by a vacuum arc discharge or an arc discharge under reduced pressure of various gases is accompanied by the formation of a microdrop fraction and a neutral atomic and molecular components, the percentage of which depends on the cathode material and the arc current of the evaporator. The presence of a microdrop fraction in the plasma stream sharply reduces the quality of the deposited coatings, especially thin ones, with a thickness comparable to the size of microdrops. Coatings with high properties can be obtained by cleaning the plasma of a vacuum arc from a microdrop fraction using plasma filters.

Известно устройство для очистки плазмы дугового испарителя от микрочастиц (Патент РФ №2108636, приоритет от 1996.04.23), содержащее жалюзийную систему электродов, изогнутых по ширине и установленных под углом к оси дугового испарителя, так что поверхностью электродов полностью перекрывается сечение поперек этой оси, при этом электроды жалюзийной системы электрически соединены между собой последовательно и встречно и подключены к источнику тока, а между жалюзийной системой и анодом дугового испарителя включен источник напряжения положительным выводом к жалюзийной системе.A device is known for cleaning the plasma of an arc evaporator from microparticles (RF Patent No. 2108636, priority 1996.04.23), comprising a louvre system of electrodes curved in width and installed at an angle to the axis of the arc evaporator, so that the cross section across this axis completely overlaps the surface of the electrodes, while the electrodes of the louvre system are electrically connected to each other in series and counterclockwise and connected to a current source, and a positive voltage source is connected between the louvre system and the anode of the arc evaporator m output to the blinds system.

Одним из недостатков известного устройства является то, что после прохождения жалюзийной системы электродов поток плазмы меняет свое направление, отражаясь от поверхности электродов, расположенных под углом к направлению потока плазмы. Это приводит к неудобствам при использовании такой жалюзийной системы, особенно в уже работающих участках по нанесению покрытий. В таких установках приходится менять расположение вакуумной камеры напыления по отношению к дуговому испарителю, что усложняет конструкцию установки. Другим недостатком является высокая потребляемая мощность, так как для замагничивания электронов плазмы дугового разряда через электроды жалюзийной системы необходимо пропускать токи порядка 1000-1500 А. При этом происходит перегрев рабочей поверхности электродов жалюзийной системы, что также является недостатком устройства.One of the disadvantages of the known device is that after passing through the blinds system of electrodes, the plasma flow changes its direction, being reflected from the surface of the electrodes located at an angle to the direction of the plasma flow. This leads to inconvenience when using such a louvre system, especially in existing coating areas. In such installations, it is necessary to change the location of the vacuum deposition chamber with respect to the arc evaporator, which complicates the design of the installation. Another disadvantage is the high power consumption, since for magnetizing plasma electrons of an arc discharge through the electrodes of the louvre system, it is necessary to pass currents of the order of 1000-1500 A. This overheats the working surface of the electrodes of the louvre system, which is also a disadvantage of the device.

Известно устройство для очистки плазмы дугового испарителя от микрочастиц, не меняющее направление плазмы, выбранное за прототип (Патент РФ №2107968, приоритет от 1996.08.06). Устройство содержит жалюзийную систему коаксиальных электродов, перекрывающих апертуру испарителя, электрически соединенных между собой последовательно и встречно и подключенных к источнику тока и к положительному выводу источника напряжения, вторым выводом подключенного к аноду дугового испарителя. После прохождения плазмы через коаксиальную жалюзийную систему электродов очищенный плазменный поток сохраняет аксиальную симметрию.A device for cleaning the plasma of an arc evaporator from microparticles that does not change the direction of the plasma, selected for the prototype (RF Patent No. 2107968, priority from 1996.08.06). The device contains a louvre system of coaxial electrodes that overlap the aperture of the evaporator, are electrically connected to each other in series and counterclockwise and connected to a current source and to the positive terminal of the voltage source, the second terminal connected to the anode of the arc evaporator. After the plasma passes through the coaxial louvre system of electrodes, the purified plasma stream retains axial symmetry.

Основными недостатками устройства-прототипа, как и аналога, являются высокая потребляемая мощность фильтра и перегрев рабочей поверхности жалюзийной системы электродов. Кроме того, недостатком является снижение коэффициента прозрачности фильтра для плазменного потока из-за недостаточно малого угла подлета ионов плазмы к поверхности электродов.The main disadvantages of the prototype device, as well as the analogue, are the high power consumption of the filter and overheating of the working surface of the louvered electrode system. In addition, the disadvantage is the reduction of the filter transparency for the plasma flow due to the insufficiently small angle of approach of the plasma ions to the surface of the electrodes.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение мощности, потребляемой фильтром, повышение эффективности прохождения плазменного потока через жалюзийную систему электродов.The objective of the invention is to reduce the power consumed by the filter, increasing the efficiency of the passage of the plasma stream through the louvered electrode system.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении производительности, уменьшении эксплуатационных расходов и уменьшении габаритов установки.The technical result achieved by the invention is to increase productivity, reduce operating costs and reduce the dimensions of the installation.

Для решения данной задачи предлагаемое устройство, как и прототип, содержит корпус, установленную в нем жалюзийную систему вложенных коаксиальных электродов, перекрывающих апертуру испарителя, электрически соединенных между собой последовательно и встречно и подключенных к источнику тока и к положительному выводу источника напряжения, вторым выводом подключенного к аноду дугового испарителя, в отличие от прототипа электроды жалюзийной системы выполнены в виде изогнутых и соединенных по своей длине полых трубок, подключенных к системе подачи охлаждающего агента, а после жалюзийной системы электродов установлена, по меньшей мере, одна электромагнитная катушка.To solve this problem, the proposed device, as well as the prototype, contains a housing, a louvre system installed inside it, embedded coaxial electrodes that overlap the aperture of the evaporator, are electrically interconnected in series and counterclockwise and connected to the current source and to the positive terminal of the voltage source, the second terminal connected to the anode of the arc evaporator, unlike the prototype, the electrodes of the louvre system are made in the form of curved and connected along their length hollow tubes connected to the system e supplying cooling agent, and after the system is installed tambour electrodes, at least one electromagnetic coil.

Для минимизации угла подлета ионов к поверхности электродов, а следовательно, повышения эффективности прохождения плазменного потока через жалюзийную систему электродов электроды целесообразно выполнять в виде поверхности второго порядка.To minimize the angle of approach of ions to the surface of the electrodes, and therefore, increase the efficiency of the passage of the plasma stream through the louvered system of electrodes, it is advisable to perform the electrodes in the form of a second-order surface.

Целесообразно корпус устройства снабдить рубашкой охлаждения.It is advisable to provide the housing of the device with a cooling jacket.

Для исключения прямого прохождения микрочастиц перед жалюзийной системой электродов соосно с ней расположен рассекающий элемент, установленный на охлаждаемом полом держателе, закрепленном на корпусе и перекрывающем зазоры, образованные изгибами трубок.To exclude direct passage of microparticles in front of the louvre electrode system, a dissecting element is mounted coaxially with it, mounted on a cooled hollow holder mounted on the housing and covering the gaps formed by the bends of the tubes.

Для охлаждения рассекающего элемента он соединен с рубашкой охлаждения корпуса.To cool the dissecting element, it is connected to the cooling jacket of the housing.

Для более эффективного отражения микрокапельной фракции за счет увеличения угла подлета к поверхности рассекающего элемента целесообразно, чтобы рассекающий элемент был выполнен в виде полусферы или усеченного конуса с закругленной вершиной.For more effective reflection of the droplet fraction by increasing the angle of approach to the surface of the dissecting element, it is advisable that the dissecting element was made in the form of a hemisphere or a truncated cone with a rounded apex.

Для уменьшения потерь плазмы целесообразно, чтобы рассекающий элемент содержал источник магнитного поля, согласованного с магнитным полем системы дуговой испаритель - плазменный фильтр.To reduce plasma losses, it is advisable that the dissecting element contains a magnetic field source that is consistent with the magnetic field of the arc evaporator - plasma filter system.

Расположение дополнительной магнитной катушки на выходе жалюзийной системы оптимизирует магнитное поле в области жалюзийной системы, что позволяет снизить потребляемую мощность фильтра и одновременно улучшить его выходные характеристики за счет повышения прозрачности фильтра для ионной компоненты плазмы. Также расположенная магнитная катушка на выходе жалюзийной системы позволяет частично сфокусировать плазменный поток, что значительно увеличивает скорость нанесения покрытий.The location of the additional magnetic coil at the output of the louvre system optimizes the magnetic field in the region of the louvre system, which allows to reduce the power consumption of the filter and at the same time improve its output characteristics by increasing the transparency of the filter for the ion component of the plasma. Also located magnetic coil at the outlet of the blinds system allows you to partially focus the plasma flow, which significantly increases the speed of coating.

Выполнение электродов жалюзийной системы из трубок позволяет реализовать охлаждение, исключить перегрев рабочей поверхности фильтра и предотвратить его деформацию, что в свою очередь позволяет увеличить время работы установки. Набранные жалюзи фильтра из спаянных или сваренных по своей длине изогнутых трубок создают поверхность, которая способствует увеличению вероятности задерживания микрокапель или частиц потока плазмы, что позволяет получить в результате качественные покрытия.The implementation of the electrodes of the louvre system from the tubes allows for cooling, to prevent overheating of the working surface of the filter and to prevent its deformation, which in turn allows to increase the operating time of the installation. The collected filter louvers from welded or welded along their length bent tubes create a surface that increases the likelihood of delaying microdrops or particles of the plasma stream, which allows to obtain high-quality coatings as a result.

На фиг.1 представлена жалюзийная система электродов фильтра. Фиг.2 - разрез А-А жалюзийной системы электродов. Фиг.3 - условная схема вакуумно-дугового испарителя с фильтром очистки плазмы от микрочастиц с двумя дополнительными электромагнитными катушками. Фиг.4 - жалюзийная система электродов фильтра и рассекающий элемент, установленный на охлаждаемом полом держателе.Figure 1 presents the louvre system of the electrode electrodes. Figure 2 - section aa of the louvre system of electrodes. Figure 3 - schematic diagram of a vacuum-arc evaporator with a filter for cleaning plasma from microparticles with two additional electromagnetic coils. 4 is a louvre system of filter electrodes and a dissecting element mounted on a cooled hollow holder.

Устройство содержит (фиг.3) корпус 1, снабженный рубашкой охлаждения 2 и выполненный с возможностью стыковки с вакуумно-дуговым испарителем 3. В корпусе 1 расположена жалюзийная система электродов 4, представляющая собой набор вложенных коаксиальных электродов, выполненных в форме поверхности второго порядка, например усеченного параболоида вращения. Электроды 4 выполнены из трубок, сваренных или спаенных по своей длине, и электрически соединены между собой таким образом, что при протекании тока его направление в соседних электродах должно быть встречным. Трубки соединены с патрубком ввода и патрубком вывода хладагента для подключения к системе охлаждения. Патрубки (не указаны) также являются электрическими выводами, которые проходят сквозь стенку корпуса 1 наружу, отделены от него диэлектрическими вставками и подключены к источнику тока и к положительному выводу источника напряжения, вторым выводом подключенного к аноду вакуумно-дугового испарителя 3. Со стороны входа потока плазмы перед жалюзийной системой электродов 4 соосно с ней расположен рассекающий элемент 5, установленный на охлаждаемом полом держателе 6, закрепленном на корпусе 1 и соединенном с рубашкой охлаждения 2 корпуса 1. Рассекающий элемент 5 содержит источник магнитного поля, согласованного с магнитным полем системы дуговой испаритель - плазменный фильтр, например постоянный магнит или электромагнитную катушку. После жалюзийной системы электродов 4 на корпусе 1 расположены электромагнитные катушки 7, 8.The device comprises (Fig. 3) a housing 1 provided with a cooling jacket 2 and configured to dock with a vacuum arc evaporator 3. In the housing 1 there is a louvered electrode system 4, which is a set of embedded coaxial electrodes made in the form of a second-order surface, for example truncated paraboloid of rotation. The electrodes 4 are made of tubes welded or welded along their length, and are electrically connected to each other in such a way that when the current flows, its direction in the adjacent electrodes should be opposite. The tubes are connected to the inlet pipe and the refrigerant outlet pipe for connecting to the cooling system. The nozzles (not indicated) are also electrical leads that extend through the wall of the housing 1 to the outside, are separated from it by dielectric inserts and are connected to a current source and to a positive terminal of a voltage source, the second terminal of a vacuum-arc evaporator connected to the anode 3. From the input side of the stream plasma in front of the louvre system of electrodes 4 coaxially with it is a dissecting element 5 mounted on a cooled hollow holder 6, mounted on the housing 1 and connected to the cooling jacket 2 of the housing 1. ekayuschy element 5 comprises a magnetic field source is harmonized with the magnetic field of the arc evaporator system - plasma filter, such as a permanent magnet or an electromagnetic coil. After the louvered system of electrodes 4 on the housing 1 are electromagnetic coils 7, 8.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При прохождении плазменного потока через устройство очистки плазмы микрокапельная фракция и нейтральная компонента осаждаются на поверхности жалюзийной системы электродов 4 и установленного соосно с жалюзийной системой электродов рассекающего элемента 5. Основные процессы прохождения заряженных частиц плазмы через систему жалюзи такие же, как и в прототипе. Ионная компонента плазменного потока под влиянием положительного потенциала жалюзийной системы электродов 4 отражается от последних. Положительный потенциал на электродах 4 удерживается за счет снижения поперечной проводимости плазмы вследствие замагничивания электронной компоненты магнитным полем, возникающим вокруг электродов 4 при пропускании по ним электрического тока. После прохождения плазмы через рассекающий элемент 5 и жалюзийную систему электродов 4 за счет коаксиальной геометрии их расположения плазменный поток направлен к оси системы. Для увеличения прозрачности жалюзийной системы электродов 4 для плазменного потока необходимо минимизировать угол падения ионов к поверхности электродов. С этой целью следует выполнять электроды в форме поверхности второго порядка, например в форме усеченного параболоида вращения. Жалюзи электродной системы, набраны из трубок, предназначенных для подачи по ним хладагента, это снижает тепловые нагрузки на жалюзи системы электродов. Набранные жалюзи из спаянных или сваренных по своей длине трубок создают поверхность, которая способствует увеличению вероятности задерживания микрокапель или частиц на поверхности электродов, что позволяет получить в результате качественные покрытия. При прохождении системы очистки плазменный поток не меняет своего направления, что позволяет очень просто встраивать такое устройство в действующие вакуумно-дуговые установки нанесения покрытий, например "Булат", ННВ6-6.1, "Мир", ВУ-2МБС и др.When the plasma stream passes through the plasma cleaning device, the micro-droplet fraction and the neutral component are deposited on the surface of the louvre electrode system 4 and the dissecting element 5 installed coaxially with the louvered electrode system. The main processes for the passage of charged plasma particles through the louvre system are the same as in the prototype. The ionic component of the plasma flow under the influence of the positive potential of the louvre system of electrodes 4 is reflected from the latter. The positive potential at the electrodes 4 is retained by reducing the transverse conductivity of the plasma due to the magnetization of the electronic component by a magnetic field arising around the electrodes 4 when an electric current is passed through them. After the plasma passes through the dissecting element 5 and the louvre system of electrodes 4, due to the coaxial geometry of their location, the plasma flow is directed to the axis of the system. To increase the transparency of the louvre system of electrodes 4 for a plasma flow, it is necessary to minimize the angle of incidence of ions to the surface of the electrodes. For this purpose, electrodes should be made in the form of a second-order surface, for example, in the form of a truncated paraboloid of revolution. The blinds of the electrode system are composed of tubes designed to supply refrigerant through them, this reduces the thermal load on the blinds of the electrode system. The assembled blinds from tubes welded or welded along their lengths create a surface that increases the likelihood of trapping microdrops or particles on the surface of the electrodes, which allows to obtain high-quality coatings as a result. When passing through the cleaning system, the plasma flow does not change its direction, which makes it very easy to integrate such a device into existing vacuum arc coating systems, for example, Bulat, NNV6-6.1, Mir, VU-2MBS, etc.

После прохождения плазмы через жалюзийную систему электродов плазменный поток попадает в область магнитного поля, созданного дополнительной электромагнитной катушкой 7. Установка не менее одной электромагнитной катушки 7, 8 на выходе устройства для очистки плазмы от микрочастиц позволяет оптимизировать магнитное поле в области жалюзийной системы электродов 4, это дает возможность снизить потребляемую мощность жалюзийной системы электродов 4 при одновременной возможности улучшения выходных характеристик устройства. Снижение потребляемой мощности позволяет значительно уменьшить габаритные размеры источника тока и использовать высокочастотную инверторную схему, которую можно разместить непосредственно на корпусе 1 жалюзийной системы электродов 4. Также расположение электромагнитных катушек 7, 8 на выходе жалюзийной системы 4 позволяет сфокусировать плазменный поток, что значительно увеличивает плотность ионного тока, а следовательно, увеличивает скорость нанесения покрытий и эффективность использования плазменного потока.After the plasma passes through the louvre system of electrodes, the plasma stream enters the region of the magnetic field created by the additional electromagnetic coil 7. Installing at least one electromagnetic coil 7, 8 at the output of the device for cleaning microparticles from the plasma can optimize the magnetic field in the region of the louvre electrode system 4, this makes it possible to reduce the power consumption of the blind system of electrodes 4 while at the same time improving the output characteristics of the device. Reducing the power consumption can significantly reduce the overall dimensions of the current source and use a high-frequency inverter circuit that can be placed directly on the housing 1 of the louvre electrode system 4. Also, the location of electromagnetic coils 7, 8 at the output of the louvre system 4 allows you to focus the plasma flow, which significantly increases the density of the ion current, and therefore, increases the speed of coating and the efficiency of the use of plasma flow.

Пример. При работе вакуумно-дугового испарителя с использованием титанового катода инициируется дуговой разряд. Ток разряда был выбран 120 А. Для создания электромагнитного поля и замагничивания электронов плазмы по жалюзийной системе электродов пропускают ток равный 350 А (в аналоге и прототипе порядка 1500 А). На жалюзийную систему электродов подают положительный потенциал смещения, равный 15 В. Ток в дополнительной катушке составил 0.6 А. Совокупная мощность питания фильтра, включая систему питания потенциала смещения на фильтре, составила 2.1 кВт. Плотность ионного тока регистрировалась коллектором на различных расстояниях от выходного торца жалюзийной системы электродов.Example. During operation of a vacuum arc evaporator using a titanium cathode, an arc discharge is initiated. The discharge current was chosen to be 120 A. To create an electromagnetic field and magnetize plasma electrons, a current of 350 A is passed through the louvered electrode system (in the analogue and prototype, about 1500 A). A positive bias potential equal to 15 V is supplied to the louvered electrode system. The current in the auxiliary coil was 0.6 A. The total power supply of the filter, including the bias potential power system on the filter, was 2.1 kW. The ion current density was recorded by the collector at various distances from the output end of the louvered electrode system.

Для оценки влияния дополнительных электромагнитных катушек и формы поверхности жалюзийной системы электродов на улучшение выходных характеристик устройства была выполнена серия экспериментов по измерению плотности ионного тока из плазмы на выходе фильтра и от расстояния между фильтром и точкой измерения.To assess the effect of additional electromagnetic coils and the surface shape of the blinds electrode system on improving the output characteristics of the device, a series of experiments was performed to measure the ion current density from the plasma at the filter output and from the distance between the filter and the measurement point.

На расстоянии 60 мм от выходного торца жалюзийной системы с прямыми электродами полученное значение плотности ионного тока было 38 А/м2, при использовании жалюзийной системы электродов, выполненных виде поверхности второго порядка без дополнительных электромагнитных катушек, получено значение плотности ионного тока 48 А/м2, что показывает повышение эффективности прохождения плазменного потока через жалюзийную систему электродов. Увеличение расстояния между жалюзийной системой и точкой измерения для прямых электродов и электродов, выполненных в виде поверхности второго порядка, показывает, что плотность ионного тока резко снижается в том и другом эксперименте. Например, на расстоянии 310 мм от жалюзийной системы значение плотности ионного тока для первого и второго эксперимента равны 9 А/м2 и 11 А/м2, на расстоянии 440 мм значение плотности ионного тока уменьшилось примерно в 3 раза и составило At a distance of 60 mm from the output end of the louvre system with direct electrodes, the obtained ion current density was 38 A / m 2 , when using the louvre system of electrodes made as a second-order surface without additional electromagnetic coils, the ion current density was 48 A / m 2 , which shows an increase in the efficiency of the passage of the plasma stream through the louvered system of electrodes. An increase in the distance between the louvre system and the measurement point for direct electrodes and electrodes made in the form of a second-order surface shows that the ion current density decreases sharply in both experiments. For example, at a distance of 310 mm from the louvre system, the ion current density for the first and second experiments is 9 A / m 2 and 11 A / m 2 , at a distance of 440 mm the ion current density decreased by about 3 times and amounted to

3-4 А/м2.3-4 A / m 2 .

Результаты серии экспериментов с использованием жалюзийной системы электродов, выполненной в виде поверхности второго порядка, а также применение одной и двух дополнительных электромагнитных катушек сведены в таблицу.The results of a series of experiments using a louvre electrode system made in the form of a second-order surface, as well as the use of one and two additional electromagnetic coils are summarized in a table.

Расстояние между жалюзийной системой и точкой измерения, ммThe distance between the louvre system and the measuring point, mm Плотность ионного токаIon current density при использовании жалюзийной системы с прямыми электродами без дополнительных электромагнитных катушек, j А/м2, (прототип)when using a blind system with direct electrodes without additional electromagnetic coils, j A / m 2 , (prototype) при использовании жалюзийной системы электродов, выполненных в виде поверхности второго порядка без дополнительных электромагнитных катушек, j А/м2 when using a louvre system of electrodes made in the form of a second-order surface without additional electromagnetic coils, j A / m 2 Заявляемое устройство при использовании одной электромагнитной катушки, j А/м2 The inventive device when using one electromagnetic coil, j A / m 2 Заявляемое устройство при использовании двух электромагнитных катушек, j А/м2 The inventive device when using two electromagnetic coils, j A / m 2 6060 3838 4848 5454 5454 140140 2424 3131 3535 3535 225225 1616 20twenty 2323 2424 310310 99 11eleven 1616 1919 370370 66 88 1212 1717 440440 33 4four 99 15fifteen 540540 1one 1.41.4 66 11eleven

С применением не менее одной дополнительной электромагнитной катушки на расстоянии 60 мм от торца жалюзийной системы электродов были получены значения плотности ионного тока 54 А/м2. При увеличении расстояния от жалюзийной системы до точки измерения, в сравнении с экспериментами без использования дополнительной катушки, полученные значения плотности ионного тока на расстоянии 310 мм увеличились до 16-19 А/м2. Из таблицы видно, что применение не менее одной дополнительной электромагнитной катушки, позволяет увеличить эффективность прохождения плазменного потока, а также улучшить транспортировку плазменного потока на расстояния более 225 мм.Using at least one additional electromagnetic coil at a distance of 60 mm from the end of the louvre electrode system, ion current densities of 54 A / m 2 were obtained. With increasing distance from the louvre system to the measurement point, in comparison with experiments without the use of an additional coil, the obtained ion current density at a distance of 310 mm increased to 16-19 A / m 2 . The table shows that the use of at least one additional electromagnetic coil, can increase the efficiency of the passage of the plasma stream, as well as improve the transportation of the plasma stream over distances of more than 225 mm.

Claims (8)

1. Устройство для очистки плазмы дугового испарителя от микрочастиц, содержащее корпус, установленную в нем жалюзийную систему вложенных коаксиальных электродов, перекрывающих апертуру вакуумно-дугового испарителя, электрически соединенных между собой последовательно и встречно и подключенных к источнику тока и к положительному выводу источника напряжения, вторым выводом подключенного к аноду вакуумно-дугового испарителя, отличающееся тем, что электроды жалюзийной системы выполнены в виде изогнутых и соединенных по своей длине полых трубок, подключенных к системе подачи охлаждающего агента, а после жалюзийной системы электродов установлена, по меньшей мере, одна электромагнитная катушка.1. A device for cleaning the plasma of an arc evaporator from microparticles, comprising a housing, a louvre system installed inside it of embedded coaxial electrodes that overlap the aperture of a vacuum arc evaporator, electrically connected to each other in series and counter-current and connected to a current source and to the positive terminal of the voltage source, second output connected to the anode of the vacuum arc evaporator, characterized in that the electrodes of the louvre system are made in the form of curved and connected along their length floors x tubes connected to the coolant supply system, and after the louvre electrode system at least one electromagnetic coil is installed. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электроды жалюзийной системы выполнены в форме поверхности второго порядка.2. The device according to claim 1, characterized in that the electrodes of the louvre system are made in the form of a second-order surface. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус снабжен рубашкой охлаждения.3. The device according to claim 1, characterized in that the housing is equipped with a cooling jacket. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перед жалюзийной системой электродов соосно с ней расположен рассекающий элемент, установленный на охлаждаемом полом держателе, закрепленном на корпусе и перекрывающем зазоры, образованные изгибами трубок.4. The device according to claim 1, characterized in that in front of the louvre system of electrodes a dissecting element is mounted coaxially with it, mounted on a cooled hollow holder mounted on the housing and covering the gaps formed by the bends of the tubes. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что рассекающий элемент соединен с рубашкой охлаждения корпуса.5. The device according to claim 4, characterized in that the dissecting element is connected to the cooling jacket of the housing. 6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что рассекающий элемент выполнен в виде полусферы.6. The device according to claim 4, characterized in that the dissecting element is made in the form of a hemisphere. 7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что рассекающий элемент выполнен в виде усеченного конуса.7. The device according to claim 4, characterized in that the dissecting element is made in the form of a truncated cone. 8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что рассекающий элемент содержит источник магнитного поля. 8. The device according to claim 4, characterized in that the dissecting element contains a magnetic field source.
RU2008107365/28A 2008-02-26 2008-02-26 Device for cleaning off microparticles from plasma of arc evaporator RU2364003C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008107365/28A RU2364003C1 (en) 2008-02-26 2008-02-26 Device for cleaning off microparticles from plasma of arc evaporator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008107365/28A RU2364003C1 (en) 2008-02-26 2008-02-26 Device for cleaning off microparticles from plasma of arc evaporator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2364003C1 true RU2364003C1 (en) 2009-08-10

Family

ID=41049691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008107365/28A RU2364003C1 (en) 2008-02-26 2008-02-26 Device for cleaning off microparticles from plasma of arc evaporator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2364003C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2516502C1 (en) * 2012-11-14 2014-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Vacuum-arc generator with louver system of plasma filtration from particles
US9761424B1 (en) 2011-09-07 2017-09-12 Nano-Product Engineering, LLC Filtered cathodic arc method, apparatus and applications thereof
US10304665B2 (en) 2011-09-07 2019-05-28 Nano-Product Engineering, LLC Reactors for plasma-assisted processes and associated methods

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2097868C1 (en) * 1996-07-09 1997-11-27 Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете Device for cleaning arc evaporator plasma from microparticles (options)
RU2107968C1 (en) * 1996-08-06 1998-03-27 Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете Device for cleaning plasma-arc evaporator from microparticles (options)
RU2108636C1 (en) * 1996-04-23 1998-04-10 Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете Gear cleaning plasma of arc evaporator from microparticles
US6361663B1 (en) * 1999-05-21 2002-03-26 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Vacuum arc evaporator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2108636C1 (en) * 1996-04-23 1998-04-10 Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете Gear cleaning plasma of arc evaporator from microparticles
RU2097868C1 (en) * 1996-07-09 1997-11-27 Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете Device for cleaning arc evaporator plasma from microparticles (options)
RU2107968C1 (en) * 1996-08-06 1998-03-27 Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете Device for cleaning plasma-arc evaporator from microparticles (options)
US6361663B1 (en) * 1999-05-21 2002-03-26 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Vacuum arc evaporator

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9761424B1 (en) 2011-09-07 2017-09-12 Nano-Product Engineering, LLC Filtered cathodic arc method, apparatus and applications thereof
US10304665B2 (en) 2011-09-07 2019-05-28 Nano-Product Engineering, LLC Reactors for plasma-assisted processes and associated methods
US10679829B1 (en) 2011-09-07 2020-06-09 Nano-Product Engineering, LLC Reactors and methods for making diamond coatings
RU2516502C1 (en) * 2012-11-14 2014-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Vacuum-arc generator with louver system of plasma filtration from particles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6305950B2 (en) Method for transporting vacuum arc plasma
US7381311B2 (en) Filtered cathodic-arc plasma source
US20110226617A1 (en) Dielectric deposition using a remote plasma source
JP6134394B2 (en) Plasma source and vacuum deposition apparatus provided with the plasma source
TW201831716A (en) Physical vapor deposition processing systems target cooling
CN114724907B (en) An ion source device with adjustable plasma density
RU2364003C1 (en) Device for cleaning off microparticles from plasma of arc evaporator
CN102471869B (en) Multiply divided anode wall type plasma generating apparatus and plasma processing apparatus
US6706157B2 (en) Vacuum arc plasma gun deposition system
US20070034501A1 (en) Cathode-arc source of metal/carbon plasma with filtration
CN114318246A (en) Magnetic filtration vacuum deposition coating equipment and method for scanning magnetic field guided deposition coating
WO2022001342A1 (en) Transmission channel apparatus for plasma transmission, and deposition device
CN109950124A (en) A Radio Frequency Coil for Eliminating Secondary Discharge of Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry
WO2023040676A1 (en) Radio-frequency ion source
CN113133174B (en) Helicon wave-ion cyclotron resonance coupling discharge system
CN115354289A (en) Ion source auxiliary deposition system, deposition method and vacuum coating equipment
US9624570B2 (en) Compact, filtered ion source
RU2097868C1 (en) Device for cleaning arc evaporator plasma from microparticles (options)
CN103820758B (en) Physical vapor deposition device
US20170345628A1 (en) Magnetic anode for sputter magnetron cathode
RU2585243C1 (en) Device for cleaning plasma flow of arc evaporator from micro-droplet fraction
JP3958870B2 (en) Vacuum deposition system
RU2107968C1 (en) Device for cleaning plasma-arc evaporator from microparticles (options)
JP3958878B2 (en) Vacuum deposition system
CN100460556C (en) Free Open Coil Filters

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20110610

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170227