CZ287483B6

CZ287483B6 - Cathode with magnetic field

Info

Publication number: CZ287483B6
Application number: CZ19951077A
Authority: CZ
Inventors: Hermann Curtins
Original assignee: Bloesch W Ag
Priority date: 1993-08-30
Filing date: 1994-08-29
Publication date: 2000-12-13
Also published as: EP0667034B1; JPH08503104A; WO1995006954A1; DK0667034T3; CZ107795A3; DE4329155A1; ES2167376T3; ATE208958T1; US5861088A; EP0667034A1; DE59409955D1; CN1115191A; CN1066851C

Description

Katoda s magnetickým polem

Oblast techniky

Vynález se týká katody s magnetickým polem, zejména pro obloukové výbojkové odpařovače, opatřené plošně tvarovaným terčíkem a k němu přiřazenou alespoň jednou prstencovou cívkou a permanentním magnetem pro vytvoření magnetického pole, držícího oblouk na povrchu terčíku.

Dosavadní stav techniky

Od katod s magnetickým polem pro obloukové výbojkové odpařovače, používané v technologii nanášení povlaků obloukem, se v první řadě vyžaduje zaručená stejnoměrná eroze terčíku, stabilita oblouku, dlouhodobá stabilita a vyloučení výskytu otravy terčíku během provozu.

V praxi zvláště kritická otrava terčíku vzniká ve formě tlustších, pouhým okem viditelných, povlaků na menších nebo větších plochách terčíku, přičemž v případě výskytu těchto otrávených ploch se oblouk, který se po terčíku pohybuje, těmto oblastem vyhne a následkem toho se otrava terčíku zvyšuje tvořením tlustších povlaků, například TiN nebo TiCN. Výskyt takové otravy terčíku je nereprodukovatelný a velmi negativním způsobem narušuje stálost hodnoty usazování, stabilitu plazmy a rovněž charakteristiku vrstvy a charakteristiku přilnutí.

Byl již proveden pokus pro zmenšení těchto nedostatků katod s magnetickým polem pro obloukové výbojkové odpařovače tím, že pata oblouku se posunuje po ploše terčíku pomocí mechanicky posunovaného magnetického pole nebo použitím časově proměnných magnetických polí.

Opatření, nutné pro mechanický pohyb magnetického pole, však vyžaduje značné náklady a složitost, které v praxi nejsou přípustné a ponechává mnohé na přání se zřetelem na výsledky, jichž může být dosaženo přesně stejným způsobem, jako při použití časově proměnných magnetických polí. Jelikož není možné zabezpečit dlouhodobou stálost, stejnoměrnost z erozního obrazu a přiměřenou stabilitu oblouku pomocí těchto metod a především u vysoce reaktivních procesů, jako je usazování TiCN, nemůže být vyloučena otrava terčíku.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je odstranit nevýhody známých katod s magnetickým polem a vytvořit zdokonalenou katodu s magnetickým polem, která by i navzdory jednoduché konstrukci byla ideálně přizpůsobitelná příslušným požadavkům praxe, a která by především zajišťovala stálost hodnoty usazování, stability plazmy a oblouku, jakož i zlepšenou rovnoměrnost erozního obrazu, a vylučovala otravy terčíku.

Tento úkol je podle vynálezu a v souhlasu s odpovídajícími význaky nároku 1 vyřešen tak, že je navržena katoda s magnetickým polem pro obloukové výbojkové odpařovače s plošně tvarovaným terčíkem a k němu přiřazenou alespoň jednou prstencovou cívkou a permanentním magnetem pro vytvoření magnetického pole, udržujícího světelný oblouk na povrchu terčíku, jehož podstatou je, že je použita vnitřní prstencová cívka, přiřazená ke střední části terčíku, a alespoň jedna vnější prstencová cívka, přiřazená k obvodovému pásmu terčíku, přičemž vnitřní prstencová cívka obklopuje permanentní magnet, uspořádaný ve střední části terčíku, a spolu s tímto permanentním magnetem tvoří koncentrátor siločar, a dále je zde uspořádáno zařízení

- 1 CZ 287483 B6 pro doregulování sil magnetických polí, vytvářených prstencovými cívkami, v závislosti na erozi terčíku, které reguluje intenzitu magnetického pole při překročení nastavitelného vzrůstu napětí oblouku.

Úkol podle vynálezu může také být zvláště u úzkých a tedy finančně výhodných katod vyřešen tak, že permanentnímu magnetu, tvořícímu koncentrátor siločar, uspořádanému ve střední části terčíku, je přiřazena jediná, koncentrátor obklopující, prstencová cívka, a tím, že délkové a šířkové rozměry terčíku jsou v zásadě alespoň přizpůsobeny pásmu rovnoběžných siločar, procházejících do terčíku a tvořených prstencovou cívkou a permanentním magnetem.

Uspořádáním a spoluprací prvků, vytvářejících magnetické pole, a jejich umístěním vůči terčíku se podařilo ve spojení s vhodnou volbou velikosti proudů a volbou polarit vytvořit magnetické pole příslušné požadované intenzity, které má ideální rovnoběžný průběh siločar od obvodového pásma až do střední části terčíku, a které tak zajišťuje, že pata vytvořeného oblouku nebude držena ve specifických pásmech terčíku při tvoření erozní stopy prvky svislého magnetického pole.

Podařilo se tak vytvořit katodu s magnetickým polem, která bere v úvahu stávající požadavky na hospodárnost, dlouhodobou stabilitu procesu, stabilitu oblouku, nepřítomnost otrav a stejnoměrnost eroze terčíku.

Prstencové cívky, které jsou uspořádány alespoň v rovinách v zásadě rovnoběžných s rovinou terčíku, mohou být uspořádány za terčíkem ve společné rovině, ale je rovněž možné umístit prstencové cívky ve vzájemně rozmístěných rovnoběžných rovinách a rovněž uspořádat prstencové cívky tak, že jsou stavitelné vůči rovině terčíku a/nebo vzájemně vůči sobě, jelikož tímto způsobem může být ovlivňován průběh magnetického pole v pásmu plochy terčíku, a příslušným postavením prstencové cívky může být vyloučeno tvoření nežádoucích prvků svislého magnetického pole a jejich přítomnost ve střední části a v obvodovém pásmu terčíku může být ve vztahu k ploše terčíku minimalizována.

Permanentní magnet, kteiý spolu s vnitřní prstencovou cívkou tvoří ve střední části terčíku uložený koncentrátor siločar, je vytvořen z feritu, ze slitiny samarium-kobalt, neodym-železobor, železo-chrom-kobalt nebo hliník-nikl-kobalt, čímž je možné minimalizovat prostorové rozměry permanentního magnetu tak, že se dosáhne velmi kompaktního uspořádání permanentního magnetu a vnitřní prstencové cívky ve středu katody, což zajišťuje ideální využití plochy terčíku.

V případě výhodného použití dvou prstencových cívek, totiž vnitřní prstencové cívky a vnější prstencové cívky, jsou tyto prstencové cívky výhodně vytvořeny stejným způsobem a navinuty z měděného drátu, i když to není nutné, jelikož magnetická pole, která mají být vytvořena se siločarami, procházejícími rovnoběžně s plochou terčíku, mohou být rovněž vytvořena například, je-li počet závitů a/nebo průřez vodiče zvolen různý. Rovněž je možné vytvořit prstencové cívky ve formě jednoho závitu vodiče, čímž je dosaženo konstrukce obzvlášť malého objemu, jelikož v tomto případě neexistují vzduchové mezery mezi jednotlivými závity navinuté prstencové cívky.

Rovněž je důležité, aby každá z obou prstencových cívek mohla být odlišně nabuzena proudem; za tím účelem je výhodné ke každé prstencové cívce přiřadit samostatný proudový zdroj. Tedy každá prstencová cívka může být nabuzena tak, že vhodnou volbou velikosti proudu a volbou polarit se vytvoří příslušné, tedy žádoucí, ideální celkové uspořádání magnetického pole, vezmou-li se v úvahu převládající praktické okolnosti, jako je například tloušťka terčíku.

-2 CZ 287483 B6

Berou-li se v úvahu nastavená magnetická pole, je nutno vždy věnovat pozornost tomu, že obloukový proud musí být zvolen tak, aby za účelem dosažení optimálního erozního obrazu a za účelem vyloučení otravy terčíku, stopy oblouku, které vznikají na ploše terčíku, a který se pohybuje v určitelném směru otáčení, se nepřetržitě střídaly mezi rozvětvujícími se hlavními a vedlejšími větvemi, přičemž v průběhu tohoto pohybu paty oblouku se vedlejší větve stávají hlavními větvemi a naopak.

Z tohoto hlediska má v rámci vynálezu rovněž značný význam skutečnost, že může být daným způsobem nastaveno napětí oblouku, neboli síla magnetického pole, přičemž každému druhu vrstvy je výhodně přiřazena charakteristická síla magnetického pole.

Další zvláštnost vynálezu spočívá v tom, že dochází k přestavení síly magnetického pole, vytvořeného prstencovými cívkami v závislosti na příslušné erozi terčíku, přičemž k přestavení dojde, když nastane specifický vzestup napětí oblouku, který může být předem nastaven v závislosti na druhu vrstvy.

Podle vynálezu může být v dolní straně terčíku vytvořeno vybrání pro vložení permanentního magnetu, což je výhodné zvláště při použití tlustších terčíků. Toto vybrání v dolní straně terčíku je umístěno v neerodované středové oblasti terčíku a tedy neovlivňuje jeho využití. Naopak jako následek symetrie permanentního magnetu vůči povrchu terčíku dochází k pozitivnímu využití terčíku, zvláště u tlustších terčíků.

Jestliže v souladu s dalším provedením vynálezu není vnější prstencová cívka uspořádána pod, ale spíše bočně vně terčíku, může být tímto způsobem využití terčíku dále zdokonaleno, protože pásmo eroze může procházet přímo vzhůru k vlastnímu okraji terčíku.

Rovněž je možno používat katodu s magnetickým polem podle vynálezu způsobem nevyváženého magnetronu. V tomto případě je použita alespoň jedna další magnetická cívka, která obklopuje katodu s magnetickým polem a jí přiřazené prstencové cívky a je ovládána tak, že vzniká magnetické pole, které podporuje šíření plazmy v prostoru před katodou. Přizpůsobením vnitřní a vnější prstencové cívky podle vynálezu může být při tomto uspořádání také zajištěno to, že v prostoru terčíku je zaručen průběh magnetického pole rovnoběžně s jeho povrchem.

Další, zvláště výhodná, provedení vynálezu jsou obsažena v dalších patentových nárocích.

Díky dosahované koncentraci magnetického pole je zajištěno, ve spojení se zvolenou velikostí proudu oblouku, že pata oblouku se stále pohybuje a nevyleptá svoji dráhu do kteréhokoliv pásma terčíku a vede k rozrušení erozních drah a zamezuje nežádoucímu tvoření větších kapek, které by mohly být vyhozeny a mohly by výrazně zhoršit jakost vrstvy.

Provedením terčíku podle vynálezu je nejen možné zajistit překvapivě dobrou rovnoběžnost magnetického pole, procházejícího prakticky po celém povrchu terčíku, ale je rovněž možné pružně nastavovat intenzitu magnetického pole po celou životnost terčíku.

Výhody, které vyplývají z uspořádání a funkce katody s magnetickým polem podle vynálezu, spočívají především vtom, že je možno zajistit ideální a jednotnou erozi a tím nejlepší možné využití příslušného terčíku, dále že v závislosti na vrstvě daného druhu tvrdého materiálu, například TiN, TiCN nebo CrN a podobně, je možno provést pružné nastavení intenzity příslušného magnetického pole.

Další výhodou je, že následkem vytvořeného konstantního rovnoběžného magnetického pole může být vyloučena otrava terčíku a tím může být zajištěna stálá jakost po celou dobu jeho životnosti a následkem toho i dlouhodobá provozní stabilita.

-3 CZ 287483 B6

Vyloučením možnosti otravy je rovněž zajištěna možnost následného ukládání materiálu na bázi titanu.

Následkem jednoduchého uspořádání nevznikají prakticky žádné náklady na servis a tím je dán vysoký stupeň hospodárnosti, což lze vyjádřit tím, že jedním terčíkem o tloušťce asi 25 mm lze vytvořit až 500 povlaků.

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení vynálezu je znázorněno na výkresech, kde obr. 1 představuje schematické znázornění katody s magnetickým polem v prvním příkladném provedení, obr. 2 typický erozní obraz terčíku katody s magnetickým polem podle obr. 1, obr. 3 schematické znázornění katody s magnetickým polem podle obr. 1 s permanentním magnetem, zabudovaným v terčíku, obr. 4 schematické znázornění dalšího příkladného provedení katody s magnetickým polem a obr. 5 schematické znázornění ještě dalšího příkladného provedení katody s magnetickým polem, vhodného pro úzké katody.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn terčík j., kteiý může být zhotoven například z titanu o půdoiysu ve tvaru podlouhlého obdélníku. K tomuto terčíku J. je přiřazena vnitřní prstencová cívka 2 a vnější prstencová cívka 3 ave střední části uspořádaný permanentní magnet 4, které vytvářejí magnetické pole.

Vnitřní prstencová cívka 2 i vnější prstencová cívka 3 jsou tvarově přizpůsobeny tvaru terčíku j. a jsou uspořádány po celé délce terčíku 1 s úložným prostorem pro permanentní magnet 4, umístěný mezi oběma okraji vnitřní prstencové cívky 2, uspořádanými v podélném směru terčíku L

Permanentní magnet 4 má tyčový tvar a je co možná nejužší, takže vnitřní prstencová cívka 2 a permanentní magnet 4 mohou být uspořádány co možná nejblíže u sebe ve středové oblasti terčíku 1.

Na permanentní magnet 4 je s výhodou použit magnetický materiál, vytvářející silné magnetické pole při malém objemu, přičemž pro tento účel je vhodný magnet z feritu, ze slitiny samariumkobalt, neodym-železo-bor, železo-chrom-kobalt nebo hliník-nikl-kobalt.

Obě prstencové cívky 2, 3 a permanentní magnet 4 jsou uloženy v nosném pouzdru 5, které je výhodně vytvořeno z plastu a má plochý žlabovitý tvar. Vnitřní prostor 6 tohoto nosného pouzdra 5 současně tvoří chladicí prostor, takže chladivo může být vedeno nosným pouzdrem 5. jehož krycí sténaje tvořena terčíkem 1.

Nosné pouzdro 5, ve kterém jsou uloženy obě prstencové cívky 2,3, je uloženo v kovovém žlabu 8, vytvořeném například z mědi, nerezové oceli a podobně, otevřeném na straně krycí stěny a slouží jako nosič terčíku L Mezi kovovým žlabem .8 a terčíkem j. je vakuové těsnění 9.

Obr. 2 znázorňuje typický erozní obraz terčíku J, jehož může být dosaženo při použití katody s magnetickým polem podle obr. 1. Tento erozní obraz ukazuje, že erozní pásmo 10 mezi středním pásmem terčíku J a jeho krajním pásmem prochází zřetelně stejnoměrným způsobem, to je dochází k velmi dobrému využití terčíku j.

-4CZ 287483 B6

Příkladné provedení katody s magnetickým polem podle obr. 3 se liší od příkladného provedení katody s magnetickým polem podle obr. 1 v tom, že na dolní straně terčíku 1 v jeho středovém pásmu je vytvořeno vybrání 11 pro vložení permanentního magnetu 4. Toto vybrání 11 může být tvarováno tak, že permanentní magnet 4 je uložen s malou vůlí nebo tvarově těsně ve vybrání 11 přičemž permanentní magnet 4 může být v tomto vybrání 11 vložen zcela nebo jen částečně.

Toto provedení je vhodné především pro tlustší terčíky 1, přičemž na jedné straně rovnoběžný průběh magnetických siločar 7 až do středu terčíku 1 je vyžadován i u těchto tlustších terčíků 1, a na druhé straně je využito přesně pásmo terčíku _1, které, jak je znázorněno na obr. 2, prakticky není erodováno.

Podle příkladného provedení katody podle obr. 4 je vnější prstencová cívka 3' uspořádána vně terčíku 1- Vnitřní prstencová cívka 2 tímtéž způsobem jako vnější prstencová cívka 3' mohou být nastavovány vzájemně vůči sobě a rovněž vůči terčíku j. To znamená, že nastavením polohy dalších rovin prstencovými cívkami 2 a 3' relativně vůči sobě a relativně vůči rovině terčíku _1 mohou být vytvářená magnetická pole nastavena a ovládána tak, že ve spolupráci s permanentním magnetem 4 může být dosaženo rovnoběžného průběhu magnetických siločar 7 po celém povrchu terčíku 1 i při jeho různých typech a během opotřebovávání terčíku J, ke kterému v provozu dochází.

Možnost nastavení vnitřní prstencové cívky 2 a vnější prstencové cívky 3¹ je znázorněna na obr. 4 dvojitými šipkami.

Aby se zajistil nejlepší možný přechod magnetického toku mezi vnější prstencovou cívkou 3' a terčíkem j_, zapojení této vnější prstencové cívky 3' může být v případě potřeby provedeno prostřednictvím vrstvy měkkého železa.

Z obr. 4 je rovněž zřejmé, že výhodné rozšíření erozní plochy terčíku .1 až kjeho okraji je umožněno prstencovou cívkou 3', ležící vně terčíku j, což představuje další zdokonalení vzhledem k eroznímu obrazu na obr. 2.

Pochopitelně u katody s magnetickým polem podle obr. 4 může být permanentní magnet 4 rovněž zcela nebo částečně zasunut ve vybrání 11 v terčíku J, podobně jako je tomu u příkladného provedení podle obr. 3.

Vhodnou volbou sil proudů v obou prstencových cívkách 2, 3 lze úspěšně, ve spojení se speciálním umístěním kompaktně zkonstruovaného a speciálně umístěného permanentního magnetu 4, vytvořit magnetické pole, které má příslušnou sílu odpovídající danému typu vrstvy, se siločarami, procházejícími rovnoběžně s téměř celým povrchem terčíku J, a to jak u tlustých terčíků 1, tak u tenkých terčíků _1, to znamená i při pokročilé úrovni eroze.

Obr. 5 představuje příkladné řešení, jmenovitě určené pro úzké katody, a má zvláště hodnotnou konstrukci. V tomto uspořádání obsahuje sestava, vytvářející magnetické pole, jednu prstencovou cívku 2, která je umístěna vedle středově uloženého permanentního magnetu 4 a obklopuje ho. Spoluprací prstencové cívky 2 a permanentního magnetu 4, který opět tvoří koncentrátor magnetického pole, jsou v terčíku 1 vytvářeny rovnoběžné siločáry Ί s prostorovým rozsahem, který alespoň řádově určuje rozměry terčíku J. Tímto způsobem jsou zajištěny tak malé a cenově výhodné terčíky 1, že se dosáhne všech výhod, vysvětlených ve spojení s uvedenými příkladnými provedeními, s modifikacemi, popsanými ve spojení s provedením s vnitřní a vnější prstencovou cívkou 2, 3, které je rovněž použitelné analogickým způsobem s tímto úzkým terčíkem 1.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Katoda s magnetickým polem, zejména pro obloukové výbojkové odpařovače, opatřená plošně tvarovaným terčíkem a k němu přiřazenou alespoň jednou prstencovou cívkou a permanentním magnetem pro vytvoření magnetického pole, udržujícího oblouk na povrchu terčíku, vyznačující se tím, že je použita vnitřní prstencová cívka (2), uspořádaná ve středové oblasti terčíku (1), a alespoň jedna vnější prstencová cívka (3), uspořádaná v obvodovém pásmu terčíku (1), přičemž vnitřní prstencová cívka (2) obklopuje permanentní magnet (4), uspořádaný ve střední části terčíku (1), a spolu s tímto permanentním magnetem (4) tvoří koncentrátor siločar, přičemž je zde dále uspořádáno zařízení pro doregulování sil magnetických polí, vytvářených prstencovými cívkami (2, 3) v závislosti na erozi terčíku (1), které reguluje intenzitu magnetického pole při překročení nastavitelného vzrůstu napětí oblouku.
2. Katoda s magnetickým polem podle nároku 1, vyznačující se tím, že prstencové cívky (2, 3) jsou umístěny v rovinách, které jsou alespoň v zásadě rovnoběžné s rovinou terčíku (1).
3. Katoda smagnetickým polem podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že prstencové cívky (2, 3) jsou alespoň v zásadě uspořádány v rovině pod terčíkem (1) a procházejí alespoň v zásadě rovnoběžně s terčíkem (1).
4. Katoda s magnetickým polem podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že alespoň jedna z prstencových cívek (2, 3) je uspořádána nastavitelně vzhledem k rovině terčíku (1).
5. Katoda s magnetickým polem podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že prstencové cívky (2, 3), uspořádané v rovinách, procházejících v zásadě rovnoběžně s terčíkem (1), jsou stavitelné relativně jedna vůči druhé kolmo na rovinu terčíku (1).
6. Katoda s magnetickým polem podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vnitřní prstencová cívka (2) obklopuje permanentní magnet (4) s vůlí na všech stranách.
7. Katoda s magnetickým polem podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se t í m, že vnější prstencová cívka (3) je uspořádána pod obvodovým pásmem terčíku (1).
8. Katoda s magnetickým polem podle alespoň jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vnější prstencová cívka (3) je uspořádána vně terčíku (1).
9. Katoda smagnetickým polem podle nároku 1, vyznačující se tím, že permanentní magnet (4) hraničí s dolní stranou terčíku (1) a rozměrově je v příčnému směru k terčíku (1) minimalizován.
10. Katoda s magnetickým polem podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se t í m, že permanentní magnet (4) je uspořádán ve vybrání (11) v dolní straně terčíku (1).
11. Katoda s magnetickým polem podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že permanentní magnet (4) je vytvořen z feritu, slitiny samarium-kobalt (SmCo), neodym-železo-bor (NdFeB), železo-chrom-kobalt (FeCrCo) nebo hliník-nikl-kobalt (AlNiCo).

-6CZ 287483 B6
12. Katoda s magnetickým polem podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se t í m , že plocha průřezu permanentního magnetu (4), umístěná kolmo na rovinu terčíku (1), je menší než příslušná proud vedoucí plocha průřezu vnitřní prstencové cívky (2), která ji obklopuje.
13. Katoda s magnetickým polem podle alespoň jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že terčík (1) je vytvořen ve tvaru podlouhlého obdélníku, prstencové cívky (2, 3) procházejí v zásadě po obvodovém obrysu terčíku (1) a permanentní magnet (4) má tvar tyče, přičemž příčný rozměr tyčového permanentního magnetu (4) v zásadě odpovídá vzájemné vzdálenosti podélných sekcí vnitřních prstencových cívek (2).
14. Katoda s magnetickým polem podle alespoň jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obě prstencové cívky (2, 3) jsou vytvořeny alespoň v zásadě stejně a mají v zásadě stejné elektrické charakteristiky.
15. Katoda s magnetickým polem podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že každá prstencová cívka (2, 3) má samostatný silový zdroj, přičemž intenzita magnetického pole prstencových cívek (2, 3) může být nastavována nezávisle jedna na druhé.
16. Katoda s magnetickým polem podle alespoň jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že prstencové cívky (2, 3) a permanentní magnet (4) jsou uspořádány ve společném nosném pouzdru (5) s terčíkem (1), přiléhajícím ke krycí stěně, nebo jeho krycí stěna je přímo terčíkem (1) tvořena, přičemž nosné pouzdro (5) má v zásadě tvar plochého žlabu, vedoucího chladivo.
17. Katoda smagnetickým polem podle nároku 16, vyznačující se tím, že nosné pouzdro (5) je vytvořeno z plastu a je uloženo v kovovém žlabu (8), který je na krycí straně otevřen, a který se těsně dotýká obvodového pásma dolní strany terčíku (1).
18. Katoda s magnetickým polem podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že kpermanentnímu magnetu (4), uspořádanému ve střední části terčíku (1) a tvořícímu koncentrátor siločar (7), je přiřazena jen jedna jej obklopující prstencová cívka (2) , přičemž rozměry délky a šířky terčíku (1) jsou alespoň v zásadě přizpůsobeny oblasti rovnoběžných siločar (7), vytvářených prstencovými cívkami (2) a permanentním magnetem (4).
19. Způsob provozu katody s magnetickým polem podle alespoň jednoho z nároků 1 až 18, vyznačující se tím, že časový okamžik doregulování sil magnetického pole, vytvářeného prstencovými cívkami (2, 3), se volí v závislosti na překročení předem stanovitelného napětí oblouku v pásmu větším než 0,3 V až 0,5 V.
20. Způsob provozu katody s magnetickým polem podle alespoň jednoho z nároků 1 až 18, vyznačující se tím, že při předem stanovené intenzitě magnetického pole se proud oblouku volí tak, že stopy, projevující se na ploše terčíku (1), patního bodu, pohybujícího se ve směru oběhu, se mezi rozvětvujícími se hlavními a vedlejšími stopami mění, přičemž vedlejší stopy se stávají hlavními stopami a naopak.