DE3152736T1 - Selbstverzehrende katode fuer einen lichtbogen-metallverdampfer - Google Patents

Selbstverzehrende katode fuer einen lichtbogen-metallverdampfer

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    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering

Description

IU "Ο.::. 315273g
1. Leonid Pavlovich SABLEV, Kharkov
2. Rimma Ivanovna STUPAK, Kharkov
UdSSR
Selbstverzehrende Kathode für einen Lichtbogen-Metallverdampfer
Gebiet der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf Vakuum-Plasmalichtbogeneinrichtungen für die Mehrkomponentenbeschichtung und betrifft insbesondere eine selbstverzehrende Kathode für einen Lichtbogen-Metallverdampfer einer Vakuum-Plasmalichtbogeneinrichtung.
Vorheriger Stand der Technik
Zur Mehrkomponentenbeschichtung dienen in bekannten Vakuum-Plasmalichtbogeneinrichtungen mehrere Lichtbogenverdampfer, von welchen jeder eine selbstverzehrende Kathode aus einem Metall aufweist, bzw. ein Lichtbogenverdampfer, welcher mehrere selbstverzehrende Kathoden aus verschiedenen Metallen enthält. Die Zahl der Kathoden im Lichtbogenverdampfer entspricht der Zahl von Komponenten des aufgedampften Mehrkomponentüberzugs. Metalle, aus welchen die selbstverzehrenden Kathoden hergestellt sind, weisen unterschiedliche Größen des Kathodenfalls auf.
In den bekannten Vakuum-Lichtbogeneinrichtungen erhält man eine gleichmäßige Mehrkomponentenbeschichtung durch Vergrößerung der Zahl der selbstverzehrenden Kathoden aus verschiedenen Metallen. Die Erhöhung der Zahl der selbstverzehrenden Kathoden macht die bauliche Gestaltung des Lichtbogen-Metallverdampfers komplizierter.
Es ist ein Lichtbogenverdampfer (s. UdSSR-Urheberschein 426 540 vom 5.10.75) zur Mehrkomponentenbeschichtung bekannt, welcher eine Anode, selbstverzehrende Kathoden, eine Zündelektrode, ein magnetisches System und einen Schichtträger enthält.
Die selbstverzehrenden Kathoden sind aus verschiedenen Metallen gefertigt und auf dem Umfang der Stirnfläche des Lichtbogenverdampfers angeordnet.
An einer der selbstverzehrenden Kathoden wird ein Kathodenbrennfleck erzeugt, der unter der Wirkung des bogenförmigen Magnetfeldes an der Kreislinie wandert^ an welcher die selbstverzehrenden Kathoden angeordnet sind. Die Metalle der selbstverzehrenden Kathoden verdampfen eines nach dem anderen, und der Plasmastrom schlägt sich auf dem Schichtträger nieder, wodurch ein Mehrkomponentenüberzug erzeugt wird.
Die Gleichmäßigkeit des aufgedampften Mehrkomponentenüberzugs ist unzulänglich, da die selbstverzehrenden Kathoden im Lichtbogenverdampfer aufeinanderfolgend verdampfen.
Eine gleichmäßige Mehrkomponentenbeschichtung sichert ein Lichtbogen-Metallverdampfer (s. UdSSR-Urheberschein 368 vom 5.7.78), der eine Anode, mehrere selbstverzehrende Kathoden, Zündelektroden, ein magnetisches System und einen Schichtträger enthält.
Die selbstverzehrenden Kathoden sind in der Nähe voneinander angeordnet. Metalle, aus welchen die selbstverzehrenden Kathoden gefertigt sind, weisen unterschiedliche Größen des Kathodenfalls auf.
Die Kathodenzahl entspricht der Zahl von Komponenten des aufzudampfenden Mehrkomponentenuberzugs. Jede selbstverzehrende Kathode besitzt jeweils eine Zündelektrode und eine Stromquelle. ■
Mit Hilfe der Zündelektroden werden,Kathodenbrennfleöke : an den Arbeitsenden aller selbstverzehrenden Kathoden gleichzeitig erzeugt. Durch das homogene Magnetfeld decken sich Ströme des Plasmametalls von jeder selbstverzehrenden Kathode, deren Stärke maximal ist.
Die Metalle der selbstverzehrenden Kathoden verdampfen gleichzeitig und schlagen sich auf dem Schichtträger nieder, so daß ein gleichmäßiger Mehrkomponentenüberzug entsteht.
Der bekannte Lichtbogen-Metallverdampfer besitzt jedoch so viele Speisequellen, wie selbstverzehrende Kathoden in diesem angeordnet sind, wodurch die bauliche Gestaltung des Verdampfers wesentlich kompliziert wird.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aus verschiedenen Metallen bestehende selbstverzehrende Kathode zu entwickeln, mit welcher eine gleichmäßige Mehrkomponentenbeschichtung ermöglicht und die bauliche Gestaltung des Lichtbogen-Metallverdampfers vereinfacht werden können.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die selbstverzehrende Kathode für einen Lichtbogen-Metallverdampfer aus mehreren Schichten von Metallen mit unterschiedlich großem Kathodenfall ausgeführt ist, die derart angeordnet sind, daß der Kathodenfall von der geometrischen Achse der selbstverzehrenden Kathode zu deren Randpartien geringer wird.
Diese selbstverzehrende Kathode ermöglicht die Erzeugung eines Überzugs, der aus so vielen Komponenten besteht, wie Metallschichten in der selbstverzehrenden Kathode vorhanden sind. Eine derartige selbstverzehrende Kathode funktioniert mit einer Speisequelle und einer Zündelektrode.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert, in welcher eine erfindungsgemäße selbstverzehrende Kathode für einen Lichtbogen-Metallverdampfer schematisch dargestellt ist.
Bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung
Der Lichtbogen-Metallverdampfer enthält eine selbstverzehrende Kathode 1, die in einer als Anode dienenden Vakuumkammer 2 angeordnet ist, und einen Schichtträger 3, auf welchen ein Mehrkomponentenüberzug aufgedampft wird.
Die selbstverzehrende Kathode 1 besteht aus zwei Schichten 4 und 5 von Metallen mit unterschiedlich großem Kathodenfall,
Die Metallschichten 4 und 5 sind miteinander dicht verbunden und derart angeordnet, daß der Kathodenfall von der geometrischen Achse der selbstverzehrenden Kathode 1 zu deren Randpartien hin geringer wird.
Die selbstverzehrende Kathode 1 ist in einem Gehäuse 6 aus unmagnetischem Material angeordnet. Am Gehäuse 6 ist ein Solenoid 7 befestigt.
Die selbstverzehrende Kathode 1 und die Vakuumkammer 2 sind an eine Gleichstromquelle 8 angeschlossen.
Zur Zündung einer Bogenentladung im Lichtbogen-Metallverdampfer ist eine Zündelektrode 9 vorgesehen, die an einem keramischen Steg 10 nahe der Seitenfläche 11 der selbstverzehrenden Kathode 1 angeordnet ist.
Die Zündelektrode 9 und die selbstverzehrende Kathode 1 sind zur Erzeugung einer Impulsentladung zwischen der Zündelektrode 9 und der selbstverzehrenden Kathode 1 an eine Hochspannungsimpulsquelle 12 angeschlossen.
Die Position 13 kennzeichnet das Arbeitsende der selbstverzehrenden Kathode 1.
Die Wirkungsweise des Lichtbogen-Metallverdampfers mit der erfindungsgemäßen selbstverzehrenden Kathode besteht in Folgendem.
Zur Erzeugung der Lichtbogenentladung wird die Gleichstromquelle 8 eingeschaltet.
Vom Solenoid 7 wird ein Magnetfeld induziert, das den Kathodenbrennfleck am Arbeitsende 13 der selbstverzehrenden Kathode 1 hält.
Mit Hilfe der Hochspannungsimpulsquelle 12 werden die Impulsentladung zwischen der Zündelektrode 9 und der Seitenfläche 11 der selbstverzehrenden Kathode 1 erregt und ein
Kathodenbrennfleck erzeugt.
Der Kathodenbrennfleck wandert unter der Wirkung der
magnetischen Feldstärkelinien, welche unter einem spitzen Winkel zur Seitenfläche 11 der selbstverzehrenden Kathode verlaufen, und gelangtauf das Arbeitsende 13 der selbstverzehrenden Kathode 1. Da auf den Kathodenbrennfleck die Größe des Kathodenfalls der Metallschicht 4 und des spitzen Winkels zwischen den magnetischen Feldstärkelinien und der Oberfläche der selbstverzehrenden Schichtenkathode 1 einwirkt, verschiebt sich der Kathodenbrennfleck am Arbeitsende 13 der selbstverzehrenden Schichtenkathode 1 . Die Dauer des Kathodenbrennfleckverbleibs auf jeder Metallschicht 4 und 5 ist gleich groß und hängt von der Stärke und der
Form des Magnetfeldes ab.
Infolge der Verdampfung der selbstverzehrenden Schichtenkathode 1 entsteht ein gleichmäßiger Zweikomponentenüberzug.
Die Prozentzusammensetzung des Überzugs hängt von der Stärke der Metallschichten 4 und 5 ab.

Claims (1)

  1. Anspruch
    Selbstverzehrende Kathode für einen Lichtbogen-Metallverdampfer,
    dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mehreren Schichten (4), (5) von Metallen mit unterschiedlich großem Kathodenfall ausgeführt ist, die derart angeordnet sind, daß der Kathodenfall von der geometrischen Achse der selbstverzehrenden Kathode (1) zu deren Randpartien hin geringer wird.
    530-(PM 88O52-E-6 D-TMy
DE19813152736 1981-02-23 1981-02-23 Selbstverzehrende Kathode f}r einen Lichtbogen-Metallverdampfer Expired DE3152736C2 (de)

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