DE672664C - Verfahren zur Kathodenzerstaeubung mittels zusaetzlich geheizter Kathode - Google Patents

Description

• Verfahren zur Kathodenzerstäubung mittels zusätzlich geheizter Kathode Es ist bekannt, daß bei der Kathodenzerstäubung durch den Glimmstrom auf Glühtemperatur gebrachte Kathoden pro Zeiteinheit mehr Material abstäuben als kalte Kathoden. Dies ist aber nur möglich bei Verwendung von Kathoden mit sehr kleinem Ouerschnitt. Um Kathoden größeren Querschnitts oder anderer Form zu erhitzen, war es naheliegend und ist auch vorgeschlagen worden, durch Widerstandserhitzung oder auch---Hochfrequenzerhitzung die Kathode entsprechend vorzuheizen. Die Praxis hat aber gezeigt, daß durch diese Maßnahme nicht mir keine Steigerung der abgestäubten Menge, sondern sogar das Gegenteil erzielt wurde.
• Die Hochfrequenzerhitzung hat gegenüber der Widerstandserhitzung den Vorteil, daß die Energie von außen ohne Stromzuführungen durch die Gefäßwände der Apparatur zugeführt werden kann. Außerdem ist man, wie z. B. bei der Widerstandserhitzung, nicht an bestimmte Kathodenformen gebunden.
• Nachstehendes Verfahren erzielt bei Anwendung von Hochfrequenzerhitzung eine Erhöhung der von der erhitzten Kathode gegenüber einer kalten Kathode abgestäubten :Menge und zeichnet sich dadurch aus, daß die Rufheizung des Kathodenmaterials durch die Einwirkung von Hochfrequenz erfolgt Lind die Hochfrequenzeinwirkung `unterbro-:hen wird. Durch diese intermittierende Aufheizung wird während der Zerstäubung das die Zerstäubung behindernde elektromagnetische Feld der Hochfrequenz ausgeschaltet, so daß eine normale Zerstäubung an einer vorgeheizten Kathode erfolgen kann, deren abgestäubte Menge in der gleichen Zeit gegenüber derselben Kathode, die nicht vorgeheizt ist, größer ist. Vorteilhaft läßt man. während der Unterbrechungspausen der Hochfrequenzbeheizung die Zerstäubungsspannung einwirken, wobei man an Stelleeiner Gleichspannung zur Zerstäubung der Kathode eine M'echselspannung oder aber vorzugsweise eine gleichgerichtete Wechselspannung verwenden kann. Die gleichzurichtende Wechselspannung kann hierbei vorteilhaft auch von höherer als die übliche technische Frequenz sein. Während der Zerstäubung, die auch ununterbrochen auf die Kathode einwirken kann, läßt man vorteilhaft außerdem ein magnetisches Feld ' so einwirken, daß die abgestäubten Teilchen aufgeladen und gebündelt werden. Dieses Feld kann durch eine Feldsammelspule, vorzugsweise als Ringspule ausgebildet, erzeugt werden. Die Zündung an sich ist dabei nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Um zu verhindern, daß ein Energieentzug aus der Hochfrequenzspule durch die Feldsaminelspule erfolgt, schirmt man letztere durch Verkleiden mit einem nichtmagnetischen Nietall gegen die Hochfrequenzspule ab. Vorteilhaft hat sich auch eine zwischen den Spulen angeordnete Trennwand aus magnetischem Material erwiesen. Bei Anwendung von Eisenblech wird die Trennwand durch Wirbelströmbildung stark erhitzt. Man wählt deshalb solche Materialien, die das Eisen fein unterteilt enthalten, wie z. B. Ferrocart. Die zweckmäßigste Lösung vorgenannter Schwierigkeit einer gegenseitigen Beeinflussung von Hochfrequenz- und Feldsammelspüle hat sich durch. Verwendung ein und derselben Spule für beide Vorgänge ergeben.
• Xan schaltet durch einen Umschalter die Hochfrequenz während der Heizpause ab und legt an dieselbe Spule einen Gleich- oder Wechselstrom solcher Stärke, daß das notwendige magnetische Feld zur-Aufladung und Bündelung der Teilchen erreicht wird. Gleichzeitig finit der Umschaltung der Spule wird die Zerstäubungsspannung angelegt. Die Impulse der Zerstäubungsspannung werden vorteilhaft durch ein gittergesteuertes @`entil gegeben; wobei mehrere gleichgerichtete Halbwellen in der Heizpause als- Gesamtimpuls gegeben werden können. Der die Hochfrequenz erzeugende Generator wird vorzugsweise als Röhrensender ausgebildet, wobei die Hochfrequenzimpulse durch Gittersteuerung gegeben werden können. Zweckmäßig wird die Aufeinanderfolge von Heiz-und Zerstäubungsimptilsen durch Schaltwalzen, die gemeinsam angetrieben «-erden, gegeben und geregelt. Werden die Heizimpulse durch Gittersteuerung eines Röhrensenders und die Zerstäubungsimpulse durch Gittersteuerung eines Ventils gegeben, so kann durch Mittel; wie gekoppelte Schwingkreise oder Kondensatorentladungskreise, deren Zeitkonstante veränderlich sein kann, jede gewünschte Folge und Aufteilung der Impulse automatisch und regelbar vorgenommen werden. Dabei ist es zweckmäßig, die Heizimpulse gegenüber den Zerstäubungsimpulsen kurz zu halten, da während der Heizung weniger als in der Heizpause abgestäubt wird.
• Die Erfindung- betrifft ferner eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens, die ausgezeichnet ist durch eine Kathodenzerstäubungsvorrichtung, bestehend aus einem Zerstäuber und einer mit diesem trennbar verbundenen Bestäubungskammer zur Aufnahme des zu behandelnden Gutes, einer durch eine Hochfrequenzspule heizbaren Kathode, einer Anode sowie einer Feldsammelspule für die Sammlung der abgestäubten Teilchen und :llagnetfelderil zum Steuern des Teilchenstromes sowie einer Zerstäubungsspannungsquelle und einer Hochfrequenzheizung.
• Die Erfindung besteht ferner aus einem Röhrensender als Hochfrequenzgenerator in Verbindung mit einer Gleichrichteranordnung für die Zerstäubungsspannung und Steuerorgan, wie Röhren, Steuertransformatoren, Schaltwalzen u: cl-l.
• . In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung, die zur Ausübung des beanspruchten Verfahrens dient, schematisch veranschaulicht, und zwar zeigt die Fig. r die Gegamtanlage im Schnitt, Fig. 2 einen Teil einer Schaltwälzensteuerung, Fig.3 eine andere Schaltwalzensteuerung. In der Fig. i ist i das Zerstäubergefäß, welches aus einer Zerstäuberkammer 2 und einer Bestäubungskammer3, die mittels eines Schliffes 4 -lösbar verbunden sind, besteht.
• ist die Kathode, die aus dein zu zerstäubenden Material, z. B. Metallen oder Legierungen oder auch Nichtmetallen oder Metalloiden, besteht. 6 ist die Anode, die in einer Führung 7 gegenüber der Kathode verstellbar angeordnet ist. 8 ist eine Hochfrequenzspule zur Erhitzung der Kathode 5. Die Hochfrequenzspule kann vorteilhaft als Kühlsehlange ausgebildet werden. 9 ist eine Abschirmplatte z. B. aus Ferrocart. io ist eine Feldspule zur Sammlung der äbgestäubten:Teilchen 11. 12 und 13 sind Elektromagnete, die zur Steuerung des- gesammelten Teilchenstromes i1 dienen. 14. ist der zu bestäubende Gegenstand, auf dem der Teilchenstrom die Schicht 15 erzeugt. An den Gegenstand 1.4 kann mittels der Stromzuführung 16 eine Hilfsspannung gelegt werden, die gleich oder geringer als die Spannung an der Ringelelektrode sein kann. 17 ist ein Anschlußstutzen, der zur Vakuumpumpe führt, und 1S ist ein Anschluß, der zur Zuleitung eines Füllgases dient. i9 ist eine Tür in der-Behandlungskammer.
• Die Kathode 5 erhält ihre Zerstäubungsspannung über das Steuerrohr 2o, welches von einer Gleichrichteranordnung, bestehend aus einem Transformator ai und zwei Gleichrichterröhren 2z und 23, über zwei parallel geschaltete Kondensatoren 2.4 und 25 und eine Drossel 26 gespeist wird, während der andere Pol der Gleichrichteranordnung finit der Anode 6 in Verbindung steht. 'Der Kondensator 24 dient als Ladekondensator und der Kondensator 25 und die Selbstinduktion 26 als Siebmittel. Die zur Heizung der Kathode dienende Hochfrequenzspule erhält ihren Strom von einem Sender, der gleichfalls von der Gleichrichteranordnung gespeist wird. Der Sender setzt sich zusammen aus einem Steuertransformator 27; der mit einem Parallelwiderstand 28 verbunden ist, und einem Kondensator 29. Der Sender besteht ferner aus einem Resonanzkondensator 3o, einem Anpassungs- und Rückkoppelungstransformator3i, einem eine Selbstinduktion und einen Kondensator enthaltenden Gitterabstimnlkreis 32, einem Gitterwiderstand 33, einem Anodenkondensator 34, einer Anodendrossel 35 und einer Senderöhre 36. Der Resonanzkondensator 30 kann dabei über eine Stromquelle 37 mittels eines Schalters 38 kurzgeschlossen werden, so daß in diesem Falle die Hochfrequenzspule 8 gleichzeitig an Stelle der Feldsammelspule lo lnit als Feldsammelspule verwendet werden kann. Der Schalter 38 wird dann wechselweise geöffnet und geschlossen. Die Anode 6 steht über eine Stromverzweigung 39 mit der Anodendrossel 35 einerseits und lnit dem Gleichrichtertransformator 2i andererseits in Verbindung.
• Die Fig. 2 stellt eine Schaltwalzensteuerullg 40 dar, die an Stelle der Stromverzweigung 39 der Fig. i tritt und die eine unmittelbare mechanische Steuerung gestattet.
• Die Fig. 3 stellt eine andere Schaltwalzensteuerung 41 in Verbindung mit einer Steuerspannungsquelle .42 dar, die an Stelle des Transformators 297 der Fig. i tritt. Durch diese Anordnung ist eine mittelbare mechanische Steuerung möglich.
• Die Aufheizung des .Kathodenmaterials mittels normalen unterbrochenen Wechselstromes ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Kathodenzerstäubung mittels durch Hochfrequenz zusätzlich beheizter Kathoden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzaufheizung mit Unterbrechungen erfolgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Zerstäubungsspannung eine Gleich- oder Wechselspannung, vorzugsweise aber eine gleichgerichtete Wechselspannung zur Anwendung kommt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichzurichtende Wechselspannung von höherer als die übliche technische Frequenz ist. q..
4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während der Unterbrechungspausen der Hochfrequenzbeheizung die Zerstäubungsspamlung einwirkt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis .I, dadurch gekennzeichnet, daß durch Andendung von -Magnetfeldern die abgestäubten Teilchen geladen, gebündelt und gesteuert werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch :2 bis .M, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse der Zerstäubungsspannung durch ein gittergesteuertes Ventil gegeben werden.
7. 7. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der die Hochfrequenz erzeugende Generator als Röhrensender ausgebildet ist und die Hochfrequenzimpulse durch Gittersteuerung der Senderöhren gegeben werden. B.
8. Verfahren nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiz-und Zerstäubungsimpulse durch Schaltwalzen, die gemeinsam angetrieben werden, gegeben und geregelt werden.
9. 9. Verfahren nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiz-und Zerstäubungsimpulse selbsttätig und in gewünschter Zeitfolge durch Ilittel, wie gekoppelte Schwingkreise oder Kondensatorentladungskreise, deren Zeitkonstante veränderlich sein kann, gegeben werden. io.
10. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i bis 9, gekennzeichnet durch eine Kathodenzerstäubungseinrichtung, bestehend aus einem Zerstäuber und einer mit diesem trennbar verbundenen Bestäubungskarntller zurAufnahme des zu behandelnden Gutes, einer durch eine Hochfrequenzspule heizbaren Kathode, einer Anode sowie einer Feldsammelspule für die Sammlung der abgestäubten Teilchen und Magnetfeldern zum Steuern des Teilchenstromes, sowie einer Zerstäubungsspannungsquelle und einer Hochfrequenzquelle und -Mitteln zur Steuerung der Zerstäubungsspannung und der Hochfrequenzheizung. i i.
11. Vorrichtung nach Anspruch io, gekennzeichnet durch einen Röhrensender als Hochfrequenzgenerator inVerbindung mit einer Gleichrichteranordnung für die Zerstäubungsspannung und Steuerorganen, wie Röhren, Steuertransformatoren, Schaltwalzen u. dgl.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch io, gekennzeichnet durch eine Hochfrequenzspule, die gleichzeitig als. Feldsammelspule dient.