JPH0641727A - 物質の真空蒸発方法および装置、プラズマアーク点火方法、およびこれらの方法の応用 - Google Patents
物質の真空蒸発方法および装置、プラズマアーク点火方法、およびこれらの方法の応用Info
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- JPH0641727A JPH0641727A JP3036229A JP3622991A JPH0641727A JP H0641727 A JPH0641727 A JP H0641727A JP 3036229 A JP3036229 A JP 3036229A JP 3622991 A JP3622991 A JP 3622991A JP H0641727 A JPH0641727 A JP H0641727A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 少なくともターゲット表面に、蒸発させるべ
き高融点物質を有するターゲットに、この物質を蒸発さ
せるアークを点火し、安定化し、かつ誘導することを目
的とする。 【構成】 ターゲット表面に、局部的な蒸気雲または溶
融させた物質の小点を生成する電子銃またはレーザーを
備え、これによってアークの小点を点火し、かつ誘導す
るように構成する。
き高融点物質を有するターゲットに、この物質を蒸発さ
せるアークを点火し、安定化し、かつ誘導することを目
的とする。 【構成】 ターゲット表面に、局部的な蒸気雲または溶
融させた物質の小点を生成する電子銃またはレーザーを
備え、これによってアークの小点を点火し、かつ誘導す
るように構成する。
Description
【０００１】本発明は、ターゲット表面の少なくとも一
部分に蒸発させるべき物質を有するターゲットを使用
し、アーク電流の実質的な部分が主としてターゲット表
面の小点を通して流れる領域において、アーク放電を行
って、物質を真空中で蒸発させる装置、および物質を蒸
発させるアークの点火装置、および請求項８記載の広い
概念にもとづく方法、およびアークの点火方法、および
基材を蒸発させる装置と方法を応用してプラズマアーク
により基材に被覆を形成するプラズマアーク装置に関す
る。
部分に蒸発させるべき物質を有するターゲットを使用
し、アーク電流の実質的な部分が主としてターゲット表
面の小点を通して流れる領域において、アーク放電を行
って、物質を真空中で蒸発させる装置、および物質を蒸
発させるアークの点火装置、および請求項８記載の広い
概念にもとづく方法、およびアークの点火方法、および
基材を蒸発させる装置と方法を応用してプラズマアーク
により基材に被覆を形成するプラズマアーク装置に関す
る。
【０００２】相対的に融点の高い物質を、電気アークに
より真空中で蒸発させた物質を沈着させて被覆する方法
および装置は周知であり、すでに多様な記述がある。
より真空中で蒸発させた物質を沈着させて被覆する方法
および装置は周知であり、すでに多様な記述がある。
【０００３】ドイツ公開特許出願21 36 532 によれば、
包囲する形の陽極と、冷却床に設けた陰極との間に電気
アークを発生させる。陰極はその表面に蒸発させるべき
金属を有する。陰極に遮蔽体を被せて、陰極に生じた陰
極の小点が蒸発面から横に飛び散ることを防止する。こ
の装置の問題は、誘導されないで偶発的に迷走する陰極
の小点によって、陰極表面が不均一に削られ、これに加
えて局部的な加熱によって常に飛び散って、被覆層の形
成を妨げることである。また米国特許36 25 848 に記載
する同様な装置は、蒸発させるべき被覆物質からなる陰
極を有する。この装置はドイツ公開特許出願21 36 532
の装置と基本的に同様な欠点を示す。
包囲する形の陽極と、冷却床に設けた陰極との間に電気
アークを発生させる。陰極はその表面に蒸発させるべき
金属を有する。陰極に遮蔽体を被せて、陰極に生じた陰
極の小点が蒸発面から横に飛び散ることを防止する。こ
の装置の問題は、誘導されないで偶発的に迷走する陰極
の小点によって、陰極表面が不均一に削られ、これに加
えて局部的な加熱によって常に飛び散って、被覆層の形
成を妨げることである。また米国特許36 25 848 に記載
する同様な装置は、蒸発させるべき被覆物質からなる陰
極を有する。この装置はドイツ公開特許出願21 36 532
の装置と基本的に同様な欠点を示す。
【０００４】米国特許4 556 471 の装置は、磁場による
か、または永久磁石を使用して、アークの「運動」に影
響を与えて、陰極表面すなわちいわゆるターゲットを極
めて均一に削ることを探究した。陰極は、真空室に対し
て分離して付加的に設けられている。しかし陰極上のア
ークの小点は、原則として誘導されないで偶発的に運動
するので、前述の欠点は部分的にしか解消されないで、
前述のように飛び散ることが残る。米国特許4 620 913
の装置は、特殊な陽極装置を使用して、陰極の小点が飛
び去ることを防止しようとする。ドイツ公開特許出願35
28 677 の装置は、光アーク制限手段を設け、ここでは
磁場源を付加的に設けて、アークの小点の陰極上の運動
を制御して、誘導することを目的とする。磁場が脈動す
るので、小点は分極されて、磁場の方向または反対方向
に運動する。ここでは「方向的に」制御するだけであ
り、小点の本来の誘導には関与しないので、局部的に過
熱したり、飛び散る危険性を多少は減らせるが完全に解
消することができない。この型の系を満足に実現するこ
とは成功していない。
か、または永久磁石を使用して、アークの「運動」に影
響を与えて、陰極表面すなわちいわゆるターゲットを極
めて均一に削ることを探究した。陰極は、真空室に対し
て分離して付加的に設けられている。しかし陰極上のア
ークの小点は、原則として誘導されないで偶発的に運動
するので、前述の欠点は部分的にしか解消されないで、
前述のように飛び散ることが残る。米国特許4 620 913
の装置は、特殊な陽極装置を使用して、陰極の小点が飛
び去ることを防止しようとする。ドイツ公開特許出願35
28 677 の装置は、光アーク制限手段を設け、ここでは
磁場源を付加的に設けて、アークの小点の陰極上の運動
を制御して、誘導することを目的とする。磁場が脈動す
るので、小点は分極されて、磁場の方向または反対方向
に運動する。ここでは「方向的に」制御するだけであ
り、小点の本来の誘導には関与しないので、局部的に過
熱したり、飛び散る危険性を多少は減らせるが完全に解
消することができない。この型の系を満足に実現するこ
とは成功していない。
【０００５】ドイツ公開特許出願33 45 493 も、陰極に
制限リングを設けて、アークの光点が迷走し去ることを
防止しようとするが、光点の偶発的な運動を制御するこ
とができない。またドイツ特許33 45 442 も、透磁性物
質の制限リングを設けることを特許請求している。
制限リングを設けて、アークの光点が迷走し去ることを
防止しようとするが、光点の偶発的な運動を制御するこ
とができない。またドイツ特許33 45 442 も、透磁性物
質の制限リングを設けることを特許請求している。
【０００６】ドイツ特許31 52 131 は、真空室内に、い
わゆるソレノイドによって磁場を形成する。この磁場に
よって陰極線の火点は運動を開始する。さらに点火衝撃
発生器を設けて、陰極線の光点を連続的に点火し、磁場
によって前面に向けて運動させる。しかし陰極の小点は
固有のようには制御されないで、その運動は付属発生器
から陰極表面に沿って前方方向に向って開始されるだけ
である。
わゆるソレノイドによって磁場を形成する。この磁場に
よって陰極線の火点は運動を開始する。さらに点火衝撃
発生器を設けて、陰極線の光点を連続的に点火し、磁場
によって前面に向けて運動させる。しかし陰極の小点は
固有のようには制御されないで、その運動は付属発生器
から陰極表面に沿って前方方向に向って開始されるだけ
である。
【０００７】スイス特許657 242 は、プラズマ中で発生
して飛び散るマクロな小点を如何に分離するかを記載す
る。いわゆるプラズマ導体、および集光ソレノイドに接
続され、共軸的に配置された電磁石を設ける。これによ
って特殊な磁場を発生して、プラズマ線を曲げ、プラズ
マ線に含まれるマクロな小点をプラズマ導体から追い出
す。しかしプラズマ線を曲げることは、物質の大きな損
失を伴なう。この曲げる装置は、基材よりも遙かに多く
被覆されるので、常に浄化することが必要であるばかり
でなく、費用および作業が増大する。これに対応して、
フランス公開特許出願2524 254が公開されている。ドイ
ツ特許32 34 100 は、原理的に上記２つの特許の内容に
関連するものであって、材料片を均一に被覆する。しか
しこれらは陰極表面の小点の誘導には僅かしか関与しな
い。
して飛び散るマクロな小点を如何に分離するかを記載す
る。いわゆるプラズマ導体、および集光ソレノイドに接
続され、共軸的に配置された電磁石を設ける。これによ
って特殊な磁場を発生して、プラズマ線を曲げ、プラズ
マ線に含まれるマクロな小点をプラズマ導体から追い出
す。しかしプラズマ線を曲げることは、物質の大きな損
失を伴なう。この曲げる装置は、基材よりも遙かに多く
被覆されるので、常に浄化することが必要であるばかり
でなく、費用および作業が増大する。これに対応して、
フランス公開特許出願2524 254が公開されている。ドイ
ツ特許32 34 100 は、原理的に上記２つの特許の内容に
関連するものであって、材料片を均一に被覆する。しか
しこれらは陰極表面の小点の誘導には僅かしか関与しな
い。
【０００８】ドイツ公開特許出願37 31 127 では、アー
クが脈動的に動作する。すなわち物質の温度を１つの上
限温度と比較して、この上限を超えるとアークは中断す
る。これによって陰極表面の局部的過熱を防ぐのである
が、飛び散って発生するマクロな小点が、磁場および遮
蔽板を設けることによって曲げられる、すなわち脈動に
よる解決は極めて不十分である。しかも磁場と隔壁によ
る遮蔽は、監視費用が極めて大きく、かつ被覆速度に大
きく影響するから、経済的でない。この記載の方法は、
特に装飾的な被覆に適するが、工業的な被覆には適しな
い。
クが脈動的に動作する。すなわち物質の温度を１つの上
限温度と比較して、この上限を超えるとアークは中断す
る。これによって陰極表面の局部的過熱を防ぐのである
が、飛び散って発生するマクロな小点が、磁場および遮
蔽板を設けることによって曲げられる、すなわち脈動に
よる解決は極めて不十分である。しかも磁場と隔壁によ
る遮蔽は、監視費用が極めて大きく、かつ被覆速度に大
きく影響するから、経済的でない。この記載の方法は、
特に装飾的な被覆に適するが、工業的な被覆には適しな
い。
【０００９】米国特許4 673 477 は、陰極の小点を永久
磁石によって誘導する。陽極はリング状に形成され、陰
極はリングの平面に対して平行する円板として作られて
いる。陰極の後に磁石を設け、これで陰極表面の陰極の
小点を運動させる。この装置によって、マクロな小点が
飛び散ることを減少させることができるが、装置の構造
が複雑になる。
磁石によって誘導する。陽極はリング状に形成され、陰
極はリングの平面に対して平行する円板として作られて
いる。陰極の後に磁石を設け、これで陰極表面の陰極の
小点を運動させる。この装置によって、マクロな小点が
飛び散ることを減少させることができるが、装置の構造
が複雑になる。
【００１０】欧州公開特許出願0 284 145 は、陽極がリ
ング状であり、陰極はリングの平面に平行する円筒であ
り、円筒はその軸の周りで回転することができる。陰極
の小点の迷走を防止するために、磁石を陰極円筒のなか
で移動できるように設ける。円筒の回転と磁石の移動と
によって、陰極表面の陰極の小点を誘導して、マクロな
小点が飛び散ることを防止する。この装置は、構造が極
めて複雑であるので、極めて実際的と言うことはできな
い。
ング状であり、陰極はリングの平面に平行する円筒であ
り、円筒はその軸の周りで回転することができる。陰極
の小点の迷走を防止するために、磁石を陰極円筒のなか
で移動できるように設ける。円筒の回転と磁石の移動と
によって、陰極表面の陰極の小点を誘導して、マクロな
小点が飛び散ることを防止する。この装置は、構造が極
めて複雑であるので、極めて実際的と言うことはできな
い。
【００１１】前記２つの場合に、陰極からマクロな小点
が飛び散ることを減少されることは、陰極材料に大きく
依存し、実際に有利な材料としては、たとえばチタンが
あるが、これは何所にでもある材料ではない。
が飛び散ることを減少されることは、陰極材料に大きく
依存し、実際に有利な材料としては、たとえばチタンが
あるが、これは何所にでもある材料ではない。
【００１２】本発明の課題は、火花またはアークの小点
を安定化して制御し、被覆物質の蒸発を開始させる方法
および装置を提供し、これによって火花または小点が制
御されず、かつ誘導されないときに現れる前記の欠点を
克服することである。そのためには、装置の構造および
方法をできるだけ単純として、既存の装置に付加するだ
けでもよいものとする。
を安定化して制御し、被覆物質の蒸発を開始させる方法
および装置を提供し、これによって火花または小点が制
御されず、かつ誘導されないときに現れる前記の欠点を
克服することである。そのためには、装置の構造および
方法をできるだけ単純として、既存の装置に付加するだ
けでもよいものとする。
【００１３】上記課題は、本発明の少なくとも１つの請
求項、特に請求項１の装置、および少なくとも１つの請
求項、特に請求項８の方法を用いて、解決することがで
きる。
求項、特に請求項１の装置、および少なくとも１つの請
求項、特に請求項８の方法を用いて、解決することがで
きる。
【００１４】またターゲット表面の少なくとも一部分に
蒸発させるべき物質を有するターゲットを使用し、ター
ゲットが火花またはアークの陰極として接続されている
領域においてアーク電流の実質的な部分が主としてター
ゲット表面の小点を通して流れるアーク放電を行い、ア
ークによって物質を真空中で蒸発させる装置であって、
ターゲット表面に局部的な蒸気雲を生成する電子銃
（５）またはレーザーと、電子線またはレーザー線をタ
ーゲット表面の上方に誘導する手段とを付加的に有し、
これによってアークの脚点を安定化し、かつ誘導できる
ことを特徴とする装置を提案する。
蒸発させるべき物質を有するターゲットを使用し、ター
ゲットが火花またはアークの陰極として接続されている
領域においてアーク電流の実質的な部分が主としてター
ゲット表面の小点を通して流れるアーク放電を行い、ア
ークによって物質を真空中で蒸発させる装置であって、
ターゲット表面に局部的な蒸気雲を生成する電子銃
（５）またはレーザーと、電子線またはレーザー線をタ
ーゲット表面の上方に誘導する手段とを付加的に有し、
これによってアークの脚点を安定化し、かつ誘導できる
ことを特徴とする装置を提案する。
【００１５】ターゲットについては、特に火花またはア
ークの陰極が問題となる。
ークの陰極が問題となる。
【００１６】レーザー、または電子線発生器は、特に電
子線またはレーザー線をターゲット表面に誘導できるよ
うに構成する。これには、たとえば、レーザーの対物レ
ンズを運動可能に設けたり、さらに光点の運動を変える
ことができる鏡を設けることができる。同時に電子線ま
たはレーザー線の誘導とともに、電子線またはレーザー
線によって生じたターゲット表面の局部的な蒸気雲によ
って陰極表面のアークの小点を誘導する。またターゲッ
トを運動可能に設けることもできる。
子線またはレーザー線をターゲット表面に誘導できるよ
うに構成する。これには、たとえば、レーザーの対物レ
ンズを運動可能に設けたり、さらに光点の運動を変える
ことができる鏡を設けることができる。同時に電子線ま
たはレーザー線の誘導とともに、電子線またはレーザー
線によって生じたターゲット表面の局部的な蒸気雲によ
って陰極表面のアークの小点を誘導する。またターゲッ
トを運動可能に設けることもできる。
【００１７】さらに大きな問題は、この技術に使用され
る多様な真空蒸発の装置または方法に共通であるが、火
花またはアークの点火である。ドイツ公開特許出願34 1
3 728 は、アークを点火するのに接触棒すなわちアーク
点火棒を提案する。これは一方は陰極表面に接触し、他
方はアーク発生用電源に接続していて、陰極表面から離
れている。点火棒を陰極表面で操作するには閉じた回路
路差を使用する。点火棒を離すと導線から陰極にアーク
が飛ぶ。このアークは直ちに陽極に飛んで点火する。こ
のドイツ公開特許出願34 13 728 に記載する、陰極表面
にアーク導体を近づけたり離したりする空気圧制御装置
は、構造が複雑であって、明かに煩雑である。
る多様な真空蒸発の装置または方法に共通であるが、火
花またはアークの点火である。ドイツ公開特許出願34 1
3 728 は、アークを点火するのに接触棒すなわちアーク
点火棒を提案する。これは一方は陰極表面に接触し、他
方はアーク発生用電源に接続していて、陰極表面から離
れている。点火棒を陰極表面で操作するには閉じた回路
路差を使用する。点火棒を離すと導線から陰極にアーク
が飛ぶ。このアークは直ちに陽極に飛んで点火する。こ
のドイツ公開特許出願34 13 728 に記載する、陰極表面
にアーク導体を近づけたり離したりする空気圧制御装置
は、構造が複雑であって、明かに煩雑である。
【００１８】欧州公開特許出願0 211 413 はリング状の
点火装置を記載し、これは陰極の周りに設けられてい
る。点火リングの内縁とターゲット表面との間に隙間が
あって、たとえば窒化チタンからなる薄膜で接続されて
閉回路を形成する。点火するときは、この薄膜が部分的
に蒸発して、イオン化した物質が陽極から陰極に向かっ
てアークを飛ばすことができる。これに続く基材の被覆
工程において、薄膜を再び調製する。
点火装置を記載し、これは陰極の周りに設けられてい
る。点火リングの内縁とターゲット表面との間に隙間が
あって、たとえば窒化チタンからなる薄膜で接続されて
閉回路を形成する。点火するときは、この薄膜が部分的
に蒸発して、イオン化した物質が陽極から陰極に向かっ
てアークを飛ばすことができる。これに続く基材の被覆
工程において、薄膜を再び調製する。
【００１９】この構造も複雑であり、特に薄膜を何時も
蒸発させ、再び沈着させる工程は極めて煩雑である。
蒸発させ、再び沈着させる工程は極めて煩雑である。
【００２０】ドイツ公開特許出願35 16 598 はアークを
機械的に点火する。これはヒダ付きカバーに入れたレバ
ーを使用する。この構造はドイツ公開特許出願34 13 72
8 の構造を思い出すように、複雑であって煩雑である。
機械的に点火する。これはヒダ付きカバーに入れたレバ
ーを使用する。この構造はドイツ公開特許出願34 13 72
8 の構造を思い出すように、複雑であって煩雑である。
【００２１】米国特許4 612 477 は、いわゆるトリガ電
極を使用して電気的にアークを点火することに成功し
た。これは火花橋渡し接続により、トリガ電極と陰極と
を所定の時間間隔で接続する。この方法は電圧を断続さ
せて、陰極と陽極との間にアークを点火する。特に接続
の形成は極めて複雑である。
極を使用して電気的にアークを点火することに成功し
た。これは火花橋渡し接続により、トリガ電極と陰極と
を所定の時間間隔で接続する。この方法は電圧を断続さ
せて、陰極と陽極との間にアークを点火する。特に接続
の形成は極めて複雑である。
【００２２】これと同様に、米国特許4 673 477 は、同
様に電気的な高電圧点火装置を使用して、火花の点火に
成功した。この装置も複雑であって、２つの放電を分離
することがしばしば困難であった。
様に電気的な高電圧点火装置を使用して、火花の点火に
成功した。この装置も複雑であって、２つの放電を分離
することがしばしば困難であった。
【００２３】このようなわけで、本発明は、他の課題と
して、火花またはアークの点火を、簡単で、できるだけ
煩雑でないように行うことができる方法および装置を提
案する。
して、火花またはアークの点火を、簡単で、できるだけ
煩雑でないように行うことができる方法および装置を提
案する。
【００２４】上記課題は、請求項５記載の装置によって
解決することができる。
解決することができる。
【００２５】通常の電子線−蒸発源または適当のレーザ
ー線を使用して、火花または蒸発させるアークを点火す
る装置を提案する。これは火花源の電極として接続され
たターゲット表面を、電子線またはレーザー線によって
局部的に、または全表面を溶融させるか、あるいはター
ゲット表面の小さな領域の上方に蒸気雲を形成し、蒸発
させた物質を電子線またはレーザー線で衝撃イオン化し
て蒸気を部分的にイオン化する。これは火花またはアー
クの２つ電極間に無効運転電圧を印加することによっ
て、十分に火花を点火することができる。
ー線を使用して、火花または蒸発させるアークを点火す
る装置を提案する。これは火花源の電極として接続され
たターゲット表面を、電子線またはレーザー線によって
局部的に、または全表面を溶融させるか、あるいはター
ゲット表面の小さな領域の上方に蒸気雲を形成し、蒸発
させた物質を電子線またはレーザー線で衝撃イオン化し
て蒸気を部分的にイオン化する。これは火花またはアー
クの２つ電極間に無効運転電圧を印加することによっ
て、十分に火花を点火することができる。
【００２６】本発明の他の特徴は、請求項６および７に
記載する。
記載する。
【００２７】真空中のターゲットからアークによって物
質を蒸発させる方法を提案する、ここではターゲットは
少なくとも表面が蒸発させるべき物質によって被覆され
ており、アーク放電の部分として接続されている。かつ
アーク電流は実質的な部分が少なくとも小点によってタ
ーゲット表面に流れ、電子線またはレーザー線によって
ターゲット表面に局部的な蒸気雲を形成し、アークまた
は火花の脚点がこの蒸気雲のなかで安定化してこれによ
って誘導される。このときターゲット表面の蒸気雲の下
に凹みを生ずる。
質を蒸発させる方法を提案する、ここではターゲットは
少なくとも表面が蒸発させるべき物質によって被覆され
ており、アーク放電の部分として接続されている。かつ
アーク電流は実質的な部分が少なくとも小点によってタ
ーゲット表面に流れ、電子線またはレーザー線によって
ターゲット表面に局部的な蒸気雲を形成し、アークまた
は火花の脚点がこの蒸気雲のなかで安定化してこれによ
って誘導される。このときターゲット表面の蒸気雲の下
に凹みを生ずる。
【００２８】電子線またはレーザー線は、特にターゲッ
ト表面に誘導されるので、アークまたは火花の脚点をタ
ーゲット表面に誘導する。電子線またはレーザー線の誘
導は、所定のモデルに従って自明のように行い、誘導さ
れた火花またはアークの光点は、ターゲット表面を均一
に削ることができる。
ト表面に誘導されるので、アークまたは火花の脚点をタ
ーゲット表面に誘導する。電子線またはレーザー線の誘
導は、所定のモデルに従って自明のように行い、誘導さ
れた火花またはアークの光点は、ターゲット表面を均一
に削ることができる。
【００２９】本発明の方法は、特に時間的平均におい
て、アーク放電の動作出力が、電子線またはレーザー線
の動作出力より大きいので、ターゲット表面における物
質の蒸発は大部分がアーク放電によっておきる。
て、アーク放電の動作出力が、電子線またはレーザー線
の動作出力より大きいので、ターゲット表面における物
質の蒸発は大部分がアーク放電によっておきる。
【００３０】電子線またはレーザー線のエネルギ密度
は、特に放電電圧が約10〜15Ｖのときに放電電流を30Ａ
より大きくすることができるように調整する。
は、特に放電電圧が約10〜15Ｖのときに放電電流を30Ａ
より大きくすることができるように調整する。
【００３１】さらにターゲット上方の蒸発空間は、希ガ
ス、酸素、窒素、気体状の炭化水素化合物、気体状の有
機金属化合物、または気体状のほう素含有化合物の希薄
雰囲気とする。
ス、酸素、窒素、気体状の炭化水素化合物、気体状の有
機金属化合物、または気体状のほう素含有化合物の希薄
雰囲気とする。
【００３２】ターゲット表面を溶融し易い物質で被覆す
る場合は、電子線またはレーザー線は特に焦点がボケ
て、アーク放電のアークの脚点の周りに漏斗状の凹みを
絶えず生じ、これによって常に溶融したターゲット物質
が流れ込み、アークは誘導なしに安定化する。
る場合は、電子線またはレーザー線は特に焦点がボケ
て、アーク放電のアークの脚点の周りに漏斗状の凹みを
絶えず生じ、これによって常に溶融したターゲット物質
が流れ込み、アークは誘導なしに安定化する。
【００３３】なお特に述べておくことは、電子線または
レーザー線の焦点の運動が迅速におきるので、特に陰極
の脚点において、アーク放電の脚点の固有の運動が抑制
される。
レーザー線の焦点の運動が迅速におきるので、特に陰極
の脚点において、アーク放電の脚点の固有の運動が抑制
される。
【００３４】本発明の上記装置は、基材の表面を被覆す
るプラズマアーク装置への応用に特に適している。
るプラズマアーク装置への応用に特に適している。
【００３５】本発明の方法は、また電子線またはレーザ
ー線によってターゲットを蒸発させるアークの点火にも
適している。これに対応する発明の方法は、請求項13〜
15の記載によって特徴を明かにする。
ー線によってターゲットを蒸発させるアークの点火にも
適している。これに対応する発明の方法は、請求項13〜
15の記載によって特徴を明かにする。
【００３６】また上記方法は、高真空中でのプラズマア
ークによる基材の蒸発にも適している。
ークによる基材の蒸発にも適している。
【００３７】本発明の方法は、特に光学的に応用される
酸化物、窒化物、酸化窒化物、ほう化物、炭化物、また
はふっ化物からなる被覆物を、周期律表第２ａ，３ａ，
３ｂ，４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ族の元素またはこ
れに対応する元素の化合物を対応する反応雰囲気中で蒸
発させることにより、製造するのに適する。
酸化物、窒化物、酸化窒化物、ほう化物、炭化物、また
はふっ化物からなる被覆物を、周期律表第２ａ，３ａ，
３ｂ，４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ族の元素またはこ
れに対応する元素の化合物を対応する反応雰囲気中で蒸
発させることにより、製造するのに適する。
【００３８】さて本発明を、添付図面および特殊な実施
例を参照して、さらに詳細に説明する。図１は火花放電
装置および電子銃を備えた高真空装置を示す。図２は実
施例４および５に適した本発明の装置の原理図を示す。
例を参照して、さらに詳細に説明する。図１は火花放電
装置および電子銃を備えた高真空装置を示す。図２は実
施例４および５に適した本発明の装置の原理図を示す。
【００３９】真空装置９は、これを排気するための真空
ポンプへの開口を有し、通常の電子銃６を設ける。これ
は水冷管７，８によって冷却される。電子銃６の配置
は、電子銃が放出する電子線が、電磁石５の極片を通し
て導かれ、装置の底から絶縁された絶縁体４に設けられ
ている回転するターゲット１に現れるように配置されて
おり、このターゲット１も水冷管２，３によって冷却さ
れる。
ポンプへの開口を有し、通常の電子銃６を設ける。これ
は水冷管７，８によって冷却される。電子銃６の配置
は、電子銃が放出する電子線が、電磁石５の極片を通し
て導かれ、装置の底から絶縁された絶縁体４に設けられ
ている回転するターゲット１に現れるように配置されて
おり、このターゲット１も水冷管２，３によって冷却さ
れる。
【００４０】ターゲット１は、また火花放電の陰極とし
ても作用する。この火花放電装置は、水冷管14によって
冷却される陽極12を有し、これは絶縁体13の上方にあっ
て高真空装置から絶縁されている。ここに例示する本発
明の装置は、30×10cmの広がりを有する陽極12を有し、
これはターゲット１から約10cm離れて設けられている。
ても作用する。この火花放電装置は、水冷管14によって
冷却される陽極12を有し、これは絶縁体13の上方にあっ
て高真空装置から絶縁されている。ここに例示する本発
明の装置は、30×10cmの広がりを有する陽極12を有し、
これはターゲット１から約10cm離れて設けられている。
【００４１】中間床11は、ガス導入管16から反応ガスま
たは希ガスを導入する場合に、圧力段として作用して、
供給室21の圧力は電子銃に許容される最高圧力より高く
なる。配電装置15は火花電流の電源を象徴しており、こ
れはたとえば大電流発生器である。被覆すべき対象物た
とえば光学的基材は、回転する基材支持体17に固着す
る。この支持体は絶縁体18によって、高真空装置から絶
縁する。回転軸19は水冷する。基材支持体17は電源20に
よって、陰極に対して負の電圧とすることができる。
たは希ガスを導入する場合に、圧力段として作用して、
供給室21の圧力は電子銃に許容される最高圧力より高く
なる。配電装置15は火花電流の電源を象徴しており、こ
れはたとえば大電流発生器である。被覆すべき対象物た
とえば光学的基材は、回転する基材支持体17に固着す
る。この支持体は絶縁体18によって、高真空装置から絶
縁する。回転軸19は水冷する。基材支持体17は電源20に
よって、陰極に対して負の電圧とすることができる。
【００４２】さて、高真空装置９を動作させる場合は、
電子銃および電磁石５の磁極によって電子線をターゲッ
ト１の表面に誘導する。これによってターゲット表面に
蒸発させるべき物質の小点が溶融して、その一部分が蒸
発する。蒸発した物質は電子線の電子が衝突してイオン
化し、気体は部分的にイオン化する。このイオン化は、
２つの火花電極の間、すなわちターゲット１と陽極12と
の間の無効運転電圧の装置を通して火花を点火させるの
に十分である。この飛びこえる光花すなわちアークは、
ターゲット表面でさきに溶融した小点に飛ぶ。
電子銃および電磁石５の磁極によって電子線をターゲッ
ト１の表面に誘導する。これによってターゲット表面に
蒸発させるべき物質の小点が溶融して、その一部分が蒸
発する。蒸発した物質は電子線の電子が衝突してイオン
化し、気体は部分的にイオン化する。このイオン化は、
２つの火花電極の間、すなわちターゲット１と陽極12と
の間の無効運転電圧の装置を通して火花を点火させるの
に十分である。この飛びこえる光花すなわちアークは、
ターゲット表面でさきに溶融した小点に飛ぶ。
【００４３】電子銃６は、特に電子線がターゲット１の
表面に都合よく誘導されるように高真空装置９のなかに
配置されている。この運動によってアークは都合よくタ
ーゲット表面に誘導され、これによってターゲット物質
は均一に蒸発して飛び散ることがない。光アークが中断
すると、ターゲット表面の溶融した小点によって自動的
に新しい火花が点火されてアークが維持される。基材支
持体17の上に配置された基材は、周知の技術によって被
覆することができる。
表面に都合よく誘導されるように高真空装置９のなかに
配置されている。この運動によってアークは都合よくタ
ーゲット表面に誘導され、これによってターゲット物質
は均一に蒸発して飛び散ることがない。光アークが中断
すると、ターゲット表面の溶融した小点によって自動的
に新しい火花が点火されてアークが維持される。基材支
持体17の上に配置された基材は、周知の技術によって被
覆することができる。
【００４４】電子銃６の代りに、自明のようにレーザー
を高真空装置のなかに配置し、ターゲット１の表面を対
応するレーザー線によって局部的に溶融させることがで
きる。この場合も蒸発した物質の必要なイオン化によっ
て、また供給室21のなかの残りの気体雰囲気のイオン化
によって火花の点火を行うことができる。電子銃の代り
にレーザーを設置する場合は、アークの点火後に、対応
する小点を、ターゲット表面に誘導して、ターゲット表
面を、飛び散ることなく均一に削ることができる。
を高真空装置のなかに配置し、ターゲット１の表面を対
応するレーザー線によって局部的に溶融させることがで
きる。この場合も蒸発した物質の必要なイオン化によっ
て、また供給室21のなかの残りの気体雰囲気のイオン化
によって火花の点火を行うことができる。電子銃の代り
にレーザーを設置する場合は、アークの点火後に、対応
する小点を、ターゲット表面に誘導して、ターゲット表
面を、飛び散ることなく均一に削ることができる。
【００４５】図１は任意の高真空装置においてたとえば
電子銃を応用して、火花を点火し、誘導する装置を例示
する。
電子銃を応用して、火花を点火し、誘導する装置を例示
する。
【００４６】
【実施例】例１ BAI 640 K 型の立方形蒸発装置を次のように装備した。
底の中心から離れた位に水冷式ルツボを取りつけた。こ
のルツボの近くの床に、軸方向の磁場を有する電子銃を
設置し、陰極空間を差をつけて排気した。電子線出発点
から陰極中心点までの距離は 100mmとした。電子銃は最
高出力が８KWであった。ルツボは水冷された直径80mmの
銅製であり、真空室の底からも、また電子銃からも電気
的に絶縁した。ルツボはモータによって回転できるよう
にした。ルツボはこの装置に絶縁して導入された導線を
使用して、最大電流 250Ａの溶接用変圧器型の直流電源
の負極に10mmの銅線で接続した。電源の正極は、分離さ
れ、電気的に絶縁されて、水冷されている導線によって
水冷された補助陽極に接続した。これは 250× 100mmの
直方形であり、ルツボから60mm離れて立っていた。底に
対面し、皿状回転体があり、その回転軸は真空装置の中
心を通っており、回転体に試料を取りつけた。ルツボに
チタン 350ｇを入れ真空装置を閉じて排気した。試料は
通常の被覆の方法で加熱し、その表面をアルゴンプラズ
マで浄化した。次に出力 700Ｗの電子銃を電源に接続し
た。フィラメントとルツボとの間の電圧は10.6kVであっ
た。ルツボは毎秒２回転で回転させた。直径約１mmの光
点が電子線の出口に近いルツボの扇形区画に焦点を結ん
だ。室内の圧力は 0.002Paより低くした。次に溶接用変
圧器を接続した。放電を終るためには無効運転電圧が 1
30Ｖに達した。電流は 200Ａに調整し、運転電圧は41Ｖ
であった。溶融物に円形の凹みを生じ、凹みの底は電子
線の脚点に対応した。この溶融物の上方に明るいプラズ
マを生じた。基材は付加的電源によってルツボの電位に
対して−80Ｖとした。基材支持体上のイオン電流は８Ａ
であった。溶接用変圧器がないと、基材電流は僅かであ
って測定できなかった。15分後に電源を切り、真空装置
を開いた。基材に４μｍのチタンの微小結晶層が現れて
いた。試料表面の粗さ状態は変らず、粗さの深さは Ra
0.04μｍであった。
底の中心から離れた位に水冷式ルツボを取りつけた。こ
のルツボの近くの床に、軸方向の磁場を有する電子銃を
設置し、陰極空間を差をつけて排気した。電子線出発点
から陰極中心点までの距離は 100mmとした。電子銃は最
高出力が８KWであった。ルツボは水冷された直径80mmの
銅製であり、真空室の底からも、また電子銃からも電気
的に絶縁した。ルツボはモータによって回転できるよう
にした。ルツボはこの装置に絶縁して導入された導線を
使用して、最大電流 250Ａの溶接用変圧器型の直流電源
の負極に10mmの銅線で接続した。電源の正極は、分離さ
れ、電気的に絶縁されて、水冷されている導線によって
水冷された補助陽極に接続した。これは 250× 100mmの
直方形であり、ルツボから60mm離れて立っていた。底に
対面し、皿状回転体があり、その回転軸は真空装置の中
心を通っており、回転体に試料を取りつけた。ルツボに
チタン 350ｇを入れ真空装置を閉じて排気した。試料は
通常の被覆の方法で加熱し、その表面をアルゴンプラズ
マで浄化した。次に出力 700Ｗの電子銃を電源に接続し
た。フィラメントとルツボとの間の電圧は10.6kVであっ
た。ルツボは毎秒２回転で回転させた。直径約１mmの光
点が電子線の出口に近いルツボの扇形区画に焦点を結ん
だ。室内の圧力は 0.002Paより低くした。次に溶接用変
圧器を接続した。放電を終るためには無効運転電圧が 1
30Ｖに達した。電流は 200Ａに調整し、運転電圧は41Ｖ
であった。溶融物に円形の凹みを生じ、凹みの底は電子
線の脚点に対応した。この溶融物の上方に明るいプラズ
マを生じた。基材は付加的電源によってルツボの電位に
対して−80Ｖとした。基材支持体上のイオン電流は８Ａ
であった。溶接用変圧器がないと、基材電流は僅かであ
って測定できなかった。15分後に電源を切り、真空装置
を開いた。基材に４μｍのチタンの微小結晶層が現れて
いた。試料表面の粗さ状態は変らず、粗さの深さは Ra
0.04μｍであった。
【００４７】例２ 例１と同様な構成を使用した。ルツボにチタン 330ｇを
導入した。次に例１のように行った。電子銃の出力は7.
４KWに調整した。ルツボは回転させなかった。電子線は
ルツボの中央に集光した。光点の直径は約７mmであっ
た。電子線は自動装置によって周波数30Hzで揺動させ
た。その後アルゴンを40SCCMで流入させ、次に溶接用変
圧器を接続し、その電流を 110Åと高く調整した。運転
電圧を10Ｖとした。溶融物の上方に、揺動に伴なって明
るいプラズマが発生した。窒素を 420SCCMで導入した。
基材に直流電圧−20Ｖを印加した。１時間後に電流およ
びガスの導入を止めて、真空装置を開いた。試料円板の
上に黄金色で厚さ８μｍの化学量論比の窒化チタン層が
析出した。この層の硬さは2300HVであり、浸食耐性が極
めて強かった。なお反応温度は 220℃を超えなかった。
導入した。次に例１のように行った。電子銃の出力は7.
４KWに調整した。ルツボは回転させなかった。電子線は
ルツボの中央に集光した。光点の直径は約７mmであっ
た。電子線は自動装置によって周波数30Hzで揺動させ
た。その後アルゴンを40SCCMで流入させ、次に溶接用変
圧器を接続し、その電流を 110Åと高く調整した。運転
電圧を10Ｖとした。溶融物の上方に、揺動に伴なって明
るいプラズマが発生した。窒素を 420SCCMで導入した。
基材に直流電圧−20Ｖを印加した。１時間後に電流およ
びガスの導入を止めて、真空装置を開いた。試料円板の
上に黄金色で厚さ８μｍの化学量論比の窒化チタン層が
析出した。この層の硬さは2300HVであり、浸食耐性が極
めて強かった。なお反応温度は 220℃を超えなかった。
【００４８】例３ BAI 640 K 型の立方形蒸発装置を次のように装備した。
底の中心から離れた位置に水冷式ルツボを取りつけた。
このルツボの近くの底に軸方向の磁場を有する電子銃を
設置し、その陰極空間を差をつけて排気した。電子出発
点から陰極中心点までの距離は 160mmとした。電子銃は
最高出力が８KWであった。ルツボは、水冷された直径80
mmの銅製であり、真空室の底からも、また電子銃からも
電気的に絶縁した。ルツボはモータで回転できるように
した。ルツボはこの装置に絶縁して導入された導線を使
用して、最大電流 250Ａの溶接用変圧器型の直流電圧電
源の負極に、直径10mmの銅線で接続した。電源の正極
は、分離され、電気的に絶縁されて、水冷された導線に
よって、水冷された補助陽極に接続した。これは 250×
100mmの直方形であって、，ルツボから60mm離れて立っ
ていた。底に対面してガラス板をつけた半球体を設け、
ルツボに、ケイ素60ｇを導入し、真空装置を閉じて排気
した。次に真空室の圧力が0.09Paを超えないように酸素
を導入した。次に電子銃を接続して出力を 600Ｗに高め
た。これとほぼ同時にルツボを回転させて溶接用変圧器
を接続して、その電流は 140Ａと高く調整した。30分後
に電源を切り、真空装置を開けると、ガラス板に透明な
酸化ケイ素層が沈着していた。
底の中心から離れた位置に水冷式ルツボを取りつけた。
このルツボの近くの底に軸方向の磁場を有する電子銃を
設置し、その陰極空間を差をつけて排気した。電子出発
点から陰極中心点までの距離は 160mmとした。電子銃は
最高出力が８KWであった。ルツボは、水冷された直径80
mmの銅製であり、真空室の底からも、また電子銃からも
電気的に絶縁した。ルツボはモータで回転できるように
した。ルツボはこの装置に絶縁して導入された導線を使
用して、最大電流 250Ａの溶接用変圧器型の直流電圧電
源の負極に、直径10mmの銅線で接続した。電源の正極
は、分離され、電気的に絶縁されて、水冷された導線に
よって、水冷された補助陽極に接続した。これは 250×
100mmの直方形であって、，ルツボから60mm離れて立っ
ていた。底に対面してガラス板をつけた半球体を設け、
ルツボに、ケイ素60ｇを導入し、真空装置を閉じて排気
した。次に真空室の圧力が0.09Paを超えないように酸素
を導入した。次に電子銃を接続して出力を 600Ｗに高め
た。これとほぼ同時にルツボを回転させて溶接用変圧器
を接続して、その電流は 140Ａと高く調整した。30分後
に電源を切り、真空装置を開けると、ガラス板に透明な
酸化ケイ素層が沈着していた。
【００４９】例４ 図２に原理図として示すように、BAI 760 K 型の立方形
の真空装置に、装置の中心から 200mm離して、水冷され
た直径 120mm、厚み10mmの円形陰極支持体101を、表面
の法線と装置の軸との角が70°となるように設けた。こ
の陰極支持体の上に、直径60mm、厚み12mmの円形銅板に
はんだづけした直径48mm、厚み３mmの円形チタンターゲ
ット102 を、チタンターゲットと陰極支持体との間が良
好に電気的接続するようにねじ止めした。陰極から35mm
離れて、この装置の底106 を絶縁して貫通する水冷管10
8 で水冷された直径12mmの円形断面を有する内径70mmの
リング状陽極103 を、陰極に平行して取りつけた。陰極
はアースして、最大電流 250Åの溶接用変圧器の負極11
0 に接続し、陽極103 はこの電源の正極111 に接続し
た。出力 500ＷのNd：YAG パルスレーザーのレーザー線
113 を、両面に反射防止層を有する直径40mmの窓114 を
通して、この装置に導入し、陽極を通して陰極表面に焦
点を結ばせた。窓と陰極との距離は 280mmであった。レ
ーザー線はこの装置の外で、表面が回転軸に対して0.５
°の角を有する回転する誘電体鏡によって90°屈折させ
た。この回転によって、直径0.７mmのレーザー線の光点
をチタンターゲットの上で回転させた。回転速度は毎分
０〜6000回転の間で調節した。焦点を結ばせるには、両
面が凸面であって、両面に反射防止層を有する焦点距離
500mmのレンズを回転鏡の前方において作用させた。
の真空装置に、装置の中心から 200mm離して、水冷され
た直径 120mm、厚み10mmの円形陰極支持体101を、表面
の法線と装置の軸との角が70°となるように設けた。こ
の陰極支持体の上に、直径60mm、厚み12mmの円形銅板に
はんだづけした直径48mm、厚み３mmの円形チタンターゲ
ット102 を、チタンターゲットと陰極支持体との間が良
好に電気的接続するようにねじ止めした。陰極から35mm
離れて、この装置の底106 を絶縁して貫通する水冷管10
8 で水冷された直径12mmの円形断面を有する内径70mmの
リング状陽極103 を、陰極に平行して取りつけた。陰極
はアースして、最大電流 250Åの溶接用変圧器の負極11
0 に接続し、陽極103 はこの電源の正極111 に接続し
た。出力 500ＷのNd：YAG パルスレーザーのレーザー線
113 を、両面に反射防止層を有する直径40mmの窓114 を
通して、この装置に導入し、陽極を通して陰極表面に焦
点を結ばせた。窓と陰極との距離は 280mmであった。レ
ーザー線はこの装置の外で、表面が回転軸に対して0.５
°の角を有する回転する誘電体鏡によって90°屈折させ
た。この回転によって、直径0.７mmのレーザー線の光点
をチタンターゲットの上で回転させた。回転速度は毎分
０〜6000回転の間で調節した。焦点を結ばせるには、両
面が凸面であって、両面に反射防止層を有する焦点距離
500mmのレンズを回転鏡の前方において作用させた。
【００５０】真空度が２×10-3Paに達したとき、電源を
接続して陰極と陽極との間に電圧 100Ｖを印加した。パ
ルス持続時間６ミリ秒、エネルギ30.5Ｊのレーザーで火
花を点火した。次に約20Ｖ、90Ａとし、誘導されない火
花が飛んだ。点火条件、すなわちレーザーパルスの限界
エネルギはターゲット表面の反射能およびレーザー線の
回転速度に大きく依存することが判明した。
接続して陰極と陽極との間に電圧 100Ｖを印加した。パ
ルス持続時間６ミリ秒、エネルギ30.5Ｊのレーザーで火
花を点火した。次に約20Ｖ、90Ａとし、誘導されない火
花が飛んだ。点火条件、すなわちレーザーパルスの限界
エネルギはターゲット表面の反射能およびレーザー線の
回転速度に大きく依存することが判明した。
【００５１】パルスの時間間隔は、アーク放電が連続し
て発光するように選ぶことができる。これによって火花
を陰極表面に誘導することができる。鏡の代りに他の光
学的部材たとえば溝回折鏡または格子を使用することが
できる。またNd：YAG レーザーの代りに、ガスまたは半
導体レーザーを使用することができる。
て発光するように選ぶことができる。これによって火花
を陰極表面に誘導することができる。鏡の代りに他の光
学的部材たとえば溝回折鏡または格子を使用することが
できる。またNd：YAG レーザーの代りに、ガスまたは半
導体レーザーを使用することができる。
【００５２】例５ BAI 760 K 型の立方形装置に、この装置の中心から 200
mm離して、水冷された直径 120mm、厚み10mmの円形の陰
極支持体を、その表面の法線と装置の軸との角が70°に
なるように取りつけた。この陰極支持体の上に、厚み５
mmの銅板にはんだづけした厚み５mmの直方形のすずター
ゲットをねじ止めして、すずターゲットと陰極支持体と
を良好に電気的接続した。陰極から35mm離して、この装
置の床を貫通して絶縁し、水冷された直径12mmの円形断
面を有する内径70mmのリング状陽極を陰極に平行して取
りつけた。
mm離して、水冷された直径 120mm、厚み10mmの円形の陰
極支持体を、その表面の法線と装置の軸との角が70°に
なるように取りつけた。この陰極支持体の上に、厚み５
mmの銅板にはんだづけした厚み５mmの直方形のすずター
ゲットをねじ止めして、すずターゲットと陰極支持体と
を良好に電気的接続した。陰極から35mm離して、この装
置の床を貫通して絶縁し、水冷された直径12mmの円形断
面を有する内径70mmのリング状陽極を陰極に平行して取
りつけた。
【００５３】陰極、これとともにすずターゲットをアー
スし、最大電流 250Ａの溶接用変圧器の負極に接続し
た。陽極はこの電源の正極に接続した。出力 500ＷのN
d：YAGパルスレーザーのレーザー線を、両面が反射防止
層で被覆された直径が40mmの窓を通して、この装置内に
導入し、陽極を通して陰極表面に焦点を結ばせた。この
窓と陰極との距離は 280mmであった。レーザー線は、両
面に反射防止層を有する焦点距離 500mmのレンズで集光
し、このレンズはレーザーに固定されていた。直径50mm
のターゲット表面のなかで、レーザー線の焦点が移動
し、レーザーはこの装置の外で、２つの相互に無関係な
方向に移動できる台の上に載置した。
スし、最大電流 250Ａの溶接用変圧器の負極に接続し
た。陽極はこの電源の正極に接続した。出力 500ＷのN
d：YAGパルスレーザーのレーザー線を、両面が反射防止
層で被覆された直径が40mmの窓を通して、この装置内に
導入し、陽極を通して陰極表面に焦点を結ばせた。この
窓と陰極との距離は 280mmであった。レーザー線は、両
面に反射防止層を有する焦点距離 500mmのレンズで集光
し、このレンズはレーザーに固定されていた。直径50mm
のターゲット表面のなかで、レーザー線の焦点が移動
し、レーザーはこの装置の外で、２つの相互に無関係な
方向に移動できる台の上に載置した。
【００５４】真空室内が２×10-3Paの達した後、アルゴ
ンを導入して圧力２×10-1Paとした。電源を接続して、
陰極と陽極の間の電圧を 100Ｖとした。パルス接続時間
が６ミリ秒、エネルギが２Ｊのレーザーを使用して、火
花を点火してすずターゲット上に走らせた。次に約20
Ｖ、90Ａで火花を走らせた。点火条件すなわちレーザー
パルスの限界エネルギは、ターゲットの反射特性および
レーザー線の回転速度に大きく依存することが判明し
た。
ンを導入して圧力２×10-1Paとした。電源を接続して、
陰極と陽極の間の電圧を 100Ｖとした。パルス接続時間
が６ミリ秒、エネルギが２Ｊのレーザーを使用して、火
花を点火してすずターゲット上に走らせた。次に約20
Ｖ、90Ａで火花を走らせた。点火条件すなわちレーザー
パルスの限界エネルギは、ターゲットの反射特性および
レーザー線の回転速度に大きく依存することが判明し
た。
【００５５】例６ BAI 760 K 型の立方形装置に、この装置の中心から 200
mm離して、水冷された直径 120mm、厚み10mmの円形の陰
極支持体を設け、その表面の法線と装置の軸との間の角
が70°になるようにした。この陰極支持体の上に、厚み
５mm、直径30mmのタングステンターゲットを締めつけ
て、タングステンターゲットと陰極支持体とを良好に電
気的接続した。陰極から35mm離して、装置の底を貫通し
て絶縁され、水冷された円形断面の直径が12mm、リング
内径が70mmのリング状陽極を陰極に平行に取りつけた。
mm離して、水冷された直径 120mm、厚み10mmの円形の陰
極支持体を設け、その表面の法線と装置の軸との間の角
が70°になるようにした。この陰極支持体の上に、厚み
５mm、直径30mmのタングステンターゲットを締めつけ
て、タングステンターゲットと陰極支持体とを良好に電
気的接続した。陰極から35mm離して、装置の底を貫通し
て絶縁され、水冷された円形断面の直径が12mm、リング
内径が70mmのリング状陽極を陰極に平行に取りつけた。
【００５６】陰極はアースして最大電流 250Ａの溶接用
変圧器の負極に接続した。陽極はこの電源の正極に接続
した。出力 500ＷのNd：YAG パルスレーザーのレーザー
線を、両面が反射防止層で被覆された直径40mmの窓を通
して装置内に導入し、陽極を透して陰極面に焦点を結ば
せた。窓と陰極との距離は 280mmであった。レーザー線
はターゲット上に直径0.65mmの焦点を結び、これは装置
の外において、両面を反射防止層で被覆した焦点距離 5
00mmの両凸レンズを移動させて、レーザー線の焦点がタ
ングステンターゲットの上を任意に移動できるようにし
て達成した。この移動はコンピュータによって制御し
た。圧力が２×10-3Paに達した後、電源を接続して、陰
極と陽極との間の電圧を 100Ｖとした。その後図３に示
すように、全持続時間が３ミリ秒、エネルギが7.５Ｊの
段階的なレーザーパルスによって火花を点火した。この
図は陰極線累積オッシロスコープによって火花の時間と
エネルギーとの関係を示す。例４または５と同様な経過
によって火花を連続して誘導した。
変圧器の負極に接続した。陽極はこの電源の正極に接続
した。出力 500ＷのNd：YAG パルスレーザーのレーザー
線を、両面が反射防止層で被覆された直径40mmの窓を通
して装置内に導入し、陽極を透して陰極面に焦点を結ば
せた。窓と陰極との距離は 280mmであった。レーザー線
はターゲット上に直径0.65mmの焦点を結び、これは装置
の外において、両面を反射防止層で被覆した焦点距離 5
00mmの両凸レンズを移動させて、レーザー線の焦点がタ
ングステンターゲットの上を任意に移動できるようにし
て達成した。この移動はコンピュータによって制御し
た。圧力が２×10-3Paに達した後、電源を接続して、陰
極と陽極との間の電圧を 100Ｖとした。その後図３に示
すように、全持続時間が３ミリ秒、エネルギが7.５Ｊの
段階的なレーザーパルスによって火花を点火した。この
図は陰極線累積オッシロスコープによって火花の時間と
エネルギーとの関係を示す。例４または５と同様な経過
によって火花を連続して誘導した。
【図１】本発明による真空蒸発装置の実施態様の断面図
である。
である。
【図２】本発明による装置の実施態様の要部の断面図で
ある。
ある。
【図３】本発明の方法による陰極線オッシログラフであ
る。
る。
１，102 …ターゲット ５…電磁石 ６…電子銃 12, 103 …陽極 17, 101 …支持体 21…反応気体室 113 …レーザー線
Claims (21)
- 【請求項１】 ターゲット表面の少なくとも一部分に蒸
発させるべき物質を有するターゲットを使用し、ターゲ
ットが火花またはアークの陰極として接続されている領
域においてアーク電流の実質的な部分が主としてターゲ
ット表面の小点を通して流れるアーク放電を行い、アー
クによって物質を真空中で蒸発させる装置であって、 ターゲット表面に局部的な蒸気雲を生成する電子銃
（５）またはレーザーと、電子線またはレーザー線をタ
ーゲット表面の上方に誘導する手段とを付加的に有し、
これによってアークの脚点を安定化し、かつ誘導できる
ことを特徴とする装置。 - 【請求項２】 レーザーの対物レンズが運動可能に設け
られ、これによってレーザー線をターゲット表面に誘導
できる、請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 運動可能な鏡が設けられ、これによって
レーザー線をターゲット表面に誘導できるように、レー
ザー線の光点を運動できるようにする、請求項１または
２記載の装置。 - 【請求項４】 ターゲットが運動可能に設けられてい
る、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。 - 【請求項５】 物質を蒸発させるアークをターゲットに
点火する装置であって、ターゲット表面の小さな領域の
上方に局部的な蒸気雲、または溶融させた物質の小点を
アークの点火に十分な量として生成するための電子銃ま
たはレーザーが設けられていることを特徴とする装置。 - 【請求項６】 焦点距離が40mmより大きいレーザー光学
機器を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。 - 【請求項７】 アーク点火用のパルスレーザーを有す
る、請求項５または６記載の装置。 - 【請求項８】 ターゲットの少なくとも一部分に蒸発さ
せるべき物質を有するターゲットを陰極として接続し、
アーク電流の実質的な部分が主として小点を通してター
ゲット表面に流れる領域においてアーク放電を行い、ア
ークによって物質を真空蒸発させる方法であって、電子
線またはレーザー線によってターゲット表面に局部的な
蒸気雲を生成して、この蒸気雲のなかの火花、またはア
ークの脚点を安定化し、これによって誘導することを特
徴とする方法。 - 【請求項９】 蒸気雲の下方において、ターゲット表面
に凹みを形成する、請求項８記載の方法。 - 【請求項10】 電子線またはレーザー線をターゲット表
面に誘導する、請求項８または９記載の方法。 - 【請求項11】 時間的平均において、アーク放電の動作
能力が電子銃またはレーザーの動作能力より大きくて、
アーク放電のアークによって、より多くの物質を蒸発さ
せる、請求項８または９記載の方法。 - 【請求項12】 放電電圧が僅か10〜15Ｖであるときに、
放電電流が30Ａを超えることができるように、電子線ま
たはレーザー線のエネルギ密度を制御する、請求項８〜
11のいずれかに記載の方法。 - 【請求項13】 物質を蒸発させるアークをターゲットに
点火する方法であって、電子銃またはレーザーを使用し
て、ターゲット表面に、溶融させた物質の小点を生成す
るか、またはターゲット表面の上方に局部的な蒸気雲を
生成し、これらがそれぞれ火花またはアークを点火する
のに十分であることを特徴とする方法。 - 【請求項14】 点火小点の大きさを、電子線を使用する
ときは、10mm2 より小さく、好ましくは１mm2 より小さ
く選び、またレーザー線を使用するときは、0.３mm2 よ
り小さく、好ましくは0.１mm2 より小さく選ぶ、請求項
13記載の方法。 - 【請求項15】 アークを、少なくともほぼ規則的に反復
して点火する、請求項13または14記載の方法。 - 【請求項16】 ターゲットの上方の蒸発空間に、希ガ
ス、酸素、窒素、気体状の炭化水素化合物、気体状の有
機金属化合物、または気体状ほう素含有化物の希薄雰囲
気を形成する、請求項８〜15のいずれかに記載の方法。 - 【請求項17】 ターゲット表面が溶融し易い物質からな
り、アーク放電のアーク脚点の周りに常に漏斗状の凹み
を形成し、その底に常に流体のターゲット物質が流れ入
り、これによってアークを誘導することなく、安定化す
る、請求項９〜16のいずれかに記載の方法。 - 【請求項18】 電子線またはレーザー線の焦点が急速に
運動して、アーク放電の脚点の固有の運動が抑圧され
る、請求項８〜17のいずれかに記載の方法。 - 【請求項19】 １つの電子線またはレーザー線で、多数
のターゲットを順次点火させる、請求項13〜15のいずれ
かに記載の方法。 - 【請求項20】 プラズマアークで、基材を蒸発させる、
請求項８〜18のいずれかに記載の方法。 - 【請求項21】 蒸発空間に、窒素、酸素、または気体状
の炭化水素化合物を含む雰囲気を保持し、凝縮する物質
と反応させて、この物質の窒化物、酸化物、もしくは炭
化物、またはこれらの混合物を表面の少なくとも一部分
に生成する、請求項20記載の方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19904006456 DE4006456C1 (en) | 1990-03-01 | 1990-03-01 | Appts. for vaporising material in vacuum - has electron beam gun or laser guided by electromagnet to form cloud or pre-melted spot on the target surface |
| DE40064581 | 1990-03-01 | ||
| DE4006458 | 1990-03-01 | ||
| DE40064565 | 1990-03-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0641727A true JPH0641727A (ja) | 1994-02-15 |
Family
ID=25890680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3036229A Pending JPH0641727A (ja) | 1990-03-01 | 1991-03-01 | 物質の真空蒸発方法および装置、プラズマアーク点火方法、およびこれらの方法の応用 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0444538B2 (ja) |
| JP (1) | JPH0641727A (ja) |
| KR (1) | KR910016959A (ja) |
| AT (1) | ATE146010T1 (ja) |
| DE (1) | DE59108387D1 (ja) |
| ES (1) | ES2095880T3 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04203308A (ja) * | 1990-11-29 | 1992-07-23 | Yasuhiro Okuda | 内燃機関の消音器 |
| JP2010248574A (ja) * | 2009-04-16 | 2010-11-04 | Ulvac Japan Ltd | 蒸着装置及び蒸着方法。 |
| WO2014115733A1 (ja) * | 2013-01-22 | 2014-07-31 | 日新電機株式会社 | プラズマ装置、それを用いたカーボン薄膜の製造方法およびコーティング方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH683776A5 (de) * | 1991-12-05 | 1994-05-13 | Alusuisse Lonza Services Ag | Beschichten einer Substratfläche mit einer Permeationssperre. |
| DE4427585A1 (de) * | 1994-08-04 | 1996-02-08 | Leybold Ag | Beschichtungsanlage zum Beschichten eines Substrates |
| KR100426658B1 (ko) * | 2002-01-31 | 2004-04-13 | 한국수력원자력 주식회사 | 소형 전자총을 이용한 코팅장치 |
| DE102019135749B4 (de) * | 2019-12-23 | 2024-02-08 | Ri Research Instruments Gmbh | Lichtbogen-Beschichtungsanordnung und Verfahren |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH645137A5 (de) * | 1981-03-13 | 1984-09-14 | Balzers Hochvakuum | Verfahren und vorrichtung zum verdampfen von material unter vakuum. |
| US4829153A (en) * | 1986-04-28 | 1989-05-09 | Battelle Memorial Institute | Welding arc initiator |
| DD272666B5 (de) * | 1988-05-31 | 1995-09-21 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur Herstellung von Mehrfachschichten mittels Vakuum-Lichtbogenverdampfer |
| DE3901401C2 (de) * | 1988-03-01 | 1996-12-19 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur Steuerung einer Vakuum-Lichtbogenentladung |
| DD275883B5 (de) * | 1988-09-29 | 1995-10-19 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur homogenen Schichtabscheidung mittels Bogenentladung |
| DD277472B5 (de) * | 1988-11-30 | 1996-01-25 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zum Betreiben eines Vakuum-Bogenentladungsverdampfers |
-
1991
- 1991-02-22 DE DE59108387T patent/DE59108387D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-02-22 AT AT91102573T patent/ATE146010T1/de not_active IP Right Cessation
- 1991-02-22 EP EP91102573A patent/EP0444538B2/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-02-22 ES ES91102573T patent/ES2095880T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1991-02-28 KR KR1019910003358A patent/KR910016959A/ko not_active Application Discontinuation
- 1991-03-01 JP JP3036229A patent/JPH0641727A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04203308A (ja) * | 1990-11-29 | 1992-07-23 | Yasuhiro Okuda | 内燃機関の消音器 |
| JPH0641727B2 (ja) * | 1990-11-29 | 1994-06-01 | 晏弘 奥田 | 内燃機関の消音器 |
| JP2010248574A (ja) * | 2009-04-16 | 2010-11-04 | Ulvac Japan Ltd | 蒸着装置及び蒸着方法。 |
| WO2014115733A1 (ja) * | 2013-01-22 | 2014-07-31 | 日新電機株式会社 | プラズマ装置、それを用いたカーボン薄膜の製造方法およびコーティング方法 |
| CN104937132A (zh) * | 2013-01-22 | 2015-09-23 | 日新电机株式会社 | 等离子体装置、使用该等离子体装置的碳薄膜的制造方法及涂布方法 |
| JP5954440B2 (ja) * | 2013-01-22 | 2016-07-20 | 日新電機株式会社 | プラズマ装置、それを用いたカーボン薄膜の製造方法およびコーティング方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0444538B2 (de) | 2002-04-24 |
| EP0444538A2 (de) | 1991-09-04 |
| ES2095880T3 (es) | 1997-03-01 |
| DE59108387D1 (de) | 1997-01-16 |
| EP0444538A3 (en) | 1992-02-05 |
| KR910016959A (ko) | 1991-11-05 |
| ATE146010T1 (de) | 1996-12-15 |
| EP0444538B1 (de) | 1996-12-04 |
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