RU2012125780A - METHOD FOR FORMING A SELF-FILLED HOLLOW CATHODE FROM TITANIUM NITride FOR A NITROGEN PLASMA GENERATION SYSTEM - Google Patents

METHOD FOR FORMING A SELF-FILLED HOLLOW CATHODE FROM TITANIUM NITride FOR A NITROGEN PLASMA GENERATION SYSTEM Download PDF

Info

Publication number
RU2012125780A
RU2012125780A RU2012125780/07A RU2012125780A RU2012125780A RU 2012125780 A RU2012125780 A RU 2012125780A RU 2012125780/07 A RU2012125780/07 A RU 2012125780/07A RU 2012125780 A RU2012125780 A RU 2012125780A RU 2012125780 A RU2012125780 A RU 2012125780A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
titanium
hollow cathode
titanium nitride
nitrogen
discharge
Prior art date
Application number
RU2012125780/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2513119C2 (en
Inventor
Николай Васильевич Гаврилов
Андрей Игоревич Меньшаков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук (ИЭФ УрО РАН)
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 бюджетное учреждение науки Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук (ИЭФ УрО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук (ИЭФ УрО РАН)
Priority to RU2012125780/07A priority Critical patent/RU2513119C2/en
Publication of RU2012125780A publication Critical patent/RU2012125780A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2513119C2 publication Critical patent/RU2513119C2/en

Links

Abstract

Способ формирования самонакаливаемого полого катода из нитрида титана для системы генерации азотной плазмы, включавший установку полого катода из титана в разрядную систему, содержащую анодный электрод, постоянную прокачку через полый катод из титана азота, приложение между анодом и полым катодом из титана напряжения и зажигание тлеющего разряда между полым катодом из титана и анодом, ток в котором задают максимальным, при котором в течение нескольких минут полый катод из титана нагревается до температуры, превышающей температуру α-β перехода в титане (882°С), но не достигающей температуры плавления титана (1668±4°С), что обеспечивает интенсивную диффузию азота в титан и формирование на поверхности полого катода из титана слоя нитрида титана, обладающего высокой температурой плавления и низкой работой выхода электронов, и переход полого катода из титана в режим термоэмиссии, затем ток разряда повышают до 4 А, при этом напряжение его горения автоматически снижается до 100 В, и такой режим поддерживают в течение (не менее) 40 мин, в процессе чего на поверхности полого катода формируется слой нитрида титана толщиной до 50 мкм и подслой твердого раствора азота в титане толщиной 150 мкм, по завершении этого процесса устанавливают требуемую рабочую величину тока разряда и переходят в рабочий режим азотирования, в процессе которого слой нитрида титана формируется по всей толщине стенки полого катода в его рабочей зоне, что позволяет изменять параметры разряда в широких пределах, ограниченных температурой плавления нитрида титана.A method of forming a self-heated hollow cathode of titanium nitride for a nitrogen plasma generation system, which includes installing a hollow cathode of titanium in a discharge system containing an anode electrode, continuously pumping nitrogen through a hollow cathode, applying voltage between the anode and hollow cathode of titanium and igniting a glow discharge between the hollow cathode made of titanium and the anode, in which the current is set to maximum, at which for several minutes the hollow cathode made of titanium is heated to a temperature exceeding the temperature α-β p transition in titanium (882 ° С), but not reaching the melting temperature of titanium (1668 ± 4 ° С), which ensures intensive diffusion of nitrogen into titanium and the formation of a titanium nitride layer on the surface of the hollow cathode from titanium, which has a high melting point and low work function electrons, and the transition of the hollow cathode from titanium to thermal emission mode, then the discharge current is increased to 4 A, while its burning voltage is automatically reduced to 100 V, and this mode is maintained for at least 40 minutes, during which time on the surface of the hollow cathode form A titanium nitride layer with a thickness of up to 50 μm and a sublayer of a solid solution of nitrogen in titanium with a thickness of 150 μm are installed; upon completion of this process, the required working value of the discharge current is established and the nitriding mode is switched on, during which a titanium nitride layer is formed over the entire thickness of the hollow cathode wall in its working zone, which allows changing the discharge parameters over a wide range, limited by the melting temperature of titanium nitride.

Claims (1)

Способ формирования самонакаливаемого полого катода из нитрида титана для системы генерации азотной плазмы, включавший установку полого катода из титана в разрядную систему, содержащую анодный электрод, постоянную прокачку через полый катод из титана азота, приложение между анодом и полым катодом из титана напряжения и зажигание тлеющего разряда между полым катодом из титана и анодом, ток в котором задают максимальным, при котором в течение нескольких минут полый катод из титана нагревается до температуры, превышающей температуру α-β перехода в титане (882°С), но не достигающей температуры плавления титана (1668±4°С), что обеспечивает интенсивную диффузию азота в титан и формирование на поверхности полого катода из титана слоя нитрида титана, обладающего высокой температурой плавления и низкой работой выхода электронов, и переход полого катода из титана в режим термоэмиссии, затем ток разряда повышают до 4 А, при этом напряжение его горения автоматически снижается до 100 В, и такой режим поддерживают в течение (не менее) 40 мин, в процессе чего на поверхности полого катода формируется слой нитрида титана толщиной до 50 мкм и подслой твердого раствора азота в титане толщиной 150 мкм, по завершении этого процесса устанавливают требуемую рабочую величину тока разряда и переходят в рабочий режим азотирования, в процессе которого слой нитрида титана формируется по всей толщине стенки полого катода в его рабочей зоне, что позволяет изменять параметры разряда в широких пределах, ограниченных температурой плавления нитрида титана. A method of forming a self-heated hollow cathode of titanium nitride for a nitrogen plasma generation system, which includes installing a hollow cathode of titanium in a discharge system containing an anode electrode, continuously pumping nitrogen through a hollow cathode, applying voltage between the anode and hollow cathode of titanium and igniting a glow discharge between the hollow cathode made of titanium and the anode, in which the current is set to maximum, at which for several minutes the hollow cathode made of titanium is heated to a temperature exceeding the temperature α-β p transition in titanium (882 ° С), but not reaching the melting temperature of titanium (1668 ± 4 ° С), which ensures intensive diffusion of nitrogen into titanium and the formation of a titanium nitride layer on the surface of the hollow cathode from titanium, which has a high melting point and low work function electrons, and the transition of the hollow cathode from titanium to thermal emission mode, then the discharge current is increased to 4 A, while its burning voltage is automatically reduced to 100 V, and this mode is maintained for at least 40 minutes, during which time on the surface of the hollow cathode form A titanium nitride layer with a thickness of up to 50 μm and a sublayer of a solid solution of nitrogen in titanium with a thickness of 150 μm are installed; upon completion of this process, the required working value of the discharge current is established and the nitriding mode is switched on, during which a titanium nitride layer is formed over the entire thickness of the hollow cathode wall in its working zone, which allows changing the discharge parameters over a wide range, limited by the melting temperature of titanium nitride.
RU2012125780/07A 2012-06-20 2012-06-20 Method of forming self-incandescent hollow cathode from titanium nitride for nitrogen plasma generating system RU2513119C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012125780/07A RU2513119C2 (en) 2012-06-20 2012-06-20 Method of forming self-incandescent hollow cathode from titanium nitride for nitrogen plasma generating system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012125780/07A RU2513119C2 (en) 2012-06-20 2012-06-20 Method of forming self-incandescent hollow cathode from titanium nitride for nitrogen plasma generating system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012125780A true RU2012125780A (en) 2013-12-27
RU2513119C2 RU2513119C2 (en) 2014-04-20

Family

ID=49785899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012125780/07A RU2513119C2 (en) 2012-06-20 2012-06-20 Method of forming self-incandescent hollow cathode from titanium nitride for nitrogen plasma generating system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2513119C2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619591C1 (en) * 2015-11-19 2017-05-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук (ИЭФ УрО РАН) Method of manufacturing self-heated hollow cathode from titanium nitride for plasma generation systems
RU2642847C2 (en) * 2016-05-26 2018-01-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук (ИЭФ УрО РАН) Method of increasing life of self-glowing hollow cathode in high-density discharge in axially-symmetric magnetic field

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2205893C2 (en) * 2001-04-23 2003-06-10 ООО "Инженерно-физический центр" Method and apparatus for plasma chemical deposition of coatings
RU2196394C1 (en) * 2001-05-18 2003-01-10 Александров Андрей Федорович Method and device for plasma treatment of material and plasma generation process
RU87065U1 (en) * 2009-04-29 2009-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" DEVICE FOR CREATING A HOMOGENEOUS GAS DISCHARGE PLASMA IN LARGE VOLUME TECHNOLOGICAL VACUUM CAMERAS

Also Published As

Publication number Publication date
RU2513119C2 (en) 2014-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ATE518409T1 (en) APPARATUS AND PROCESS FOR GENERATING, ACCELERATING AND SPREADING BEAMS OF ELECTRONS AND PLASMA
UA109032C2 (en) Device for producing an electron beam
ATE417946T1 (en) DEPOSITION METHOD USING A THERMAL PLASMA EXPANDED WITH A REPLACEABLE PLATE
AR092512A1 (en) SYSTEM AND COATING METHOD OF A SUBSTRATE
ATE535629T1 (en) PULSED HIGH POWER MAGNETRON SPUTTERING PROCESS AND HIGH POWER ELECTRICAL ENERGY SOURCE
RU2014130057A (en) EXTENDED CASCADE PLASMOTRON
MX368879B (en) Ion bombardment device and substrate surface cleaning method using same.
JP2011522165A (en) Control of power supply to spark plug of internal combustion engine
RU2008112377A (en) METHOD FOR HEATING A CATHODE AND IGNITION OF AN ARC DISCHARGE WITH METAL WIRE BETWEEN ELECTRODES
RU2012125780A (en) METHOD FOR FORMING A SELF-FILLED HOLLOW CATHODE FROM TITANIUM NITride FOR A NITROGEN PLASMA GENERATION SYSTEM
WO2010098646A3 (en) Heat molecular battery and a manufacturing method thereof
JP2011198983A5 (en)
WO2009124542A3 (en) Method and device for igniting an arc
RU2012100143A (en) HIGH-FREQUENCY RADIATION GENERATOR BASED ON A Hollow Cathode Discharge
Batrakov et al. Cathode spot plasma parameters in the breakdown stage of vacuum discharge
RU2015145958A (en) HIGH-FREQUENCY RADIATION GENERATOR BASED ON A Hollow Cathode Discharge
RU123619U1 (en) PLASMA ELECTRONIC SOURCE
RU2452056C1 (en) Method for production of beam of atoms or molecules in glow discharge and device for method implementation
RU2502238C2 (en) Plasma cathode
RU2013133581A (en) METHOD FOR PRODUCING AN INTERMETAL ANTIEMISSION COATING ON GRID ELECTRODES OF GENERATOR LAMPS
RU2759425C1 (en) Plasma emitter of a pulse forevacuum electron source based on an arc discharge
RU2014129572A (en) HOMOGENEOUS HIPIMS COATING METHOD
RU103507U1 (en) DEVICE FOR WELDING WITH A HOLLOW THERMO EMISSION CATHODE
Park et al. Stable microplasmas in air generated with a silicon inverted pyramid plasma cathode
Kurt et al. Study of non-thermal plasma discharge in semiconductor gas discharge electronic devices

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180621