Оборудование

Катодно-дуговой источник конструкции Саблева с магнитом для управления перемещением катодного пятна

Катодно-дуговой источник конструкции Саблева (наиболее распространён на Западе) состоит из короткого массивного катода-мишени цилиндрической формы, изготовленного из электропроводного материала, и открытого с одного (рабочего) конца. Этот катод окружён находящимся под плавающим потенциалом кольцом (экраном), которое служит для защиты нерабочих поверхностей от воздействия дуги. Анодом для данной системы может служить либо стенка вакуумной камеры, либо отдельныйанод. Катодные пятна инициируются зажиганием дуги при помощи механического триггера (поджигающего устройства) на открытом конце катода путём кратковременного замыкания цепи между катодом и анодом. После зажигания дуги катодные пятна двигаются самопроизвольно хаотически по открытому концу катода или их движение задаётся посредством внешнего магнитного поля.

Существуют также многокатодные конструкции катодно-дуговых источников, позволяющие в едином технологическом цикле наносить комбинированные многослойные покрытия и/или покрытия из химических соединений сложного состава^[10], где каждый катод отвечает за нанесение своего материала или соединения на его основе.

Криволинейный четверть-торовый фильтр (сепаратор) макрочастиц конструкции Аксёнова, созданный на основе плазмооптических принципов, разработанных А. И. Морозовым.

В силу того, что катод-мишень испытывает активную бомбардировку ионами, вырываемыми с её поверхности, то в общем случае плазменный поток из катодно-дугового источника содержит не только отдельные атомы или молекулы, но и достаточно крупные их кластеры (так называемые макрочастицы), которые в некоторых случаях без какой-либо фильтрации мешают его эффективному использованию. Существует много разнообразных конструкций фильтров (сепараторов) макрочастиц, наиболее изученной из которых является конструкция с криволинейным плазмоводом (каналом), основанная на работе И. И. Аксёнова (с соавторами), опубликованной в 70-х годах XX века. Она представляет собой четверть тороидального канала, где с помощью принципов плазменной (ионной) оптики плазменный поток разворачивается под углом 90° к источнику плазмы, в результате чего нейтральные или слабоионизированные частицы и макрочастицы оседают на его стенках, не достигая обрабатываемой детали.

Существуют также и другие интересные конструкции фильтров, такие, например, как прямоканальная конструкция с встроенным катодом в форме усечённого конуса, предложенная Д. А. Карповым в 90-х годах XX века. Эта конструкция, по сей день, довольно популярна как среди предприятий, производящих нанесение тонкоплёночных износостойких покрытий, так и среди исследователей в странах бывшего СССР. Также существуют катодно-дуговые источники с протяжёнными цилиндрическими и прямоугольными катодами, но они менее популярны

44. Магниторазрядные манометры.

Эти манометры были предложены Пеннингом, и их часто называют его именем. В них используется самостоятельный разряд в магнитном поле при высоком напряжении на холодных электродах. Анод в форме кольца расположен между двумя симметричными плоскими катодами. Напряжение составляет несколько киловольт; магнитное поле до 1000 гс перпендикулярно к системе электродов; при этом выполняются условия самостоятельного разряда Таунсенда, когда ионная бомбардировка катода порождает такое количество электронов, которое достаточно для воспроизводства исходного количества ионов. Пределы магниторазрядного манометра по давлению связаны с существованием самостоятельного разряда при очень низких или высоких давлениях. Нижний предел объясняется двумя явлениями. При малых давлениях концентрация молекул недостаточна для поддержания разряда; однако симметричные электроды Пеннинга и магнитное поле придают электронам колебательно-циклоидальное движение и тем обеспечивают существование разряда до давления 10-б тор и ниже. Кроме того, нижний предет ограничен фоновым током из-за автоэлектронной эмиссии у острых краев высоковольтных электродов. Характеристика самостоятельного разряда имеет падающий характер, поэтому для ограничения тока разряда /р последовательно с анодом включают балластное сопротивление Re, которое ограничивает верхний предел по давлению.  (115) Здесь Ua — анодное напряжение. С увеличением давления ток разряда Iр уменьшается. При высоком давлении он не зависит от давления. Для расширения пределов измерений магниторазряд-ных манометров применяют двухкамерные датчики-преобразователи (рис. 46). Большая камера датчика ММ-13 работает при низком давлении, она имеет большое балластное сопротивление Rб; малая камера имеет малое Ro. Переключение камер происходит автоматически: при давлении ниже 10-4 тор заметный ток течет только через большую камеру, а при большом давлении ток через большую камеру ограничен ее балластным сопротивлением. Поддержание разряда в малой камере осуществляется при помощи отверстия в общей катодной пластине. Основное достоинство магнитных манометров — простота и надежность, отсутствие накаленных деталей. Блок питания содержит в основном только выпрямитель, причем токи сравнительно велики и не требуют усиления. Однако у этих манометров хуже точность и больше разброс характеристик. Значительные токи разряда позволяют использовать датчик в качестве вакуумного реле, которое замыкает или размыкает блокировочные контакты вакуумметра для подачи аварийного сигнала или для отключения элементов, выходящих из строя при повышении давления.