Вакуумно-дуговые источники эрозионной плазмы с магнитными фильтрами. Обзор

Кратко рассмотрено современное состояние проблемы генерирования потоков эрозионной вакуумно-дуговой плазмы, очищенной от макрочастиц катодного материала. Приведены реферативные описания 27 вакуумно-дуговых источников плазмы с магнитными фильтрами, предназначенных для использования в технологических...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Вопросы атомной науки и техники
Дата:	2007
Автори:	Аксёнов, Д.С., Аксёнов, И.И., Стрельницкий, В.Е.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2007
Теми:	Физика радиационных и ионно-плазменных технологий
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110662
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Вакуумно-дуговые источники эрозионной плазмы с магнитными фильтрами. Обзор / Д.С. Аксёнов, И.И. Аксёнов, В.Е. Стрельницкий // Вопросы атомной науки и техники. — 2007. — № 2. — С. 190-202. — Бібліогр.: 60 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860241003663851520
author	Аксёнов, Д.С. Аксёнов, И.И. Стрельницкий, В.Е.
author_facet	Аксёнов, Д.С. Аксёнов, И.И. Стрельницкий, В.Е.
citation_txt	Вакуумно-дуговые источники эрозионной плазмы с магнитными фильтрами. Обзор / Д.С. Аксёнов, И.И. Аксёнов, В.Е. Стрельницкий // Вопросы атомной науки и техники. — 2007. — № 2. — С. 190-202. — Бібліогр.: 60 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Вопросы атомной науки и техники
description	Кратко рассмотрено современное состояние проблемы генерирования потоков эрозионной вакуумно-дуговой плазмы, очищенной от макрочастиц катодного материала. Приведены реферативные описания 27 вакуумно-дуговых источников плазмы с магнитными фильтрами, предназначенных для использования в технологических процессах осаждения плёнок микро- и нанометрового диапазонов толщин. Использованы материалы патентов и журнальных статей, опубликованных в период с середины 1970-х годов по настоящее время. Коротко розглянуто сучасний стан проблеми генерування потоків ерозійної вакуумно-дугової плазми, очищеної від макрочасток катодного матеріалу. Наведено реферативні описи 27 вакуумно-дугових джерел плазми з магнітними фільтрами, призначених для використання в технологічних процесах осадження плівок мікро- та манометрового діапазонів товщин. Використано матеріали патентів та журнальних статей, опублікованих в період з середини 1970-х років до теперішнього часу. The present state of the problem to rid cathodic vacuum arc erosive plasma flows of macro- and nanoparticlesis briefly considered. In this paper there are presented abstract of 27 vacuum arc plasma sources equipped with magnetic filter, which are designed for use in technological processes of deposition of films of micro- and nanometer range of thickness. The data of patents and journal papers issued since the middle of the 1970th till present are used in this review.
first_indexed	2025-12-07T18:30:17Z
format	Article
fulltext	УДК 621.793 ВАКУУМНО-ДУГОВЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭРОЗИОННОЙ ПЛАЗМЫ С МАГНИТНЫМИ ФИЛЬТРАМИ: ОБЗОР Д.С. Аксёнов, И.И. Аксёнов, В.Е. Стрельницкий Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», г. Харьков, Украина Кратко рассмотрено современное состояние проблемы генерирования потоков эрозионной вакуумно-дуговой плазмы, очищенной от макрочастиц катодного материала. Приведены реферативные описания 27 вакуумно-дуго- вых источников плазмы с магнитными фильтрами, предназначенных для использования в технологических про- цессах осаждения плёнок микро- и нанометрового диапазонов толщин. Использованы материалы патентов и журнальных статей, опубликованных в период с середины 1970-х годов по настоящее время. 1. ВВЕДЕНИЕ Плазменный источник с фильтром для удаления макрочастиц (МЧ) – ключевой инструмент, от сте- пени совершенства которого зависят перспективы практического применения такой уникальной техно- логии, как вакуумно-дуговое осаждение покрытий, формирование поверхностных микро- и нанострук- тур, синтез плёнок нанометрового диапазона тол- щин. Успехами в разработке этих систем определя- ются темпы освоения новой технологии в микро- электронике, оптике, точной механике, которые во многом определяют ход технического прогресса в целом. Причем на данном этапе решения обсуждае- мой проблемы узловой её частью является совер- шенствование фильтрующей составляющей источ- ника. Сказанное в полной мере и, пожалуй, в пер- вую очередь относится к проблеме формирования потоков чистой углеродной плазмы в технике оса- ждения высококачественных алмазоподобных угле- родных плёнок (покрытий). Накопившиеся к настоящему времени сведения о физике генерирования МЧ вакуумно-дуговым разря- дом, о способах подавления эмиссии этих частиц, об источниках плазмы, в которых реализованы такие способы, рассеяны во множестве публикаций. Си- стематизация этих сведений представляется акту- альной задачей. Материалы на эту тему собраны в ряде обзорных работ [1−5]. Однако в связи с бы- стрым развитием техники в этом направлении упо- мянутые публикации уже не отражают современное состояние проблемы. В настоящей работе кратко рассмотрено совре- менное состояние проблемы генерирования потоков эрозионной вакуумно-дуговой плазмы, очищенной от макрочастиц катодного материала. Приведены краткие реферативные описания 27 вакуумно-дуго- вых источников с магнитными фильтрами. 2. ВАКУУМНО-ДУГОВЫЕ ИСТОЧНИКИ «ЧИСТОЙ» ЭРОЗИОННОЙ ПЛАЗМЫ Принцип очистки плазмы от МЧ с помощью маг- нитного фильтра заключается в следующем. Между катодом и подложкой размещается некая преграда, исключающая прямую видимость между этой подложкой и активной поверхностью катода, являю- щейся источником эрозионной плазмы с МЧ. Такой преградой может служить экран или стенки изогну- той трубы – плазмовода (рис. 1) [6]. Макрочастицы, двигаясь прямолинейно, натал- киваются на эту преграду и не попадают на подлож- ку, в то время как ионная компонента плазменного потока с помощью магнитного поля направляется на подложку в обход преграды. Вследствие того, что не все МЧ полностью теряют кинетическую энергию, даже при нескольких последовательных столкнове- _________________________________________________________________________________ 190 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 2. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (90), с. 190-202. Рис. 1. Плазменный источник с криволинейным фильтром [6]: фильтр с плазмоводом в виде четверти тора (а); Sобразный плазмовод (б); Ωобразный плазмовод (в); 1 − источник плазмы; 2 − плазмовод; 3 − рёбра; 4 − катушки; 5 − камера; 6 − подложка; 7 − плазма; 8 − источник питания дуги; 9 − источник напряжения смещения ниях со стенками плазмоведущего канала, заметная их часть проходит до выхода из плазмовода и, сле- довательно, до подложки. Очевидно, что эффектив- ность очистки плазмы в таком случае тем выше, чем длиннее плазмовод, чем он уже и чем больше угол его суммарного изгиба. Но при этом непременно возрастают потери полезной (ионной) компоненты транспортируемого потока, производительность си- стемы падает, а сложность её изготовления и стои- мость возрастают. Попытки повысить эффективность систем и упростить их конструкцию минимизацией длины и угла изгиба плазмоведущего канала при относитель- но широком его поперечном сечении или путём ис- пользования простейшей магнитной системы в виде двух последовательных прямолинейных соленоидов с малым углом между осями до сих пор к желаемо- му результату не приводили: значительные конструктивные упрощения системы не сопрово- ждались адекватным повышением её эффективно- сти. Упрощение магнитной системы в рассматривае- мых случаях ухудшает её транспортирующие каче- ства. Но самым серьёзным негативным последстви- ем таких «упрощений» является снижение фильтру- ющих качеств систем, так как перечисленные пути «упрощения» вступают в противоречие с требовани- ями, выполнение которых необходимо для эффек- тивной очистки плазмы. Следует также отметить, что все известные и наиболее распространенные криволинейные фильтры характеризуются крайне неоднородным поперечным распределением плотности выходного плазменного потока. Эффективная площадь по- перечного сечения потока для большинства таких фильтров составляет всего несколько см2, в лучшем случае – несколько десятков см2. Это, в свою оче- редь, обусловливает соответствующие неудобства при использовании рассматриваемых устройств на практике. Обработка изделий с размерами, превы- шающими сечение плазменного потока, нанесение покрытий с равномерным распределением свойств (в первую очередь, толщины) невозможны без до- полнительного усложнения систем введением узлов развёртки плазменного потока [7]. 3. ОЧИСТКА ПЛАЗМЫ ОТ МАКРОЧАСТИЦ В КРИВОЛИНЕЙНОМ ПЛАЗМОВОДЕ Существующие методы определения степени очистки плазмы от МЧ основаны на подсчёте плот- ности дефектов, оставляемых частицами в конденса- те (с прилипанием и без прилипания). Процедура подсчёта крайне громоздкая и трудоёмкая [8]. Гру- бая оценка качества очистки плазмы может быть осуществлена измерением шероховатости (Rа) по- верхности конденсата, полученного на полирован- ной подложке. Что же касается прогнозирования степени очистки, которую должен обеспечить проектируемый фильтр, то в распоряжении разра- ботчика имеется, пожалуй, только один принцип: проектируемая система должна обеспечивать «от- сутствие прямой видимости подложки со стороны катода». В такой ситуации сильно усложняется проблема оптимизации фильтра, особенно в тех слу- чаях, когда проектируемую систему предполагается использовать для очистки плазмы вакуумной дуги с графитовым катодом, генерирующим твёрдые, рико- шетирующие МЧ. Задача упрощается при использовании компью- терного расчёта движения МЧ. Нами эта задача ре- шалась в двумерном приближении для осесиммет- ричных и плоскосимметричных систем [9]. Предпо- лагалось, что макрочастицы твёрдые и имеют сфе- рическую форму, внутренние поверхности плазмо- вода и перехватывающие рёбра гладкие, отражение МЧ от стенок частично упругое, МЧ эмитируются катодным пятном с равной вероятностью в любом направлении в пространство над активной поверх- ностью катода, т.е. функция углового распределения плотности потока МЧ имеет вид N(α) = const. Здесь α - угол между нормалью к поверхности и направле- нием вылета МЧ. Конечно, расчёты с перечисленными допущения- ми не позволяют осуществить количественную оценку истинного соотношения между концентра- циями МЧ в плазме на выходе из системы и на её входе (Neыx/Nвх). Но поскольку ошибки, вносимые этими допущениями, имеют регулярный статистиче- ский характер, то метод весьма полезен при сравни- тельной оценке фильтрующих качеств систем с раз- личной геометрией плазмоведущего тракта. 4. ПРОХОЖДЕНИЕ ПЛАЗМЫ ЧЕРЕЗ МАГ- НИТНЫЙ ФИЛЬТР Другой важной характеристикой системы фор- мирования чистой эрозионной плазмы (помимо сте- пени очистки) является пропускная способность фильтра, которая зависит от уровня потерь плазмы при её транспортировке вдоль фильтрующего кана- ла. Показателем транспортирующих качеств (про- пускной способности) фильтра является отношение количества ионов на его выходе к количеству ионов, вошедших в него. Однако в подавляющем большинстве случаев входной поток ионов опреде- лить затруднительно. Более удобно пользоваться величиной выходно- го ионного тока Ii, отнесенной к величине разрядно- го тока дуги Ia. Поэтому чаще употребляется так на- зываемый «системный коэффициент» Ks = Ii/Ia, кото- рый характеризует не только фильтр, но и степень согласования плазменного источника с фильтром, т.е. является показателем качества системы источ- ник-фильтр в целом. В случае криволинейного плазмовода (с радиу- сом кривизны R) кроме диффузии частиц на стенки поперёк магнитного поля следует также учитывать их уход, обусловленный смещением (дрейфом) по- тока в криволинейном поле в направлении векторов R и [H×R], а также потери, обусловленные отраже- нием частиц от сужений потока силовых линий транспортирующего поля Н. Такие сужения могут _________________________________________________________________________________ 191 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 2. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (90), с. 190-202. возникать в местах, где «сшиваются» поля отдель- ных частей плазмоведущего тракта: между выходом генератора плазмы и входом тороидального плазмо- вода [10], между отдельными катушками плазмово- да. Анализ движения плазмы вдоль тороидального магнитного поля показывает, что для свободного перемещения плазмы его напряжённость в плазмо- ведущем канале должна удовлетворять соотноше- нию: ,0 Zea cVMÍ i> (1) где а − внутренний радиус плазмовода; Мi, V0, Z − масса иона, его поступательная скорость и крат- ность заряда соответственно; e − электронный за- ряд; с − скорость света [11]. При транспортировке потоков плазмы металлов с энергией даже в несколько десятков электронвольт для выполнения неравенства (1) потребовались бы поля свыше 1 Тл. Но при таких полях практически невозможно обеспечить стабильное горение дуги постоянного тока. Кроме того, определённые труд- ности возникли бы при инжекции плазмы в такое поле. Таким образом, представлялось целесооб- разным исследовать транспортировку потоков плаз- мы тяжелых элементов в криволинейной системе со скрещенными электрическим и магнитным полями, руководствуясь принципами плазмооптики [12], ре- ализованными ранее в фильтрующей систе- ме [13−16]. В этом случае необходимое магнитное поле определяется выполнением требования ρe << a < ρi (2) (ρe, ρi − электронный и ионный ларморовские радиу- сы соответственно) и является существенно слабее тех полей, которые отвечают неравенству (1). При этом замагниченными являются только электроны, а ионы остаются незамагниченными. Электроны ча- стично замагниченной плазмы движутся по спирали вдоль линий магнитного поля. В связи с высокой продольной проводимостью плазмы магнитные си- ловые линии в рассматриваемой системе являются эквипотенциалями. Линии имеют потенциал того электрода, с которым они пересекаются. Таким об- разом, пучок магнитных линий (magnetic flux-tube – магнитная силовая трубка), пересекающий актив- ную поверхность катода, находится под потенциа- лом этого электрода (за вычетом катодного падения). Электроны, возникающие на катоде, дви- жутся вдоль такой трубки, а вместе с ними движутся и ионы, которые электростатически удерживаются электронами, так что квазинейтральность плазмы сохраняется. Если плазмовод электрически изолиро- ван от анода, то он может быть заряжен положи- тельно вследствие попадания на него наиболее вы- сокоэнергетичных ионов, которые не могут быть удержаны отрицательным пространственным заря- дом транспортируемых электронов. В этом случае плазмовод приобретает положительный плавающий потенциал. Возникающее при этом радиальное элек- трическое поле между транспортирующей магнит- ной трубкой и положительно заряженным плазмово- дом способствует транспортировке ионной компо- ненты плазмы. Для повышения эффективности транспортировки на криволинейный плазмовод дол- жен быть подан «принудительный» положительный потенциал (около 20 В) от специального источника. Такая теоретическая модель была использована в работе [16] для описания движения ионов в торои- дальных фильтрах и впоследствии стала известна как «flux-tube» модель. Более тщательно она была исследована Боркером с сотрудниками [17]. В дальнейшем было предложено несколько бо- лее совершенных моделей, преимущества которых продемонстрированы в ряде теоретических и экспе- риментальных исследований [18-25]. Вместе с тем, как отмечалось выше, в соответствии с наиболее простой и предельно доступной для понимания кон- цепцией транспортировка ионов плазмы в криволи- нейном плазмоведущем канале в условиях замагни- ченности электронов происходит вдоль магнитных силовых линий, пересекающих активную поверх- ность катода [16, 26]. Причём эти линии нигде не должны пересекать стенки плазмовода, чтобы ведо- мая этими линиями плазма также не уходила на стенки плазмовода или других элементов плазмове- дущего канала. Эффективность транспортировки за- висит от уровня диффузионных и дрейфовых потерь плазмы при её прохождении через фильтрующий ка- нал. Следовательно, условия прохождения плазмы через фильтр организовать тем проще, чем больше радиус плазмовода а по отношению к радиусу като- да rк, чем короче путь L между входом и выходом системы, чем сильнее магнитное поле (до опре- делённого предела [10]), чем меньше угол изгиба плазмовода и, следовательно, кривизна транспорти- рующего Н-поля и чем меньше вариации толщины транспортирующего пучка силовых линий. Очевид- но, что те из перечисленных требований, которые относятся к геометрическим параметрам, вступают в противоречие с требованиями, выполнение которых обеспечивает наилучшее фильтрующее качество си- стемы (см. предыдущий раздел). В этой связи выбор геометрических параметров R, rк, L и θ (суммарный угол изгиба плазмовода) определяется допустимым компромиссом между "конфликтующими" требова- ниями. Что же касается потерь ионной компоненты, то при заданной геометрии проектируемой системы, обеспечивающей требуемую степень фильтрации, минимизировать эти потери возможно подбором оп- тимальных напряжённости и топографии транспор- тирующего магнитного поля. 5. КОНСТРУКЦИИ МАГНИТНЫХ ФИЛЬТРОВ Классический фильтр с плазмоводом в виде ча- сти тора схематически изображён на рис. 1. С мо- мента опубликования первых данных по фильтрам этого типа [13, 15] и до настоящего времени они _________________________________________________________________________________ 192 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 2. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (90), с. 190-202. остаются наиболее распространёнными как в лабо- раторной, так и в производственной практике. По- дробным исследованиям и усовершенствованию «тороидальных» фильтров посвящены работы мно- гих авторов. Разработаны устройства с очень не- большими размерами (длина плазмовода около 10 см), которые в сочетании с миниатюрным им- пульсным источником плазмы очень удобны для ла- бораторных исследований [27]. Исследования Бор- кера и др. [17] показали, что эффективность транс- портировки плазмы вдоль фильтра экспоненциально снижается с увеличением длины плазмовода. Андерсом и Брауном установлены оптимальные соотношения магнитных полей на стыке между плазменным источником и плазмоведущим каналом, подтверждена важная роль положительного потен- циала, подаваемого на плазмовод, в повышении эф- фективности фильтра [10]. Установлено также (Билек с сотрудника- ми [28,29]), что к аналогичному повышению эффек- тивности транспортировки плазмы вдоль фильтра приводит подача положительного потенциала на уз- кую ленту, размещенную внутри плазмовода вдоль его наружной (относительно центра кривизны) стен- ки. В оптимизированной системе, работающей в им- пульсном режиме в условиях сравнительно сильного магнитного поля (около 100 мТл), системный коэф- фициент фильтра с поворотом плазменного потока на 90° составляет 2,5%. Додоновым с сотрудниками разработан торои- дальный фильтр с поворотом плазменного потока на 120° (рис. 2) [30]. При постоянном токе дуги 200 А системный ко- эффициент плазменного источника с таким фильтром составляет около 3,7%. Сильноточный импульсный источник, оснащённый фильтром с уг- лом изгиба тороидального плазмовода 120°, описан в работе [31]. Источник используется в оборудова- нии для осаждения сверхтонких углеродных покры- тий на жёсткие диски памяти и магнитные головки записи и считывания. С целью улучшения условий прохождения плазмы через фильтр Мартин и др. предложили вариант устройства с плазмоводом, изо- гнутым всего на 45° (рис. 3). Такая мера позволила в режиме постоянного тока поднять значение систем- ного коэффициента до 2,5% [32]. Аналогичное устройство с поворотом плазмен- ного потока на 45° предложено Йонг-кук Ки- мом [33]. Отличие этого устройства от предыдущего состоит в том, что для коррекции магнитного поля на изгибе плазмовода размещён дополнительный электромагнит (рис. 4). _________________________________________________________________________________ 193 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 2. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (90), с. 190-202. Рис. 2. Источник фильтрованной плазмы с поворотом потока на 120° [30]: 1 − катод; 2 − плазмовод; 3 − катушки; 4 − анод; 5 − камера; 6 − подложка Рис. 3. Источник плазмы с фильтром Мартина и др. [32]: 1 − катод; 2 − анод; 3 − магнитные катушки; 4 − плазмовод; 5 − плазменный поток; 6 − рабочая камера; 7 − подложка; 8 − катушки системы фокусировки и развёртки плазменного потока Фильтр «коленного» типа (рис. 5) предложен Фалабеллой и Сандерсом [34]. Плазмовод фильтра состоит из двух прямых труб, состыкованных друг с другом под углом 45°. Диаметр и длина плазмоведу- щего канала выбраны так, что даже при таком ма- лом угле изгиба прямая видимость между катодом и подложкой отсутствует. Системный коэффициент эффективности составляет 3%. По сведениям, при- веденным в [26], плазменный источник с таким фильтром используется в коммерческих целях. Фильтр «сегментного» типа для сильно- точного импульсного источника плазмы разрабо- тан и исследован в Национальной лаборатории Беркли Калифорнийского университета совместно с группой специалистов Фраунгоферовского институ- та лучевых технологий (г. Дрезден) [35]. Каждый сегмент фильтра представляет собой изогнутый на 30° трубчатый плазмовод с магнитной катушкой. Последовательно соединяя различное количество сегментов, можно осуществлять поворот плазменно- го потока на 30, 60, 90° и т.д. Сильноточный источ- ник плазмы работает при токах до 5 кА в импульсе с частотой следования импульсов до 300 Гц. Величи- на системного коэффициента очень высока и дости- гает 7%. Сведений о коммерческом применении си- стемы не имеется. Рис. 6. Плазменный источник с фильтром Вел- ти [36]: схематический чертёж (а); магнитные си- ловые линии (б). 1 − катод; 2 − плазмовод; 3 − соле- ноид; 4 и 5 − отклоняющие электромагниты; 6 − подложка; 7 − анод «Прямоугольный» фильтр с плазмоводом, изо- гнутым на 90° (рис. 6) [36], а также система для фор- мирования двух плоских потоков фильтрованной плазмы, направленных в противоположные стороны (рис. 7) [37], предложил Велти. В обоих его изобре- тениях используется плазменный источник с плос- ким протяженным катодом. Обе системы предназна- чены для осаждения покрытий на движущиеся по- перёк плазменных потоков плоские объекты большой площади. Системный коэффициент эффек- тивности источника, генерирующего два потока, со- ставляет ~ 1,7%. Сведений о практическом исполь- зовании изобретений не имеется. На рис. 8 приведена схема источника с плазмово- дом прямоугольного сечения, предложенного Горо- ховским [38]. _________________________________________________________________________________ 194 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 2. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (90), с. 190-202. Рис. 4. Плазменный источник Йонг-кук Кима [33]: 1 − катод; 2 − анод; 3 − плазмовод; 4 − подложка; 5 − стабилизирующая катушка; 6 - 8 − катушки транспортирующего поля; 9 − корректирующая катушка Рис. 5. Плазменный источник с фильтром «коленного» типа [34]: 1 − катод; 2 − анод; 3 − плазмовод; 4, 5 − соленоиды; 6 − дополнительный анод; 7 − камера; 8 − подложка Рис. 7. Источник Велти с двумя выходными потоками плазмы [37]: 1 − катод; 2 − анод; 3 − траектория движения КП; 4 − подложки Рис. 11. Sобразный фильтр с миниатюрным импульсным источником [40]: 1 − катод; 2 − анод; 3 − плазмовод; 4 − подложка; 5 − магнитные катушки Рисунок изображает сечение устройства плоско- стью, перпендикулярной длинной стороне попереч- ного сечения плазмовода. Ведущее магнитное поле внутри плазмовода является суммой полей двух не- зависимых наборов катушек 5 и 6. Независимое пи- тание катушек позволяет в широких пределах регу- лировать распределение магнитных полей в плазмо- воде, воздействуя тем самым на форму плазменного потока, на эффективность его прохождения через фильтр. Недостаток такой системы – её громозд- кость. Гороховским запатентован также источник с L-образным фильтром [39], схематически изоб- ражённый на рис. 9. Отличительной особенностью фильтра являются размещённые внутри плазмовода у наружной (по от- ношению к центру кривизны) его стенки двух от- клоняющих пластин под регулируемым положи- тельным потенциалом. Действие пластин аналогич- но действию ленты в плазмоводе фильтра, исследо- вавшегося Билек и др. [28,29]. В патенте [39] описан также двухкатодный ис- точник плазмы с двумя L-образными фильтрами с одним общим выходным плазмоводом (рис. 10). По- токи плазмы от двух катодов после изгиба на 90° проходят через общий выходной плазмовод на подложку не смешиваясь. Источник может быть ис- пользован для осаждения покрытий на плоские объекты большой площади. Системный коэффици- ент эффективности фильтра – около 2,5%. S-образные фильтры. В поисках путей улучше- ния качества очистки плазмы от МЧ некоторые ис- следователи увеличивали угол изгиба плазмовода до 120, 180° и больше [25, 30]. Одним из таких устройств является так называемый S-образный фильтр, плазмовод которого представляет по сути два соединенные последовательно плазмовода в виде четверти тора, изогнутые в противоположные стороны (рис. 11) [40]. Такое решение действительно заметно улучшает качество фильтрации плазмы, но уровень потерь в более длинном канале (по сравнению с обычным 90° плазмоводом) столь велик, что системный коэф- фициент даже для лучшего импульсного исполнения устройства не превышает 0,6%. В этой связи источ- _________________________________________________________________________________ 195 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 2. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (90), с. 190-202. Рис. 8. Источник фильтрованной плазмы с регулируемым распределением магнитных полей в плазмоводе [38]: 1 − катод; 2 − анод; 3 − плазмовод прямоугольного сечения (длинная сторона сечения – перпендикулярна плоскости рисунка); 4 − катодные катушки; 5, 6 − система катушек для формирования транспортирующего магнитного поля; 7 − подложка Рис. 10. Двухкатодный источник фильтрованной плазмы с Tобразным плазмоводом прямоугольного сечения [39]: 1−катод; 2−анод; 3 − плазмовод; 4 − катодная катушка; 5 − отклоняющие катушки; 6, 7 − отклоняющие электроды; 8− выходная фокусирующая катушка; 9−выходная секция плазмовода; Рис. 9. Источник фильтрованной плазмы с Lобразным плазмоводом прямоугольного сечения [39]: 1 − катод; 2 − анод; 3 − плазмовод; 4 − стабилизирующая и фокусирующая катушки; 5 − отклоняющая катушка; 6, 7 − отклоняющие электроды; 8 − выходная фокусирующая катушка Рис. 12. Спиральный фильтр [43,44]: 1, 2, 3 − прямолинейные секции плазмовода; 4, 5 − изогнутые секции плазмовода; 6 − входной фланец; 7 − система электромагнитной развёртки выходного потока плазмы Рис. 14. Плазменный источник Сатрума [47]: 1 − катод; 2 − анод; 3, 4 − магнитные катушки; 5 − защитный кожух; 6 − куполообразный корпус источника. Стрелками показано предполагаемое движение плазмы ники с S-образным фильтром представляется целе- сообразным использовать только в физических ис- следованиях, а также в практике синтеза тонких и сверхтонких пленок, когда при повышенных требо- ваниях к чистоте плазмы нет особой необходимости обеспечивать высокие скорости осаждения конден- сата. Та же цель – повышение чистоты эрозионной плазмы – преследовалась при создании криволиней- ных фильтров так называемой «открытой архи- тектуры». В них отсутствует плазмовод в обычном представлении (изогнутая труба). Его роль выполня- ют витки однослойного соленоида и изогнутого на требуемый угол, например на 90° [41], или дважды по 90° в противоположные стороны (эквивалент S-образного фильтра, рассмотренного выше) [42]. Соленоид изготавливают из медной трубки, охла- ждаемой водой. Питание соленоида целесообразно осуществлять путем подключения его последова- тельно с дуговым разрядным промежутком источни- ка плазмы. Значительная часть МЧ в таком фильтре уходит из системы через зазоры между витками со- леноида, а вероятность их рикошетирования суще- ственно снижена. Фильтр не получил широкого рас- пространения в связи с тем, что необходимость раз- мещения его внутри вакуумной камеры технологи- ческой установки сильно сокращает её (камеры) ра- бочий объем. По этой же причине значительно усложнены подвод электропитания и водяного охла- ждения к соленоиду. Непростой является также за- дача обеспечения его механической жёсткости. В последние годы широкую известность при- обрёл «спиральный фильтр (twist filter)» (рис. 12), который можно рассматривать как разновидность S-образного фильтра, и отличающийся от последне- го тем, что составляющие его криволинейные участки изогнуты в разных плоскостях [43, 44]. По мнению разработчиков (Ксу Ши и др.), эта особен- ность фильтра способствует более эффективному подавлению макрочастиц в потоке фильтруемой плазмы. Коммерческая установка со спиральным фильтром демонстрировалась в 2002 г. на выставке Международной конференции ICMCTF-2002 в Сан- Диего (США). Источник с фильтром куполообразного типа (рис. 13) предложен Фалабеллой и Сандер- сом [45,46]. Идея заключается в следующем. Внутри куполо- образной камеры со стороны её свода и соосно с ней размёщен цилиндрический катод с боковой рабочей поверхностью. С противоположной стороны камеры напротив торца катода размещена подложка. Маг- нитные катушки создают в камере аксиально-сим- метричное поле с «пробкой» у её свода. Плазмен- ный поток, первоначально движущийся в радиаль- ном направлении, разворачивается магнитным по- лем на 90° и движется вдоль поля на подложку. Воз- можность движения макрочастиц в ту же сторону блокируется экранами. Системный коэффициент устройства достаточно высок и составляет 3,5%. Сведений о практическом использовании источника нет. На рис. 14 изображено устройство, запатентован- ное Сатрумом [47] и по форме напоминающее опи- санный выше куполообразный источник. Отличие состоит в том, что (1) со стороны свода куполооб- разного корпуса 6 в нём нет катушек для создания отражающего магнитного поля, а (2) рабочей по- верхностью цилиндрического катода является торец, обращённый к своду «купола». В такой системе нет видимых причин, которые заставляли бы поток плазмы, движущийся от торца катода в сторону дни- ща корпуса («свода купола»), изменить направление движения на 180° (к подложке). Таким образом, ис- точник в том виде, как он запатентован и воспроиз- ведён на нашем рисунке, является неработоспособ- ным. _________________________________________________________________________________ 196 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 2. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (90), с. 190-202. Рис. 13. Источник фильтрованной плазмы куполообразного типа [45, 46]: 1 − катододержатель; 1' − рабочая поверхность катода; 2 − экран; 3 − анод; 4-7 − магнитные катушки; 8-9 −экраны; 10 − подложка Рис. 16. Источник плазмы с фильтром жалюзийного типа [49]: 1 − катод; 2 − анод; 3 − фильтр; 4 − стабилизирующая и фокусирующая катушки; 5 − источник тока в кольцах фильтра; 6 − источник питания дуги; 7 − источник напряжения смещения Рис. 17. Схема источника плазмы с фильтром типа "магнитный остров" [50]:1 − катод; 2 − анод; 3 − плазмовод; 4, 5 − магнитные катушки; 6 − подложка; 7 − линии магнитного поля. Стрелками показано направление движения ионов и электронов, штрихпунктиром обозначены траектории МЧ Прототипом куполообразного источника [45, 46] является устройство, предложенное ранее Аксёно- вым и Бренём (рис. 15) [48]. Жалюзийные фильтры [49] привлекают внима- ние своей простотой и высокой степенью пропуска- ния плазмы. Фильтр представляет собой набор па- раллельных пластин типа «жалюзи», по которым пропускается ток, создающий магнитное поле для транспортировки плазмы сквозь промежутки между пластинами. Потоки МЧ перехватываются пластина- ми подобно световым лучам в оконных жалюзи. На рис. 16 изображён источник с фильтром, в ко- тором жалюзи образованы системой концентриче- ских колец. Системный коэффициент в некоторых вариантах исполнения фильтра, по заявлениям раз- работчиков, весьма высок (около 7%). Однако в фильтрах не предусмотрены меры борьбы с рикоше- тирующими МЧ, и пока что затруднительно пред- ставить себе, каковы должны быть эти меры, чтобы не свести на нет преимущества простоты конструк- ции и высокой пропускной способности по отноше- нию к ионной (полезной) компоненте плазмы. Прямолинейные фильтры. Первый вариант фильтра с плазмоводом в виде четверти тора (см. рис. 1), предложенный три десятилетия назад [6], до настоящего времени остаётся наиболее распро- странённым как в лабораторной практике, так и в промышленном производстве. Вместе с тем слож- ность и сравнительно низкая производительность тормозили дальнейшее продвижение этого устрой- ства в производственную практику. Как альтернатива криволинейному плазменному фильтру в ХФТИ был разработан так называемый «прямолинейный» фильтр с «магнитным островом» [50]. Его устройство и принцип действия иллюстрирует рис. 17. Фильтр, однако, оказался не намного проще сво- его «тороидального» прототипа, по эффективности практически его не превосходил и поэтому был мо- дифицирован в вариант с «пассивным островом» [51]. Выполнение основного конструк- тивного требования – отсутствие прямой видимости между катодом плазменного источника и подложкой – здесь достигается тем, что в прямолинейном ци- линдрическом плазмоводе (аноде) на его оси разме- щается плоский экран (пассивный «остров»), пере- крывающий эту видимость (рис. 18,а). Рис. 18. Фильтр с «пассивной» заслонкой [51] а: 1 − анод; 2 − катод; 3 − поджигающий электрод; 4 − стабилизирующая катушка; 5 − транспортиру- ющая катушка; 6 − заслонка; 7 − диафрагмы; 8 − подложка. Стрелками показаны треки МЧ. Схема источника плазмы Треглио [52] б: 1 − ка- тод; 2 − анод; 3 − подложка; 4 − зона, свободная от МЧ Транспортировка ионно-электронной компонен- ты плазмы осуществляется вдоль линий осесиммет- ричного магнитного поля, пересекающих активную поверхность катода и огибающих экран. На рис. 18,б приведена схема источника плазмы, предложенного Треглио [52]. Здесь отсутствие пря- мой видимости между катодом и подложкой (а сле- довательно, и фильтрующие свойства системы) определяется кольцевой формой катода и соотноше- ниями между его диаметром, диаметром централь- ного отверстия катушки и расстояниями катод-ка- тушка и катушка-подложка. Системы формирования радиальных потоков (СФРП) фильтрованной плазмы. Наиболее исследо- _________________________________________________________________________________ 197 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 2. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (90), с. 190-202. Рис. 15. Вакуумно-дуговой источник плазмы [48] с фильтром – прототипом «куполообразного»: 1 − катод; 2 − анод; 3 − катушки; 4 − ферромагнитный концентратор; 5 − плазма; 6 − подложки Рис. 20. Система с радиальными потоками фильтрованной плазмы [54]: 1 − катоды; 2 − камераанод; 3 − подложка; 4 − соленоид ванная система такого типа – система с преобразова- нием двух встречных потоков плазмы в радиальный поток показана на рис. 19 [53]. Система содержит два одинаковых вакуумно-ду- говых источника плазмы с магнитной фокусиров- кой. Источники размещены соосно и направлены на- встречу один другому. Плазма двух встречных осе- вых потоков смешивается в центральной части си- стемы и выходит наружу в виде радиального потока через кольцевой проем между анодами источников. Усредненный по времени поток имеет однородное по азимуту распределение плотности. Пройдя через проём между анодами, поток попадает на кольцевой экран, охватывающий этот проём. Подложки разме- щаются вокруг проёма либо на изолированных от экрана подложкодержателях, либо непосредственно на экране. По отношению к анодам экран находится под отрицательным потенциалом (плавающим или «принудительным»). Роль экрана могут играть стен- ки заземлённой камеры. Аноды в этом случае долж- ны быть изолированы от камеры. Сумма аксиальных ионных потоков, генерируе- мых обоими источниками, трансформируется в ра- диальный поток с достаточно малыми потерями: ко- эффициент трансформации достигает величины 0,9. В случае титановой плазмы при В ≈ 8 Тл системный коэффициент Ii/Ia составляет 8,4%. Это примерно в 3-7 раз выше соответствующих показателей для дру- гих наиболее известных источников фильтрованной плазмы, работающих в режиме постоянного тока. В системе, разработанной группой Сабле- ва [54] (рис. 20), плазменные потоки, генерируемые катодными пятнами на наружной поверхности двух кольцевых катодов, направлены к стенкам цилин- дрической камеры-анода. Под действием электрического поля, возникаю- щего в электронно-замагниченной плазме, часть ионов меняет первоначальное направление движе- ния на обратное и осаждается на отрицательно заря- женной подложке. В системе не предусмотрены меры против рикошетирования МЧ от стенок каме- ры. Тот же принцип, что и в патенте [54], использо- ван в системе Сторера [55], предназначенной для осаждения покрытий на проволоку, оптические во- локна и т.п. (рис. 21). Здесь анодом служит набор стержней, размещён- ных наподобие «беличьего колеса» между катодами и стенкой цилиндрической камеры. МЧ, движущие- ся к стенкам и отражённые от неё, поглощаются ло- вушкой, размещённой между анодом и камерой и имеющей вид пакета плоских колец. Широкоапертурные L-образные фильтры. Анализ данных по эффективности транспортировки плазмы вдоль криволинейных магнитных полей по- казывает, что наиболее высокие результаты достига- ются в случае системы с преобразованием аксиаль- ных потоков в радиальный (см. выше). _________________________________________________________________________________ 198 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 2. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (90), с. 190-202. Рис. 19. Система формирования радиальных потоков (СФРП) фильтрованной плазмы[53]. 1 − катод; 2 − анод; 3 − поджигающий электрод; 4 − стабилизирующая катушка; 5 − транспортирующая катушка; 6 − камера; 7 − экран; 8 − подложка Рис. 21. Система с радиальными потоками фильтрованной плазмы [55]: 1 − катоды; 2 − анодные стержни; 3 − камера; 4 − ловушка для МЧ; 5 − соленоид; 6 − корректирующие магнитные катушки; 7 − движущийся (по стрелке) пучок проволок, волокон и т.п. (подложка) Рис. 23. Двухканальный источник фильтрованной плазмы [57]: 1 − катоды; 2 − аноды; 3 и 4 − входные и выходная секции плазмовода соответственно; 5-8 − катушки; 9 − подложка; 10 − фильтр-диафрагма Однако в ряде случаев применение такой систе- мы представляет определённые неудобства. Поэто- му достижение высокой эффективности традицион- ных систем, генерирующих аксиальный поток плаз- мы, продолжает оставаться актуальной проблемой. В связи с тем, что система, генерирующая радиаль- ный поток плазмы, отличается от систем для фор- мирования аксиальных потоков главным образом шириной плазмоведущего канала и аспектовым от- ношением R/а, представлялось целесообразным ис- следовать «аксиальную» систему с величиной R/а мало отличающейся от того значения, которое ха- рактерно для «радиальных» систем. Основные ре- зультаты экспериментальных исследований такой системы с L-образным плазмоводом [56] могут быть сформулированы следующим образом. Увеличение линейных размеров поперечного се- чения плазмовода (в исследуемом варианте – при- близительно до 200…300 мм) при малом аспектовом отношении (R/а ≈ 1,3), близком к минимально воз- можному (R/а = 1), способствует значительному по- вышению пропускной способности системы. Установлено, что дрейфовые потери могут быть заметно снижены локальной корректировкой маг- нитного поля, а также подачей отрицательного по- тенциала на часть стенки криволинейного плазмово- да вблизи его выходного проёма со стороны, проти- воположной направлению [Н × R] или в направле- нии R, при положительном потенциале смещения на плазмоводе в целом. Уровень потерь независимо от их происхожде- ния снижается, а ионный ток на выходе криволиней- ной части плазмоведущего канала соответственно увеличивается с повышением положительного по- тенциала смещения на плазмоводе. В исследуемом варианте системы её максимальная пропускная способность отмечалась при смещении ~ 25 В. В ре- жиме «частично отрицательного» плазмовода до- стигнуты максимальные значения пропускной способности системы. При этом в отличие от тради- ционных условий ионный ток на выходе увеличи- вался, не достигая максимума, с ростом положи- тельного смещения до 50 В. Изложенные результаты использованы при раз- работке источника с Т-образным плазмоводом [56], схематический чертёж которого приведен на рис. 22. Системный коэффициент эффективности источ- ника достигает ~ 5,5%. Ксу Ши и др. предложили двухкатодный источ- ник фильтрованной плазмы (рис. 23) [57]. В его со- став входят два генератора плазмы с магнитной ста- билизацией дуги и плазмовод с двумя входными и одной общей выходной секцией. Через выходную секцию смешанный поток плазмы от двух генерато- ров попадает на подложку. В каждой входной сек- ции размещён фильтр в виде диафрагмы, охвачен- ной фокусирующей катушкой. С помощью диафраг- мы отсекается периферийная, наиболее интенсивная часть потока МЧ, а ионная компонента плазмы, сфо- кусированная магнитным полем катушки, проходит через отверстие диафрагмы. _________________________________________________________________________________ 199 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 2. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (90), с. 190-202. Рис. 22. Вакуумно-дуговой источник фильтрованной плазмы с Тобразным плазмоводом [56]: 1 − катод; 2 − анод; 3, 4 − входная и выходная секции плазмовода; 5 − ловушка МЧ; 6 − дополнительная секция плазмовода; 7 − анодная вставка; 8-14 − магнитные катушки; 15 − экраны; 16 − рёбра Рис. 25. Система с холловским слоем [60]: 1 − катод; 2 − анод; 3 − подложк; 4 − плазма Нетрадиционные способы фильтрации. В от- личие от всех предыдущих вариантов плазменных фильтров, в которых управление плазменным пото- ком осуществляется скрещенными электрическим и магнитным полями, в системе, предложенной Мейе- ром и Шайбе, отклонения ионной компоненты плаз- менного потока, генерируемого импульсным источ- ником с лазерным поджигом [58], осуществляется полем положительно заряженного отклоняющего электрода (рис. 24) [59]. Однако в отсутствие магнитного поля потенциал отклоняющего электрода, необходимый для замет- ного воздействия на ионы плазменного потока, до- стигается при очень больших токах на этот элек- трод, превышающих ток дуги между катодом и ано- дом. В окончательном варианте запатентованного устройства анодом служит отклоняющий электрод. В работе Бендера и др. [60] исследован процесс экстрагирования ионов из плазмы дугового разряда с помощью холловского слоя, формируемого в усло- виях поперечного магнитного поля (рис. 25). Ионный поток, генерируемый КП дуги в магнит- ном поле, испытывает разворот на 180°, отделяясь от капельной фракции, разлетающейся в про- странство над катодом. Таким образом, МЧ не попа- дают на подложку, лежащую в одной плоскости с рабочей поверхностью катода. Эффективность про- хождения ионной компоненты от катода к подложке в оптимальном режиме достигает 70%, что соответ- ствует KS ≈ 7%. В устройстве, предложенном Крауссом (рис. 26) [61], ионный поток плазмы, генерируемой катодным пятном дуги, отклоняется на 90° вслед- ствие дрейфа частиц в поперечном магнитном поле. Для компенсации пространственного заряда ионов служит термоэмиссионный электронный нейтрали- затор, размещённый вблизи подложки. _________________________________________________________________________________ 200 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 2. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (90), с. 190-202. Рис. 24. Плазменный источник с электростатическим отклонением ионной компоненты [59]: 1 − катод; 2 − отклоняющий электрод; 2' − пластины-ловушки МЧ; 3 − подложка; 4 − анод; 5 − лазерный Все три нетрадиционных плазменных фильтра пока находятся в стадии лабораторных исследова- ний. 6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Из приведенных данных следует, что за послед- ние полтора-два десятилетия в области создания но- вых конструкций и новых концепций плазменных фильтров достигнут значительный прогресс. Разра- ботки имеют различную степень готовности к прак- тическому применению. Исследования механизмов транспортировки плазмы в E ⊥ H-полях и поведения МЧ в плазмоводах с экранами и другими элемента- ми для улавливания МЧ, разработка методов опти- мизации геометрии фильтров с применением компьютерных расчётов магнитных полей и траек- торий МЧ привели к созданию фильтров с пропуск- ной способностью до ~ 90%, обеспечивающих сни- жение содержания МЧ в плазме до уровней, не пре- вышающих разрешение регистрирующей аппарату- ры. Особый интерес как объекты дальнейших иссле- дований и разработок представляют, на наш взгляд, новые концепции высокоэффективных фильтрую- щих систем: устройства с аксиально-радильным преобразованием плазменных потоков, фильтры с широкоапертурными L- и Т-образными плазмовода- ми, сильноточные импульсные источники фильтро- ванной плазмы. ЛИТЕРАТУРА 1. R.L. Boxman, D.M. Sanders, Ph.J. Martin (Eds.). Handbook of Vacuum Arc Science and Technology. Noyes Publications, Park Ridge, NJ, USA, 1995, 742 p. 2. Andre Anders (Ed.). Handbook of Plasma Immer- sion Ion Implantation and Deposition. John Wiley & Sons, Inc., NY / Chichester / Weinheim / Brisbane / Singapore / Toronto, USA, 2000, 736 p. 3. И.И. Аксёнов. Вакуумная дуга в эрозионных ис- точниках плазмы. Харьков: ННЦ ХФТИ, 2002, 212 с.И.И. Аксёнов. Вакуумно-дуговые источни- ки фильтрованной плазмы: история, теория, практика, перспективы // Вакуумные технологии и оборудование. Харьков: ННЦ ХФТИ, "Константа", 2003, с. 238 − 258. 4. R.L. Boxman and S. Goldsmith. Macroparticle con- tamination in cathodic arc coatings: generation, transport and control // Surf. Coa.s Technol. 1992, v. 52, p. 39 − 50. 5. А.с. СССР №605425 /И.И. Аксенов, В.А. Белоус, В.Г. Падалка. 1978. 6. И.И. Аксенов, С.И. Вакула, В.Г. Падалка, В.Е. Стрельницкий, В.М. Хороших // ЖТФ. 1980, т. 50, № 9, с. 2000. 7. R.L. Boxman // Proc. of the XIXth Int. Symp. on Disch. and Electrical Insulation in Vacuum (IS- DEIV). Xi'an, China, Sept. 2000, p. 1. 8. I.I. Aksenov, D.Yu. Zaleskij, V.E. Strel'nitskij // 1st Int. Congr. on Radiation Physics, High Current Electronics and Modification of Materials. Sept. 2000, Tomsk, Russia, Proc. v. 3, p. 130. 9. S. Anders, A. Anders, I. Brown // J. Appl. Phys. 1994, v. 75, p. 4895. 10.N.A. Khizhnyak // Sov. Phys. Tech. Phys. 1965, v. 35, p. 847. 11.А.И. Морозов // ДАН СССР. 1965, т. 163, с. 1363. 12.И.И. Аксёнов, В.А. Белоус, В.Г. Падалка, В.М. Хороших // Физика плазмы. 1978, т. 4, № 4, с. 758 − 763. 13.И.И. Аксёнов, В.Г. Падалка, Н.С. Репалов, В.М. Хороших // Физика плазмы. 1980, т. 6, № 2, с. 312 − 318. 14.И.И. Аксенов, В.А. Белоус, В.Г. Падалка, В.М. Хороших // ПТЭ. 1978, №5, с. 236. 15.I.I. Aksenov, A.N. Belokhvostikov, V.G. Padalka, N.S. Repalov, V.M. Khoroshikh. Plasma flux mo- tion in a toroidal plasma guide // Plasma Phys. Con- trol Fus. 1986, v. 28, p. 761. 16.D.B. Borker, D.M. Sanders, J. Storer, S. Falabella // J. Appl. Phys. 1991, v. 69, p. 115. 17.B. Alterkop, E. Gidalevich, S. Goldsmith, R.L. Box- man // J. Appl.Phys. 1996, v. 79, p. 6791. 18.D.B. Batchelor and C.R. Davidson //J. Plasma Phys. 1975, v. 14, p. 77. 19.C.R. Davidson // Phys. Fluids. 1976, v. 19, p. 1189. 20.V.S. Veerasamy, G.A.J. Amaratunga, W.I. Milne // IEEE Trans. Plasma Sci. 1993, v. 21, p. 322. 21.Xu Shi, Yu Qiang Tu, Hong Siang Tan, Beng Kang Tay // IEEE Trans. Plasma Sci. 1966, v. 24, N 6. 22.Xu Shi, B.K. Tay, D.I. Flynn, Q. Ye, Z. Sun // Surf. Coat. Technol. 1997, v. 94 − 95, p. 195. 23.A. Anders, S. Anders, I. Brown // J. Appl. Phys. 1994. v. 75, p. 4900. 24.A. Anders, S. Anders, I. Brown // Plasma Sours. Sci. Technol. 1995, v. 4, p. 1. 25.A. Anders // Surf. Coat. Technol. 1999, v. 120−121, p. 319. _________________________________________________________________________________ 201 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 2. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (90), с. 190-202. Рис. 26. Источник фильтрованной плазмы Краусса [61]: 1 − катод; 2 − анод; 3 − поперечное магнитное поле; 4 − ионный поток; 5 − подложка; 6 − термоэмиссионный нейтрализатор 26.A. Anders // Surf. Coat. Technol. 1998, v. 93, p. 158. 27.M.M.M. Bilek, Y. Yin, D.R. McKenzie // IEEE Trans. Plasma Sci. 1996, v. 24, p. 1165. 28.M.M. Bilek, D.R. McKenzie, Y. Yin, M.U. Chhowalla, W.I. Milne // IEEE Trans. Plasma Sci. 1996, v. 24, p. 1291. 29.A.I. Dodnov and V.M. Diamant // 1st Int. Congr. on Radiation Phys., High Current Electronics and Modification of Materials. Tomsk, 2000, Proc., v. 3, p. 429. 30.B. Petereit, P. Siemroth, H.-H. Schneider, H. Hilgers // Surf. Coat. Technol. 2003, v. 174-175, p. 648−650. 31.US Patent N5.433.836 /P.J. Martin, R.P. Netterfield, T.J. Kinder. Jul.18, 1995. 32.US Patent N6.026.763 /Jong-kuk Kim. 2000, Feb.22, 33.US Patent N 5,279,723 /S. Falabella, D.M. Sanders. 1994. 34.T. Schülke, A. Anders, P. Siemroth // IEEE Trans. Plasma Sci. 1997, v. 26, p. 660. 35.US Patent N 5840163 /R.P. Welty. Nov. 24, 1998. 36.US Patent N 5997705 /R.P. Welty. Dec. 7, 1999. 37.Int. Pat. N 00/62327 /V. Gorokhovsky. Oct. 19, 2000. 38.US Patent N 6.663.755B2 /V. Gorokhovsky. Dec.16, 2003. 39.S. Anders, A. Anders, M.R. Dickinson, R.A. MacGill, I.G. Brown // IEEE Trans. Plasma Sci. 1997, v. 26, p. 670. 40.M. Kühn, P. Meja and F. Richter //Diamond and Related Materials. 1993, v. 2, p. 1350. 41.M.M. Bilek, I.G. Brown //Rev. Sci. Instrum. 1998, v. 69, p. 3353. 42.X. Shi, D.Y. Flynn, B.K. Tay, H.S. Tan. Int. Appli- cation under PCT N WO 96/26531; Int. Application under NPCT/GB 96/00389. 43.US Pat. Appl Publ. NUS 2003/0085123 Al. /X.I. Shi, B.K. Tay, D.Y. Flynn, H.S. Tan, M. Ful- ton. May 8, 2003. 44.. US Patent N 5282944 /D.M. Sanders, S. Falabella. Feb. 1, 1994. 45.D.B. Boercker, S. Falabella, D.M. Sanders // Surf. Coat. Technol. 1992, v. 53, p. 239. 46.US Patent N2003/0193031 A1 /Paul E. Sathrum. Oct.16, 2003. 47.А.с. СССР №913744 /И.И. Аксёнов, В.Г. Брень. 6 окт. 1979 г. 48.I.B. Stepanov, I.A. Ryabchikov, P.A. Shaposhnicov, D.M. Kurdyukov // 5th Conf. on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. Tomsk, 2000, Proc., p. 198 − 203. 49.Canadian Patent N 1176599 /I.I. Aksenov, V.G. Padalka, V.M. Khoroshikh. 1982. March 31. 50.А.с. СССР №1708133 /И.И. Аксёнов, В. Потапен- ко, A. Тимошенко, В.M. Хороших. 27 марта, 1989. 51.US Patent N 5.317.235 /J.R. Treglio. 1994. May 31. 52.I.I. Aksenov //Proc. of the 4th Int. Symp. "Vac. Techn. and Equip". Kharkov, Ukraine, 2001, p.139. 53.US Patent N4492845 /G.V. Kljuchko, V.G. Padalka, L.P. Sablev, R.I. Stupak. 1985.Jan. 8. 54.US Patent N5.518.597 /J.G. Storer. 1996 May.21. 55.I.I. Aksenov, V.V. Vasilyev, A.A. Luchaninov, A.O. Omarov, V.E. Strel'nitslij, D.Yu. Zaleskij. //XXIst ISDEIV. 2004, Yalta, Proc., v. 2, p. 491−497. 56.X. Shi, H.S. Tan, B.K. Tay. Int. Publication N WO99/22396. May 6, 1999. 57.H.-J. Scheibe, D. Dreschner //Thin Films Proc. of the joint 4th Int. Symp. TATF’94 and the 11th Conf. HVITF’94. Dresden, march 7−11, 1994, p. 139−142. 58.DE Patent N19850218C1 /C.-F. Meyer, H.-J. Scheibe. 30.3.2000. 59.E.D. Bender, G.I. Dimov, A.S. Krivenko, V.V. Ra- zorenov //Rev. Sci. Instr. V.77, 2006, p. 013303 (1−8). 60.US Patent N5.902.462 /A.R. Krauss. May 11, 1999. ВАКУУМНО-ДУГОВІ ДЖЕРЕЛА ЕРОЗІЙНОЇ ПЛАЗМИ З МАГНІТНИМИ ФІЛЬТРАМИ: ОГЛЯД Д.С. Аксьонов, І.І. Аксьонов, В.Є. Стрельницький Коротко розглянуто сучасний стан проблеми генерування потоків ерозійної вакуумно-дугової плазми, очищеної від макрочасток катодного матеріалу. Наведено реферативні описи 27 вакуумно-дугових джерел плазми з магнітними фільтрами, призначених для використання в технологічних процесах осадження плівок мікро- та манометрового діапазонів товщин. Використано матеріали патентів та журнальних статей, опублікованих в період з середини 1970-х років до теперішнього часу. _________________________________________________________________________________ 202 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 2. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (90), с. 190-202. FILTERED VACUUM ARC EROSIVE PLASMA SOURCES: A REVIEW D.S. Aksyonov, I.I. Aksenov, V.E. Strel’nitskij The present state of the problem to rid cathodic vacuum arc erosive plasma flows of macro- and nanoparticlesis briefly considered. In this paper there are presented abstract of 27 vacuum arc plasma sources equipped with mag- netic filter, which are designed for use in technological processes of deposition of films of micro- and nanometer range of thickness. The data of patents and journal papers issued since the middle of the 1970th till present are used in this review. _________________________________________________________________________________ 203 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 2. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (90), с. 190-202.
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-110662
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1562-6016
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T18:30:17Z
publishDate	2007
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
record_format	dspace
spelling	Аксёнов, Д.С. Аксёнов, И.И. Стрельницкий, В.Е. 2017-01-05T20:43:32Z 2017-01-05T20:43:32Z 2007 Вакуумно-дуговые источники эрозионной плазмы с магнитными фильтрами. Обзор / Д.С. Аксёнов, И.И. Аксёнов, В.Е. Стрельницкий // Вопросы атомной науки и техники. — 2007. — № 2. — С. 190-202. — Бібліогр.: 60 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110662 621.793 Кратко рассмотрено современное состояние проблемы генерирования потоков эрозионной вакуумно-дуговой плазмы, очищенной от макрочастиц катодного материала. Приведены реферативные описания 27 вакуумно-дуговых источников плазмы с магнитными фильтрами, предназначенных для использования в технологических процессах осаждения плёнок микро- и нанометрового диапазонов толщин. Использованы материалы патентов и журнальных статей, опубликованных в период с середины 1970-х годов по настоящее время. Коротко розглянуто сучасний стан проблеми генерування потоків ерозійної вакуумно-дугової плазми, очищеної від макрочасток катодного матеріалу. Наведено реферативні описи 27 вакуумно-дугових джерел плазми з магнітними фільтрами, призначених для використання в технологічних процесах осадження плівок мікро- та манометрового діапазонів товщин. Використано матеріали патентів та журнальних статей, опублікованих в період з середини 1970-х років до теперішнього часу. The present state of the problem to rid cathodic vacuum arc erosive plasma flows of macro- and nanoparticlesis briefly considered. In this paper there are presented abstract of 27 vacuum arc plasma sources equipped with magnetic filter, which are designed for use in technological processes of deposition of films of micro- and nanometer range of thickness. The data of patents and journal papers issued since the middle of the 1970th till present are used in this review. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика радиационных и ионно-плазменных технологий Вакуумно-дуговые источники эрозионной плазмы с магнитными фильтрами. Обзор Вакуумно-дугові джерела ерозійної плазми з магнітними фільтрами: огляд Filtered vacuum arc erosive plasma sources: a review Article published earlier
spellingShingle	Вакуумно-дуговые источники эрозионной плазмы с магнитными фильтрами. Обзор Аксёнов, Д.С. Аксёнов, И.И. Стрельницкий, В.Е. Физика радиационных и ионно-плазменных технологий
title	Вакуумно-дуговые источники эрозионной плазмы с магнитными фильтрами. Обзор
title_alt	Вакуумно-дугові джерела ерозійної плазми з магнітними фільтрами: огляд Filtered vacuum arc erosive plasma sources: a review
title_full	Вакуумно-дуговые источники эрозионной плазмы с магнитными фильтрами. Обзор
title_fullStr	Вакуумно-дуговые источники эрозионной плазмы с магнитными фильтрами. Обзор
title_full_unstemmed	Вакуумно-дуговые источники эрозионной плазмы с магнитными фильтрами. Обзор
title_short	Вакуумно-дуговые источники эрозионной плазмы с магнитными фильтрами. Обзор
title_sort	вакуумно-дуговые источники эрозионной плазмы с магнитными фильтрами. обзор
topic	Физика радиационных и ионно-плазменных технологий
topic_facet	Физика радиационных и ионно-плазменных технологий
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110662
work_keys_str_mv	AT aksenovds vakuumnodugovyeistočnikiérozionnoiplazmysmagnitnymifilʹtramiobzor AT aksenovii vakuumnodugovyeistočnikiérozionnoiplazmysmagnitnymifilʹtramiobzor AT strelʹnickiive vakuumnodugovyeistočnikiérozionnoiplazmysmagnitnymifilʹtramiobzor AT aksenovds vakuumnodugovídžerelaerozíinoíplazmizmagnítnimifílʹtramioglâd AT aksenovii vakuumnodugovídžerelaerozíinoíplazmizmagnítnimifílʹtramioglâd AT strelʹnickiive vakuumnodugovídžerelaerozíinoíplazmizmagnítnimifílʹtramioglâd AT aksenovds filteredvacuumarcerosiveplasmasourcesareview AT aksenovii filteredvacuumarcerosiveplasmasourcesareview AT strelʹnickiive filteredvacuumarcerosiveplasmasourcesareview

Вакуумно-дуговые источники эрозионной плазмы с магнитными фильтрами. Обзор

Репозитарії

Схожі ресурси