Двухкатодный источник фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы

Описаны устройство и принцип действия нового двухкатодного источника фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы. Приведены результаты зондовых измерений ионной компоненты выходного плазменного потока в зависимости от величины и геометрии распределения магнитных полей в плазмоведущих каналах источника. Си...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2008
Main Authors:	Аксенов, И.И., Аксенов, Д.С., Васильев, В.В., Лучанинов, А.А., Решетняк, Е.Н., Стрельницкий, В.Е.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2008
Series:	Вопросы атомной науки и техники
Subjects:	Физика и технология конструкционных материалов
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110859
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Двухкатодный источник фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы / И.И. Аксёнов, Д.С. Аксёнов, В.В. Васильев, А.А. Лучанинов, Е.Н. Решетняк, В.Е. Стрельницкий // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 1. — С. 136-141. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-110859
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1108592025-02-09T15:00:48Z Двухкатодный источник фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы Двохкатодне джерело фільтрованої вакуумно-дугової плазми Two-cathode filtered vacuum arc plasma source Аксенов, И.И. Аксенов, Д.С. Васильев, В.В. Лучанинов, А.А. Решетняк, Е.Н. Стрельницкий, В.Е. Физика и технология конструкционных материалов Описаны устройство и принцип действия нового двухкатодного источника фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы. Приведены результаты зондовых измерений ионной компоненты выходного плазменного потока в зависимости от величины и геометрии распределения магнитных полей в плазмоведущих каналах источника. Системный коэффициент эффективности устройства составляет ~ 2,5 %. Показана возможность управления диаграммой распределения плотности выходного ионного тока системы. Неравномерность распределения концентрации компонентов покрытия при использовании катодов из разных металлов (алюминия и титана) – около ± 6,5 %. Описані будова та принцип дії нового двохкатодного джерела фільтрованої вакуумно-дугової плазми. Наведено результати зондових вимірювань іонної компоненти вихідного плазмового потоку в залежності від величини та геометрії розподілу магнітних полів плазмоведучих каналів. Системний коефіцієнт ефективності пристрою становить ~ 2,5 %. Нерівномірність розподілу концентрації компонентів композиційного покриття, одержуваного при використанні двох різних металів (титану та алюмінію), не перевищує ± 6,5 %. The device and principle of operation of the new two-cathode filtered vacuum arc plasma source are discussed. Results of probe measurements of ion components of an output plasma stream depending on magnitude and distribution geometry of magnetic fields in plasma guiding channels of the source are presented. The system effectiveness ratio of the device makes ~ 2,5 %. The possibility of control of the ion current density distribution diagram is shown. Inhomogeneity of component concentration distribution of the coating at use of the cathodes from different metals (aluminium and titanium) is about ± 6,5 %. Образцы для рентгенофлюоресцентного анализа изготовлены Ю.А. Бизюковым. 2008 Article Двухкатодный источник фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы / И.И. Аксёнов, Д.С. Аксёнов, В.В. Васильев, А.А. Лучанинов, Е.Н. Решетняк, В.Е. Стрельницкий // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 1. — С. 136-141. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110859 621.793 ru Вопросы атомной науки и техники application/pdf Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Физика и технология конструкционных материалов Физика и технология конструкционных материалов
spellingShingle	Физика и технология конструкционных материалов Физика и технология конструкционных материалов Аксенов, И.И. Аксенов, Д.С. Васильев, В.В. Лучанинов, А.А. Решетняк, Е.Н. Стрельницкий, В.Е. Двухкатодный источник фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы Вопросы атомной науки и техники
description	Описаны устройство и принцип действия нового двухкатодного источника фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы. Приведены результаты зондовых измерений ионной компоненты выходного плазменного потока в зависимости от величины и геометрии распределения магнитных полей в плазмоведущих каналах источника. Системный коэффициент эффективности устройства составляет ~ 2,5 %. Показана возможность управления диаграммой распределения плотности выходного ионного тока системы. Неравномерность распределения концентрации компонентов покрытия при использовании катодов из разных металлов (алюминия и титана) – около ± 6,5 %.
format	Article
author	Аксенов, И.И. Аксенов, Д.С. Васильев, В.В. Лучанинов, А.А. Решетняк, Е.Н. Стрельницкий, В.Е.
author_facet	Аксенов, И.И. Аксенов, Д.С. Васильев, В.В. Лучанинов, А.А. Решетняк, Е.Н. Стрельницкий, В.Е.
author_sort	Аксенов, И.И.
title	Двухкатодный источник фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы
title_short	Двухкатодный источник фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы
title_full	Двухкатодный источник фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы
title_fullStr	Двухкатодный источник фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы
title_full_unstemmed	Двухкатодный источник фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы
title_sort	двухкатодный источник фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
publishDate	2008
topic_facet	Физика и технология конструкционных материалов
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110859
citation_txt	Двухкатодный источник фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы / И.И. Аксёнов, Д.С. Аксёнов, В.В. Васильев, А.А. Лучанинов, Е.Н. Решетняк, В.Е. Стрельницкий // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 1. — С. 136-141. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
series	Вопросы атомной науки и техники
work_keys_str_mv	AT aksenovii dvuhkatodnyjistočnikfilʹtrovannojvakuumnodugovojplazmy AT aksenovds dvuhkatodnyjistočnikfilʹtrovannojvakuumnodugovojplazmy AT vasilʹevvv dvuhkatodnyjistočnikfilʹtrovannojvakuumnodugovojplazmy AT lučaninovaa dvuhkatodnyjistočnikfilʹtrovannojvakuumnodugovojplazmy AT rešetnâken dvuhkatodnyjistočnikfilʹtrovannojvakuumnodugovojplazmy AT strelʹnickijve dvuhkatodnyjistočnikfilʹtrovannojvakuumnodugovojplazmy AT aksenovii dvohkatodnedžerelofílʹtrovanoívakuumnodugovoíplazmi AT aksenovds dvohkatodnedžerelofílʹtrovanoívakuumnodugovoíplazmi AT vasilʹevvv dvohkatodnedžerelofílʹtrovanoívakuumnodugovoíplazmi AT lučaninovaa dvohkatodnedžerelofílʹtrovanoívakuumnodugovoíplazmi AT rešetnâken dvohkatodnedžerelofílʹtrovanoívakuumnodugovoíplazmi AT strelʹnickijve dvohkatodnedžerelofílʹtrovanoívakuumnodugovoíplazmi AT aksenovii twocathodefilteredvacuumarcplasmasource AT aksenovds twocathodefilteredvacuumarcplasmasource AT vasilʹevvv twocathodefilteredvacuumarcplasmasource AT lučaninovaa twocathodefilteredvacuumarcplasmasource AT rešetnâken twocathodefilteredvacuumarcplasmasource AT strelʹnickijve twocathodefilteredvacuumarcplasmasource
first_indexed	2025-11-27T03:06:14Z
last_indexed	2025-11-27T03:06:14Z
_version_	1849911179858673664
fulltext	УДК 621.793 ДВУХКАТОДНЫЙ ИСТОЧНИК ФИЛЬТРОВАННОЙ ВАКУУМНО-ДУГОВОЙ ПЛАЗМЫ И.И. Аксёнов, Д.С. Аксёнов, В.В. Васильев, А.А. Лучанинов, Е.Н. Решетняк, В.Е. Стрельницкий Национальный научный центр "Харьковский физико-технический институт", г.Харьков, Украина Описаны устройство и принцип действия нового двухкатодного источника фильтрованной вакуумно-ду- говой плазмы. Приведены результаты зондовых измерений ионной компоненты выходного плазменного по- тока в зависимости от величины и геометрии распределения магнитных полей в плазмоведущих каналах ис- точника. Системный коэффициент эффективности устройства составляет ~ 2,5 %. Показана возможность управления диаграммой распределения плотности выходного ионного тока системы. Неравномерность рас- пределения концентрации компонентов покрытия при использовании катодов из разных металлов (алю- миния и титана) – около ± 6,5 %. ВВЕДЕНИЕ Высокотвёрдые композиционные покрытия на основе нитридов и/или карбидов двух и более ме- таллов отличаются более высокими (по сравнению с однокомпонентными покрытиями) механическими характеристиками и находят всё более широкое при- менение в качестве износостойких и антифрикцион- ных поверхностных слоёв в инструментальном производстве и в машиностроении. Такие покрытия могут быть получены вакуумно-дуговым методом путём распыления мишени (катода), изготовленного из композиционного материала соответствующего состава. Недостаток метода заключается в сложно- сти и высокой стоимости изготовления мишеней требуемого состава. Житомирским и др. [1] исследован метод супер- позиции двух плазменных потоков, генерируемых источником с двумя катодами из разных металлов. Два плазменных потока от этих катодов направля- лись на подложку через общий прямолинейный плазмовод с продольным магнитным полем, препят- ствующим их перемешиванию. В результате при конденсации потоков на подложке диаметром 40 мм формировалось покрытие с сильно неоднородным распределением концентрации компонентов (Ti-Zr или Ti-Nb). В исследуемой системе не были преду- смотрены меры по удалению из конденсируемой плазмы макрочастиц катодного материала. Горо- ховским [2] и Ксу Ши и др. [3] предложены двухка- тодные плазменные источники с T-образным и Y-образным фильтрами соответственно. Однако опубликованных данных о характере распределения компонентов плазмы, генерируемой этими источни- ками, и получаемых покрытий не имеется. В настоящей работе описано устройство предло- женного нами ранее двухкатодного источника фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы [4] с воз- можностью формирования потока двухкомпонент- ной плазмы с повышенной однородностью распре- деления концентрации составляющих. Приведены результаты предварительных исследований основ- ных характеристик источника. 1. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИ- МЕНТА Исследуемый плазменный источник схематиче- ски изображён на рис. 1. Источник содержит два ге- нератора плазмы (1 и 2) [5], включающие соответ- ственно катоды С1 и С2, аноды А1 и А2, стабилизи- рующие катушки S1 и S2, и анодные (фокусирую- щие) катушки F1 и F2. Катоды имеют форму усечён- ных конусов (диаметр рабочего торца 50 мм, высота 40 мм). Тыльная поверхность катодов охлаждается водой (не показано). Водоохлаждаемые аноды изго- товлены из немагнитной нержавеющей стали. Вну- тренний диаметр анодов равен 180 мм, длина – 170 мм. (Система водоохлаждения не показана). Ге- нераторы плазмы расположены соосно напротив друг друга и пристыкованы соответственно к сим- метричным входным секциям Р1 и Р2 Т-образного плазмовода плазменного фильтра 3. Третья (выход- ная) секция Р3 плазмовода размещена между вход- ными секциями перпендикулярно к ним. На вход- ных секциях расположены отклоняющие катушки D1 и D2, на выходной секции – две выходные ка- тушки L1 и L2. Стабилизирующие и фокусирующие катушки обоих генераторов плазмы имеют соответ- ственно по 2300 и 3500 витков, отклоняющие ка- тушки – по 650 витков, выходные катушки L1 и L2 – 1010 и 940 витков. Поджиг вакуумно-дуговых разря- дов в системе осуществляется с помощью пусковых устройств, описанных ранее [6] (на рисунке не пока- заны). Плазменный фильтр источника выходным торцом пристыкован к вакуумной камере установки "Булат-6". Рис. 1. Схема двухкатодного источника фильтро- ванной вакуумно-дуговой плазмы ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2008. № 1. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (17), с.136 - 141 136 Распределение плотности ионного тока Ji по се- чению выходного потока снимали с помощью мат- ричного зонда (коллектора), описанного ранее [7]. Суммарный ионный поток Ii определяли как сумму токов на все ячейки зонда и на его кожух. В процес- се измерений на зонд подавали отрицательное сме- щение − 80 В, что соответствовало режиму насыще- ния ионного тока зонда. В качестве катодного мате- риала использовался титан. Измерения ионных то- ков на выходе фильтра от генераторов 1 и 2, работа- ющих по отдельности (Ii(1) и Ii(2) соответственно) и одновременно (Ii(1+2)), а также распределения плот- ностей этих токов по сечению плазменного потока осуществлялись при фиксированных значениях то- ков в стабилизирующих и отклоняющих катушках: IS1 = IS2 = 1,5 A, ID1 = ID2 = 3 A. Ток IL1 катушки L1 был равен 2,6 А во всех экспериментах, кроме спе- циально оговоренных случаев. Указанные значения токов при прочих равных условиях обеспечивали наиболее эффективную транспортировку плазмы от катодов до выходного торца фильтра. Эксперименты по формированию двухкомпо- нентных покрытий на плоской неподвижной подложке проводили, используя в качестве ка- тодных материалов алюминий (катод С1) и титан (катод С2). Покрытия наносили на образцы в виде полированных пластин из нержавеющей стали при одновременной работе обоих генераторов 1 и 2. Пластины размещались на подложкодержателе, устанавливаемом на расстоянии 350 мм от оси вход- ных секций Р1 и Р2 плазмовода. Концентрацию алюминия и титана в покрытиях определяли мето- дом рентгенофлюоресцентного анализа (РФА) с по- мощью прибора "Спрут" производства АО Укррент- ген. Измерения ионных токов и осаждение покрытий осуществлялись в присутствии аргона в рабочей ка- мере установки. Давление газа регулировалось с по- мощью натекателя. Проток аргона при заданном давлении осуществлялся после предварительной откачки камеры до остаточного вакуума 2∙10−6 Торр. 2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ На рис. 2 − 5 приведены результаты измерений ионных токов на выходе исследуемой системы в за- висимости от давления аргона и от токов в фокуси- рующих катушках. Из приведенных графиков следу- ет, что выходной ионный ток как от одного плазмен- ного генератора, так и от обоих, работающих од- новременно, сильно возрастает с усилением фокуси- рующих магнитных полей (см. рис. 2, 3) и с повы- шением давления аргона в системе (см. рис. 4, 5). Наблюдается заметная разница между ионным то- ком Ii(1+2) от включенных одновременно генераторов и суммой токов Ii(1) + Ii(2) от генераторов, работаю- щих по отдельности (см. рис. 3). Типичные трёхмерные диаграммы распределе- ния плотности ионного тока, полученные в различ- ных условиях эксперимента (при различных токах в фокусирующих катушках и в выходных катушках, при разных давлениях рабочего газа – аргона) при- ведены на рис. 6 и 7. Наблюдается сильная неодно- родность этих распределений при согласном вклю- чении катушек в каждом из плазмоведущих трактов системы: анод – входная секция плазмовода – вы- ходная секция плазмовода (см. рис. 6 в,г). Рис. 2. Зависимость выходного ионного тока от тока в фокусирующих катушках F1 и F2 и от давле- ния при одновременной работе генераторов плазмы Рис. 3. Зависимость выходного ионного тока от тока в фокусирующих катушках F1 и F2 при од- новременной работе генераторов плазмы (Ii(1+2)), при работе только генератора 1 (Ii(1)), при работе только генератора 2 (Ii(2)); PAr = 2 мТорр Рис. 4. Зависимость выходного ионного тока обоих генераторов от давления при отключенных фокуси- рующих катушках (IF1 = IF2 = IF = 0) и при включен- ных (IF1 = IF2 = IF = 1 А) Рис. 5. Влияние давления аргона на выходной ион- ный ток при токе в фокусирующих катушках IF = 1 А ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2008. № 1. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (17), с.136 - 141 137 Рис. 6. Распределение плотности ионного тока по сечению выходного потока плазмы При встречном включении выходной катушки L2 распределение плотности ионного тока становится осесимметричным. Ширина диаграммы распределе- ния и, следовательно, степень неоднородности рас- пределения плотности ионной компоненты выход- ного плазменного потока могут быть регулируемы изменением соотношения токов в выходных катуш- ках (см. рис. 6,а,б). Влияние фокусирующих магнит- ных полей и давления газа на характер распределе- ния плотности выходного ионного тока иллюстри- рует рис. 7. Результаты анализа покрытия, полученного с по- мощью исследуемого источника с катодами из тита- на (катод С1) и алюминия (катод С2), приведены на рис. 8, из которого следует, что неоднородность рас- пределения концентрации алюминия в покрытии сравнительно невелика и не превышает примерно ± 6,5 %. Рис. 7. Влияние тока фокусирующих катушек и дав- ления аргона на распределение выходного ионного тока Полученные результаты могут быть интерпрети- рованы следующим образом. Исследуемая система представляет собой вари- ант вакуумно-дугового плазменного источника с ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2008. № 1. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (17), с.136 - 141 138 а б в г а б в криволинейным магнитоэлектрическим фильтром. Механизм транспортировки плазмы в таких фильтрах изучался многими авторами. Результаты их исследований обобщены в обзорных публикаци- ях Боксмана и др. [8], Карпова [9], А. Андерса [10], Аксёнова [11]. Согласно наиболее распространён- ным представлениям плазменные струи, истекаю- щие из катодных пятен вакуумной дуги на эмитиру- ющей (рабочей) поверхности катода, транспортиру- ются вдоль плазмоведущего канала к выходу фильтра пучком магнитных силовых линий, прохо- дящих через эту поверхность. Потери плазмы мини- мальны, если этот "ведущий" пучок линий нигде не пересекается и не соприкасается со стенками плаз- моведущего тракта (анода с плазмоводом). Рис. 8. Состав Ti-Аl-плёнок. Распределения по дли- не образца Ti-Аl-покрытия: а − интенсивности ли- нии Аl-Кα; б − интенсивности линии Ti-Кα; в − ве- совой концентрации алюминия СAl. Сплошная и штриховая линии соответствуют двум образцам покрытия, полученным в одинаковых режимах оса- ждения На рис. 9,а приведена картина распределения магнитных силовых линий в исследуемом источни- ке плазмы, рассчитанная для случая согласного включения всех его катушек, т.е. такого, при кото- ром направления магнитных полей, создаваемых ими, соответствуют стрелкам на рис. 1. (В дальней- шем токи, создающие такие поля, будем условно считать положительными). На рисунке область, за- нятая пучками магнитных линий, исходящих из обо- их катодов, выделена серым цветом. Видно, что основная часть линий обоих пучков, а следователь- но, и плазменных потоков, проходит к выходу фильтра без соприкосновения со стенками, за ис- ключением меньшей части, направленной в проти- воположную от выхода сторону и уходящую на зад- нюю стенку плазмовода. Это ответвление потоков определяет значительную часть потерь плазмы. Рис. 9. Распределение магнитных полей при IF = 1 А, IL1 = 2,6 А, IL2 = 3 А (а); IF = 1 А, IL1 = 4 А, IL2 = − 2,5 А (б); IF = 0 А, IL1 = 2,6 А, IL2 = − 3 А (в) Зондовые измерения показали, что плазменные потоки работающих одновременно генераторов в полях, изображённых на рис. 9,а, проходят сквозь фильтр, почти не смешиваясь, и формируют на вы- ходе (в плоскости матричного измерительного зон- да) распределение плотности ионного потока с дву- мя максимумами (см. рис. 6,в,г). Максимумы ион- ных потоков смещены по вертикали в противопо- ложные стороны, что соответствует направлениям центробежного дрейфа потоков при прохождении ими области поворота магнитного поля на 90°. В связи с тем, что скорость осаждения покрытия про- порциональна плотности ионного потока [7], следу- ет ожидать, что и распределение толщины покры- ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2008. № 1. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (17), с.136 - 141 139 a б в a б в тия, осаждённого на плоскую неподвижную подложку в условиях "двугорбости" ионного потока, будет также "двугорбым" по форме и заведомо неоднородным по составу. Иначе выглядит диаграмма распределения плот- ности выходного ионного тока при встречном вклю- чении выходной катушки L2. На выходе фильтра магнитные силовые линии в этом случае сильно рас- ходятся (см. рис. 9,б). Поле здесь ослабляется на- столько, что плазменный поток им не удерживается, в результате чего формируется более плоское рас- пределение его плотности (см. рис. 6,б). При опре- делённых соотношениях токов во встречно вклю- чённых катушках L1 и L2 формируется так называе- мая остроугольная структура магнитного поля с нулём напряжённости на оси и с кольцевой щелью между катушками (см. рис. 9,в). В этом случае, как и в предыдущем (см. рис. 9,б), происходит симметри- рование диаграммы распределения плотности вы- ходного ионного потока (см. рис. 6,а,б и рис. 7) вследствие перемешивания потоков от генерато- ров 1 и 2 в зонах слабого магнитного поля. Переме- шивание потоков разных составов при прохождении через зону магнитного поля остроугольной геомет- рии способствует формированию композиционного покрытия с достаточно однородным распределени- ем концентраций компонентов (см. рис. 8). Уменьшение токов в фокусирующих катушках F1 и F2 вплоть до их отключения приводит к ослаб- лению магнитного поля в анодах (см. рис. 9,в). В свою очередь, это ведёт к увеличению потерь плаз- мы вследствие диффузии на стенки поперёк ослаб- ленного магнитного поля и, следовательно, к умень- шению ионного тока на выходе, что и подтвержда- ется результатами измерений, приведенными на рис. 2 – 4. Рост ионного тока на выходе системы с повыше- нием давления аргона (рис. 4 и 5) может быть вы- зван процессами ионизации газа, доиспарением ми- крокапельной фазы потоков плазмы с последующей ионизацией паров электронным ударом [12]. Такое предположение требует экспериментальной про- верки. Превышение суммы выходных ионных токов Ii(1) и Ii(2) от генераторов, работающих по отдельности, над величиной выходного ионного тока Ii(1+2), соот- ветствующего режиму одновременной работы гене- раторов (см. рис. 3), можно отнести на счёт допол- нительного ухода частиц плазмы, генерируемой каждым катодом, в сторону противоположного пле- ча плазмовода. Это, по-видимому, происходит вследствие повышения суммарной плотности плаз- мы, что и обусловливает более благоприятные усло- вия диффузии плазмы поперёк изогнутых потоков магнитного поля в центральной части фильтра. Следует отметить, что согласно приведенным данным с усилением магнитных полей в анодной ча- сти плазмоведущих каналов выходной ионный ток монотонно растёт, а в зависимостях этого тока от давления аргона наблюдается лишь слабая тенден- ция к насыщению. В этой связи представляется це- лесообразным продолжить детальные исследования нового источника с целью более корректной оценки его потенциальных технологических возможностей. ВЫВОДЫ Результаты исследований описанного в статье нового двухкатодного источника фильтрованной ва- куумно-дуговой плазмы позволяют сделать следую- щие выводы: – исследуемый источник обеспечивает возмож- ность формирования композиционных покрытий на основе двух металлов с достаточно однородным рас- пределением концентрации компонент (около ± 6,5 %); – максимальное значение системного коэффици- ента эффективности (отношения величин выходного ионного тока и тока дуги) в условиях экспериментов составляет 2,5 %; – регулировкой магнитных полей в плазмоведу- щих каналах источника можно в широких пределах управлять величиной ионной компоненты выходно- го плазменного потока и диаграммой распределения её плотности; – характер полученных зависимостей выходного ионного тока от магнитных полей и давления рабо- чего газа свидетельствует о целесообразности даль- нейших, более детальных исследований с целью вы- яснения предельных технологических возможностей нового источника плазмы. Образцы для рентгенофлюоресцентного анализа изготовлены Ю.А. Бизюковым. ЛИТЕРАТУРА 1. V.N. Zhitomirsky, R.L. Boxman, S. Goldsmith, I. Grimberg and B.Z. Weiss. Superposition of two plasma beams produced in a vacuum arc deposition apparatus // Proc. of XVIIIth ISDEIV. Eindhoven, 1998, p.609 − 612. 2. V.I. Gorokhovsky, R. Bhattacharya, D.G. Bhat. Characterization of large area filtered arc deposition technology: part I plasma processing parameters // Surf. Coat. Technol. 2001, v.140, p.82 − 92. 3. X. Shi, S.H. Tan, B.K. Tay. Enhanced macroparticle filter and cathode arc source. Int. Appl. No.PCT/IB98/01794 published under PCT No. WO 99/223396. Priority: 24.10.97. 4. I.I. Aksenov, V.E. Strelnitskiy, V.V. Vasylyev, J.S. Zabinski, J.G. Jones, A.A. Voevodin. Filtered cathodic-arc plasma source. Int. Appl. No. PCT/IB2004/003389 published under PCT No.WO 2005/038857 A2. Priority: 21.10.2003 5. И.И. Аксёнов, В.Г. Падалка, В.Т. Толок, В.М. Хороших. Исследование движения потоков плазмы вакуумной дуги в линейной протяжённой плазмооптической системе // Физика плазмы. 1980, т.6, в.4, с.918 − 924. 6. И.И. Аксёнов, В.А. Белоус. Зажигание вакуум- ной дуги в стационарных источниках металличе- ской плазмы от автономного плазменного инжек- тора // ПТЭ. 1979, №3, с.160 − 162. 7. Ю.А. Бизюков, В.В. Васильев, А.А. Лучанинов, В.Е. Стрельницкий. Автоматизированная систе- ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2008. № 1. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (17), с.136 - 141 140 ма измерения пространственного распределения плотности ионного тока в потоке плазмы // Харь- ковская нанотехнологическая ассамблея 2007. Тонкие плёнки. Харьков, 2007, с.232 − 235. 8. R.L. Boxman, V. Zhitomirsky, B. Alterkop, E. Gi- dalevich, I. Beilis, M. Keidar, S. Goldsmith. Recent progress in filtered vacuum arc deposition // Surf. Coat. Technol. 1996, v.86 − 87, p.242 − 253. 9. D.A. Karpov. Cathodic arc sources and macroparti- cle filtering // Surf. Coat. Technol. 1997, v.96, p.22 − 33. 10.A. Anders. Approaches to rid cathodic arc plasmas of macro- and nanoparticles: a review // Surf. Coat. Technol. 1999, v.120 − 121, p.319 − 330. 11.И.И. Аксёнов. Вакуумная дуга в эрозионных ис- точниках плазмы. Харьков: ННЦ ХФТИ, 2005, 212 с. 12.N.S. Lomino, V.D. Ovcharenko and A.A. Andreev. On the mechanism of vacuum-arc plasma activation in the pressure range 1 − 10 Pa // IEEE Trans. on Plasma Sci. 2005, v.33, №.5, p.1626 − 1630. ДВОХКАТОДНЕ ДЖЕРЕЛО ФІЛЬТРОВАНОЇ ВАКУУМНО-ДУГОВОЇ ПЛАЗМИ І.І. Аксьонов, Д.С. Аксьонов, В.В. Васильєв, О.О. Лучанінов, О.М. Решетняк, В.Є. Стрельницький Описані будова та принцип дії нового двохкатодного джерела фільтрованої вакуумно-дугової плазми. Наведено результати зондових вимірювань іонної компоненти вихідного плазмового потоку в залежності від величини та геометрії розподілу магнітних полів плазмоведучих каналів. Системний коефіцієнт ефективності пристрою становить ~ 2,5 %. Нерівномірність розподілу концентрації компонентів композиційного покриття, одержуваного при використанні двох різних металів (титану та алюмінію), не перевищує ± 6,5 %. TWO-CATHODE FILTERED VACUUM ARC PLASMA SOURCE I.I. Aksenov, D.S. Aksyonov, V.V. Vasilyev, A.A. Luchaninov, E.N. Reshetnyak, V.E. Strel´nitskij The device and principle of operation of the new two-cathode filtered vacuum arc plasma source are discussed. Results of probe measurements of ion components of an output plasma stream depending on magnitude and distri- bution geometry of magnetic fields in plasma guiding channels of the source are presented. The system effectiveness ratio of the device makes ~ 2,5 %. The possibility of control of the ion current density distribution diagram is shown. Inhomogeneity of component concentration distribution of the coating at use of the cathodes from different metals (aluminium and titanium) is about ± 6,5 %. ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2008. № 1. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (17), с.136 - 141 141

Двухкатодный источник фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы

Institution

Similar Items