[go: up one dir, main page]

RU2000354C1 - Unit for exposing articles to glow discharge - Google Patents

Unit for exposing articles to glow discharge

Info

Publication number
RU2000354C1
RU2000354C1 SU5035477A RU2000354C1 RU 2000354 C1 RU2000354 C1 RU 2000354C1 SU 5035477 A SU5035477 A SU 5035477A RU 2000354 C1 RU2000354 C1 RU 2000354C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zone
cathode
plates
glow
distance
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Кучанов
Original Assignee
КучановС.Н.
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 КучановС.Н. filed Critical КучановС.Н.
Priority to SU5035477 priority Critical patent/RU2000354C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2000354C1 publication Critical patent/RU2000354C1/en

Links

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  обработки изделий тлеющим разр дом при нанесении вакуумных покрытий. Устройство содержит токоподвод с составным катодом (К), содержащем как минимум две замкнутые пластины (П) с параллельными образующими. Одна из П выполнена сплошной , а остальные - с отверсти ми (О) по всей поверхности. Рассто ние (Р) между П выбираетс  равным не менее удвоенного Р между поверхностью К и зоной отрицательного свечени . Размер О и Р между ними выбираетс  в пределах Р от поверхности К до зоны отрицательного свечени . Данное выполнение К обеспечивает возникновение эффекта полого К в полости П, а также повышенную плотность плазмы положительного столба тлеющего разр да в пространстве со стороны П с О, где обеспечиваетс  эффективна  обработка изделий. 1 ил.FIELD OF THE INVENTION This invention relates to devices for treating articles with a glow discharge during vacuum coating. The device contains a current lead with a composite cathode (K) containing at least two closed plates (P) with parallel generators. One of P is made continuous, and the rest with holes (O) over the entire surface. The distance (P) between P is chosen to be at least twice P between the surface K and the negative glow zone. The size O and P between them is selected within P from the surface K to the negative glow zone. This embodiment K provides the occurrence of the hollow K effect in the cavity P, as well as an increased plasma density of the positive column of the glow discharge in the space from the side P with O, where efficient processing of the products is ensured. 1 ill.

Description

Изобретение относитс  к обработке материалов в тлеющем разр де при нанесении вакуумных покрытий, в частности в микроэлектронике , оптике, изготовлении товаров народного потреблени .The invention relates to the processing of materials in a glow discharge during the application of vacuum coatings, in particular in microelectronics, optics, and the manufacture of consumer goods.

Известно устройство, содержащее токо- провод и электроды в виде плоских пластин, расположенных в вакуумной камере (см . В.А.Брнештейн и др. О действии тлеющего разр да на поверхность стекла. Физика и хими  обработки материалов, 1979, № 4, с. 147), При использовании таких электродов эффективность обработки обеспечиваетс  в случае помещени  изделий в узкой области отрицательного свечени  тлеющего разр да , параллельно плоскости катода, В промышленных услови х размещение изделий в зоне отрицательного свечени  св зано с большими трудност ми как в силу небольшой толщины самой зоны (не более 1-2 мм)A device is known that contains a current lead and electrodes in the form of flat plates located in a vacuum chamber (see V. A. Brneshtein et al. On the effect of a glow discharge on a glass surface. Physics and Chemistry of Materials Processing, 1979, No. 4, p. .147), With the use of such electrodes, the processing efficiency is ensured when the products are placed in a narrow region of a negative glow discharge, parallel to the plane of the cathode. Under industrial conditions, the placement of products in the negative glow zone is very difficult as in the strength of the small thickness of the zone itself (not more than 1-2 mm)

так и по причине Изменени  положени  зоны в зависимости от величины давлени  в камере. Кроме того, дл  изделий не плоской конфигурации их размещение в зоне отрицательного свечени  вообще невозможно, и поэтому дл  обеспечени  равномерности обработки они размещаютс  в зоне плазмы положительного столба тлеющего разр да, где энерги  ионов и электронов разр да значительно ниже.and because of the Change in the position of the zone depending on the pressure in the chamber. In addition, for products of a non-flat configuration, their placement in the zone of negative glow is generally impossible, and therefore, to ensure uniform processing, they are placed in the plasma zone of the positive column of the glow discharge, where the energy of the ions and electrons of the discharge is much lower.

Известно устройство, содержащее токоподвод и катод в виде спирали (см . авт.св. СССР №388061). Така  конструкци  катода позвол ет эффективней использовать электроны , эмиттированные с боковых поверхностей спирали в пространстве между ее витками, и тем самым увеличить интенсивность ионизации газа и скорость распылени  материала катода. Однако при использовании такой конструкции катодаA device is known that contains a current lead and a cathode in the form of a spiral (see ed. St. USSR No. 388061). This design of the cathode makes it possible to more efficiently use the electrons emitted from the side surfaces of the spiral in the space between its turns, and thereby increase the ionization intensity of the gas and the atomization rate of the cathode material. However, when using such a cathode design

/ABOUT

сwith

ю о о оu o o o o

СА)CA)

елate

NN

оabout

дл  обработки материала имеют место те же недостатки, что и дл  предыдущего примера . Кроме того . более интенсивное воздействие разр да, обеспечиваемое конструкцией катода, ориентировано как в сторону обрабатываемого издели , так и в противоположную от издели  сторону, что снижает эффективность использовани  мощности разр да.there are the same disadvantages for processing the material as for the previous example. Besides . the more intense impact of the discharge provided by the cathode design is oriented both toward the workpiece and the opposite side to the workpiece, which reduces the efficiency of using the discharge power.

В литературе описано устройство, со- держащее токопровод и электрод полой цилиндрической формы с отверсти ми в боковой поверхности, обращенными в сторону обрабатываемого издели  (см. Ройх И.Л. и Колтунова А.Н. Защитные вакуумные покрыти  на стали, М., 1971). В описанной конструкции электрода с выбранными размерами внутренней полости, отверстий и рассто ний между ними разр д оказываетA device is described in the literature, containing a current lead and a hollow cylindrical electrode with holes in the side surface facing the workpiece (see Roikh I.L. and Koltunova A.N., Protective vacuum coatings on steel, M., 1971 ) In the described design of the electrode with the selected dimensions of the internal cavity, holes and the distances between them, the discharge has

с  сосредоточенным исключительно в его внутренней полости, а показатели воздействи  разр да на обрабатываемое изделие ниже, чем дл  плоского электрода, т.к. при одинаковом напр жении на электродах обеconcentrated exclusively in its internal cavity, and the impact indicators of the discharge on the workpiece are lower than for a flat electrode, because at the same voltage on the electrodes, both

их конструкций дл  полого электрода внеш- и   часть разр да оказываетс  значительно шунтированной разр дом в полости, тем самым существенно снижаетс  эффективность обработки издели , расположенного с внешней стороны от цилиндрического по- лого электрода.Of their designs for the hollow electrode, the external and part of the discharge is a significantly shunted discharge in the cavity, thereby significantly reducing the processing efficiency of the product located on the outside of the cylindrical hollow electrode.

Целью изобретени   вл етс  создание электрода, обеспечивающего более эффективную обработку изделий за пределами зоны отрицательного свечени  в большей части объема камеры, путем повышени  плотности плазмы положительного столба тлеющего разр да и эффективности использовани  мощности разр да.The aim of the invention is to provide an electrode that provides more efficient processing of products outside the negative glow zone in most of the chamber volume, by increasing the plasma density of the positive glow discharge column and the efficiency of using the discharge power.

Цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  обработки изделий тлеющим разр дом, содержащем катод с токоподводом, полостью и зоной отрицательного свечени , полость катода образована не менее чем двум  замкнутыми пластинами с параллель- ными образующими, причем одна из пластин выполнена сплошной, а другие - с отверсти ми по всей поверхности. Рассто ние между пластинами выбираетс  равным не менее чем удвоенному рассто нию от поверхности катода до зоны отрицательного свечени , а размер отверстий и рассто ние между ними выбираютс  в пределах рассто ни  от поверхности катода до зоныThe goal is achieved in that in a device for processing articles with a glow discharge containing a cathode with a current lead, a cavity and a zone of negative glow, the cathode cavity is formed by at least two closed plates with parallel generators, one of the plates being solid and the other with holes all over the surface. The distance between the plates is chosen equal to no less than twice the distance from the cathode surface to the negative glow zone, and the size of the holes and the distance between them are selected within the distance from the cathode surface to the zone

отрицательного свечени .negative glow.

При такой конструкции катода электроны , эмиттированные с внутренних, параллельно расположенных поверхностей пластин, начинают осциллировать в полости между сплошной пластиной и сплошны5 With this design of the cathode, the electrons emitted from the inner parallel surfaces of the plates begin to oscillate in the cavity between the solid plate and are continuous5

Ю 15 U 15

00

5 0 fifty

5 5

40 45 50 40 45 50

5555

ми участками пластин с отверсти ми, оттал киваемые этими поверхност ми, наход щимис  под отрицательным потенциалом При выбранном рассто нии между пластинами электроны, до момента изменени  направлени  своего движени , успевают набрать энергию, достаточную дл  ионизации газа. Вследствие этого в процессе колебаний каждый электрон обеспечивает многократную ионизацию в пространстве между пластинами , что вызывает лавинообразный рост количества самих электронов, и как следствие, дополнительное повышение степени ионизации газа в этом пространстве. В результате ток разр да резко увеличиваетс  (до 10 раз). При выбранном размере отверстий в пластинах обеспечиваетс  возможность выхода электронов из ловушки, образованной встречными электрическими пол ми параллельных пластин. При выбранном рассто нии между отверсти ми обеспечиваетс  условие максимального выхода электронов в зону обрабатываемого издели . Таким образом обеспечиваетс  прохождение повышенного тока через положительный столб тлеющего разр да со стороны пластин тлеющего разр да. Увеличение тока сопровождаетс  значительным ростом интенсивности свечени  газа и степени воздействи  плазмы положительного столба тлеющего разр да на обрабатываемое изделие.At the selected distance between the plates, the electrons manage to accumulate enough energy to ionize the gas until the direction of their movement changes. As a result, in the process of oscillations, each electron provides multiple ionization in the space between the plates, which causes an avalanche-like increase in the number of electrons themselves, and as a result, an additional increase in the degree of ionization of the gas in this space. As a result, the discharge current increases sharply (up to 10 times). With the selected size of the holes in the plates, it is possible for electrons to exit the trap formed by the opposing electric fields of the parallel plates. At the selected distance between the holes, the condition of maximum exit of electrons to the zone of the workpiece is ensured. In this way, an increased current flows through the positive column of the glow discharge from the side of the glow discharge plates. The increase in current is accompanied by a significant increase in the intensity of the gas glow and the degree of influence of the plasma of the positive column of the glow discharge on the workpiece.

На чертеже изображено устройство дл  обработки изделий тлеющим разр дом в случае использовани  двух пластин параллельными плоскост ми.The drawing shows a device for processing products with a glow discharge in the case of using two plates in parallel planes.

Токоподвод 1 присоедин етс  к сплошной пластине 2 и пластине 3 с отверсти ми, зафиксированными друг относительно друга при помощи ограничителей 4 на выбранном рассто нии. Траектори  5 движени  электронов пересекает зону 6 отрицательного свечени  между пластинами и выходит в пространство, где располагаетс  обрабатываемое изделие 8. В качестве второго электрода служат стенки камеры 9.The current lead 1 is connected to a continuous plate 2 and plate 3 with holes fixed to each other by means of stops 4 at a selected distance. An electron path 5 crosses the negative glow zone 6 between the plates and enters the space where the workpiece 8 is located. The walls of the chamber 9 serve as the second electrode.

Через токоподвод 1 подаетс  отрицательный потенциал на пластины 2 и 3 с ограничителем4 .Электроны, эмиттированные за счет вторичной электронной эмиссии с внутренней поверхности одной из пластин, ускор ютс  в направлении противоположной пластины. При достижении электронами энергии ионизации, в момент их столкновени  с атомами газа, обеспечиваетс  возможность ионизации этих атомов, в результате которой по вл ютс  дополнительные электроны При дальнейшем движении электронов они тормоз тс  встречным полем противоположной пластины, останавливаютс  и начинают движение в обратном направлении, обеспечива  новые акты ионизации, и так до того момента, пока не вылет т из этого полузамкнутого пространства через отверсти  пластины 3 по траектории 5. В результате действи  этих факторов происходит эффективна  ионизаци  газа с формированием зоны отрицательного свечени  в полости между пластинами и лавинообразное размножение электронов. Ток разр да резко возрастает, возникает эффект полого катода , обусловленный асцилл цией внутри полости значительного количества быстрых электронов, которые, вырыва сь через отверсти  пластины 3. обеспечивают повышенную плотность плазмы положительного столба тлеющего разр да в обширном пространства 7. ориентированном перпендикул рно плоскости катода в направлении пластины 3 с отверсти ми. В этом пространстве легко размещаютс  издели  8 самой различной конфигурации. Использование в качестве второго электрода (анода) стенок камеры 9 практически не сказываетс  на размерах и направленности пространства 7Negative potential is supplied through current lead 1 to plates 2 and 3 with a limiter 4. Electrons emitted by secondary electron emission from the inner surface of one of the plates are accelerated in the direction of the opposite plate. When the electrons reach ionization energy, at the moment of their collision with gas atoms, it is possible to ionize these atoms, as a result of which additional electrons appear. When the electrons move further, they are inhibited by the oncoming field of the opposite plate, stop and begin to move in the opposite direction, providing new acts of ionization, and so on, until they fly out of this semi-enclosed space through the holes of the plate 3 along the path 5. As a result of these factors roiskhodit effective ionization of gas with the formation zone of the negative glow in the cavity between the plates and an avalanche multiplication of electrons. The discharge current sharply increases, the hollow cathode effect arises due to the ascension of a significant number of fast electrons inside the cavity, which, breaking out through the holes of the plate 3. provide an increased plasma density of the positive column of the glow discharge in the vast space 7. oriented perpendicular to the cathode plane in direction of plate 3 with holes. Products 8 of various configurations are easily housed in this space. The use of the walls of the chamber 9 as the second electrode (anode) has practically no effect on the dimensions and directivity of the space 7

55

00

55

Claims (3)

с плазмой повышенной плотности. Формирование же разр да со стороны свободной поверхности сплошной пластины 3 практически отсутствует, что обеспечивает эффективное использование мощности разр да дл  обработки поверхности издели . Формула изобретени  1.Устройство дл  обработки изделий тлеющим разр дом, содержащее полый катод с зоной отрицательного свечени  и с токоподводом, отличающеес  тем, что катод образован не менее чем двум  замкнутыми пластинами с параллельными образующими , причем одна из пластин сплошна , а другие - с отверсти ми по всей поверхности,with plasma of increased density. The formation of the discharge from the side of the free surface of the continuous plate 3 is practically absent, which ensures the efficient use of the discharge power for surface treatment of the product. SUMMARY OF THE INVENTION 1. A device for treating articles with a glow discharge containing a hollow cathode with a negative glow zone and a current lead, characterized in that the cathode is formed by at least two closed plates with parallel generatrixes, one of the plates being solid and the other having holes mi across the surface 2.Устройство поп.1.отличающее- с   тем. что рассто ние между пластинами равно не менее чем удвоенному рассто нию от поверхности катода до зоны отрицательного свечени .2. The device pop. 1. differs from that. that the distance between the plates is not less than twice the distance from the cathode surface to the zone of negative luminescence. 3.Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что диаметр отверстий и рассто ние между ними наход тс  в пределах рассто ни  от поверхности катода до зоны отрицательного свечени .3. Device pop. 1, characterized in that the diameter of the holes and the distance between them are within the distance from the surface of the cathode to the zone of negative glow.
SU5035477 1992-04-01 1992-04-01 Unit for exposing articles to glow discharge RU2000354C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5035477 RU2000354C1 (en) 1992-04-01 1992-04-01 Unit for exposing articles to glow discharge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5035477 RU2000354C1 (en) 1992-04-01 1992-04-01 Unit for exposing articles to glow discharge

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2000354C1 true RU2000354C1 (en) 1993-09-07

Family

ID=21600906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5035477 RU2000354C1 (en) 1992-04-01 1992-04-01 Unit for exposing articles to glow discharge

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2000354C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007013703A1 (en) * 2005-07-26 2007-02-01 Psm Inc. Injection type plasma treatment apparatus and method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007013703A1 (en) * 2005-07-26 2007-02-01 Psm Inc. Injection type plasma treatment apparatus and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lu et al. Atmospheric pressure nonthermal plasma sources
US5846608A (en) Process for ion-supported vacuum coating
JP3328498B2 (en) Fast atom beam source
EP0463408A2 (en) Plasma accelerator with closed electron drift
US4551221A (en) Vacuum-arc plasma apparatus
AR025066A2 (en) METHOD FOR IONIZING A COATING VAPOR IN A COATING DEPOSITION FOR VAPOR DEPOSITION, AND COATING DEPOSITION BY DEVAPOR DEPOSITION USING A CATHODE WITH AN ANODIC HOOD
Coll et al. Design of vacuum arc-based sources
US7622721B2 (en) Focused anode layer ion source with converging and charge compensated beam (falcon)
US4390992A (en) Plasma channel optical pumping device and method
US3271556A (en) Atmospheric charged particle beam welding
JPH07501654A (en) Charged particle acceleration method and particle accelerator
RU2000354C1 (en) Unit for exposing articles to glow discharge
US5519213A (en) Fast atom beam source
JPH0456418B2 (en)
Artamonov et al. Generation of multiply charged ions from a cathode jet of a low-energy vacuum spark
RU2726187C1 (en) Apparatus for treating articles with fast atoms
Murphy et al. Microwave emission from plasmas produced by magnetically confined-electron beams
US3358169A (en) Metastable ion pinch light source
RU2496283C1 (en) Generator of wide-aperture flow of gas-discharge plasma
RU1745080C (en) Source of ions of vapors of metals
SU908193A1 (en) Ion source
JPS5740845A (en) Ion beam generator
RU2096933C1 (en) Device for plasmachemical application of coating
SU411542A1 (en)
RU2180472C2 (en) Vacuum-arc plasma source