25.08.2017
217.015.d129

ИСТОЧНИК ПЛАЗМЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002622048
Дата охранного документа
09.06.2017
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к источнику плазмы, который плавающим образом расположен на вакуумной камере, причем источник плазмы содержит корпус источника и в корпусе источника предусмотрена размещенная изолированно от него нить накала. Причем предусмотрены средства для измерения падения потенциала между корпусом источника и нитью накала. Измеренное падение потенциала может применяться для регулирования напряжения, нагревающего нить накала. Технический результат - повышение срока службы нити накала. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к источнику плазмы в соответствии с родовым понятием пункта 1 формулы изобретения. Изобретение также относится к способу генерирования плазмы посредством термоионного разряда.

При этом нить накала нагревается посредством тока, что приводит к эмиссии электронов с горячей поверхности нити накала. Эмиссия электронов с горячих поверхностей следует закону, впервые описанному Ричардсоном:

J=AGT2e-w/kT,

где J - плотность тока, Т - температура и W - работа выхода электронов.

Если поверхность нити накала достигает температуры, которая для вольфрама составляет больше чем примерно 2900 К, то с поверхности испускается достаточно электронов, так что с их помощью, если они на основе напряжения в достаточной мере ускорены, газ аргон может ионизироваться в такой степени, что поддерживается плазма.

Согласно предшествующему уровню техники, нагрев нити осуществляется при постоянной силе тока. При приложенном переменном напряжении, чаще всего посредством управления пересечением фаз, регулируется эффективное значение тока. Во время эксплуатации при высоких температурах материал нити накала (например, вольфрам) испаряется, из-за чего диаметр проволоки нити накала уменьшается. В результате увеличивается определяемое проволокой сопротивление нити накала. При постоянном токе накала это приводит к большему нагреву и, следовательно, к ускоренному испарению материала нити. В течение короткого времени происходит проплавление. На фиг. 1а показан диаметр нити накала в зависимости от времени эксплуатации при постоянном токе накала. Соответственно, на фиг. 1b показана температура нити накала в зависимости от времени эксплуатации при постоянном токе накала. При этом отчетливо показано, что после первоначального постоянного уменьшения диаметра проволоки происходит быстрое прогорание нити (сквозной пинч-эффект - pinch through effect).

В основе настоящего изобретения лежит задача создать способ, с помощью которого можно предотвратить такое быстрое прогорание и, следовательно, увеличить срок службы, то есть долговечность нити накала.

В своих попытках увеличить долговечность изобретатели, с одной стороны, установили, что при постоянно выдерживаемой температуре проволоки нити накала диаметр проволоки уменьшается с почти постоянной скоростью. На фиг. 2 показана динамика диаметра проволоки в зависимости от времени эксплуатации нити накала, при постоянной температуре и для сравнения измерение при постоянной силе тока.

В своих экспериментах изобретатели, с другой стороны, неожиданным образом установили, что при эксплуатации с постоянным падением напряжения между нитью накала и плазмой температура нити накала остается почти постоянной и скорость испарения с уменьшением диаметра нити накала уменьшается, как показано на фиг. 3а и 3b.

Таким образом, в соответствии с изобретением, нить накала эксплуатируется не при постоянной силе тока, а при постоянном напряжении.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1а - диаметр нити накала в зависимости от времени эксплуатации при постоянном токе накала;

фиг. 1b - температура нити накала в зависимости от времени эксплуатации при постоянном токе накала;

фиг. 2 - динамика диаметра проволоки в зависимости от времени эксплуатации нити накала при постоянной температуре и в сравнении с измерением при постоянной силе тока;

фиг. 3а - зависимость температуры нити накала от диаметра нити накала;

фиг. 3b - зависимость скорости испарения нити накала от диаметра нити накала;

фиг. 4 - источник плазмы согласно предшествующему уровню техники;

фиг. 5 - источник плазмы согласно изобретению;

фиг. 6 - импульсный источник питания.

Изобретение далее описано более подробно на примере и со ссылкой на чертежи. На фиг. 4 показан источник плазмы согласно предшествующему уровню техники, который расположен на вакуумной камере 1. Источник плазмы содержит корпус 3 источника с впускным отверстием 5 для газа аргона. В корпусе 3 источника предусмотрена нить 9 накала, которая соединена через изолированные от корпуса 3 источника проходные отверстия 11 с трансформатором 13. Нить 9 накала в данном примере состоит из вольфрамовой проволоки диаметром 2 мм. Трансформатор работает в данном примере с переменным напряжением с частотой 50 Гц. Через нить 9 накала протекает ток накала величиной примерно 200 А. Как только поверхность нити 9 накала достигает температуры выше 2900 К, с поверхности нити накала испускается достаточно электронов, которые при приложении напряжения разряда с помощью источника 15 напряжения между вакуумной камерой 1 и трансформатором 13 могут ионизировать газ аргон, протекающий через впускное отверстие 5 внутрь корпуса 3 источника. Зажигание разряда осуществляется в первый момент через резистор, который соединяет корпус 3 источника с массой (не показано). Если имеется достаточно носителей заряда, то ток разряда может вводиться через отверстие 17 в вакуумную камеру 1.

Согласно изобретению, корпус источника, как показано на фиг. 5, посредством изоляции 7 электрически изолированным образом размещен на вакуумной камере 1, и измеряется напряжение между поддерживаемым на плавающем потенциале корпусом 3 источника и подводящим проводником к нити 9 накала. Нить 9 накала нагревается током I. На нити накала падает напряжение Vheiz, которое может быть установлено через трансформатор 13. После того как корпус 3 источника установлен электрически плавающим образом, может оцениваться соответствующее изобретению измерение потенциала между подводящим проводником, обозначаемым как катод, и корпусом источника в качестве характеристики для состояния падения потенциала между нитью 9 накала и плазмой 19, зажженной внутри корпуса источника, и, таким образом, для состояния выхода электронов из нити накала. В соответствии с изобретением это состояние поддерживается по существу постоянным, например, путем регулирования напряжения накала Uheiz. Измерение Vfloat, таким образом, позволяет поддерживать сохранение оптимального состояния для выхода электронов. Таким образом, температура нити накала может поддерживаться оптимальной. «Оптимальная» в этой связи означает, что при этой температуре скорость испарения материала нити накала допустимо мала, но достаточно велика, чтобы обеспечить достаточно высокую для поддержания плазмы эмиссию электронов. Таким образом, срок службы нити накала, то есть долговечность, может быть значительно увеличена по сравнению с уровнем техники.

Согласно варианту выполнения настоящего изобретения, системы с источниками плазмы для нагрева и плазменного травления подложек могут включать в себя множество источников плазмы, которые функционируют по принципу термоионной эмиссии. Нити накала источников плазмы нагреваются приложенными напряжениями, причем в соответствии с изобретением приложенные напряжения можно регулировать таким образом, что напряжение между нитью накала и плавающим корпусом источника предпочтительно достигает, по существу, постоянного значения между 0 В и -10 В.

Предпочтительно, нагрев осуществляется с помощью импульсного источника питания. На отдельных источниках плазмы, согласно этому варианту выполнения, предусмотрены катушки источников. Плазма в камере обработки, посредством комбинации магнитного поля внешней катушки и магнитных полей катушек источников распределяется по высоте обработки. В качестве разрядного анода может служить камера обработки и/или плавающий изолированно выполненный анод.

В соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения, трансформатор 13 заменен на так называемый импульсный источник питания 21, как показано на фиг. 6. Такой импульсный источник питания 21 содержит ферритовый сердечник 23, вокруг которого намотаны витки первичной катушки 25 (показана только часть ферритового сердечника), в то время как подводящие проводники к нити накала образуют только замкнутый контур. В соответствии с изобретением на обоих подводящих проводниках к нити накала предусмотрен ферритовый сердечник, и напряжение UDisc разряда приложено центрированно на стороне, противолежащей нити 9 накала. Таким образом, то есть с помощью импульсного источника питания, реализуется очень маленький и компактный источник плазмы.


ИСТОЧНИК ПЛАЗМЫ
ИСТОЧНИК ПЛАЗМЫ
ИСТОЧНИК ПЛАЗМЫ
ИСТОЧНИК ПЛАЗМЫ
ИСТОЧНИК ПЛАЗМЫ
ИСТОЧНИК ПЛАЗМЫ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 36.
27.06.2013
№216.012.50cd

Вакуумная камера на рамном основании для установок для нанесения покрытий

Изобретение относится к вакуумной камере для установок для нанесения покрытии. Камера включает в себя раму камеры. В раму механически разъемно и герметично вставлены вставные панели, причем некоторые из вставных панелей несут функциональные элементы. Рама камеры включает в себя, по меньшей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486278
Дата охранного документа: 27.06.2013
20.01.2014
№216.012.98f9

Способ производства заготовок с травленной ионами поверхностью

Изобретение относится к области обработки материалов посредством ионной бомбардировки. Обеспечены планетарные устройства (22) для перемещения для заготовок, установленные на вращающемся устройстве (19) внутри вакуумной камеры. Обеспечен источник (24) облака, включающего ионы, (CL), таким...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504860
Дата охранного документа: 20.01.2014
10.04.2014
№216.012.af95

Способ очистки для установок для нанесения покрытий

Изобретение относится к способу предварительной обработки вспомогательных поверхностей установки для нанесения покрытий. Вспомогательные поверхности установки для нанесения покрытий еще перед процессом нанесения покрытия подвергают предварительной обработке путем нанесения на вышеуказанные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510664
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.05.2014
№216.012.c606

Устройство зажигания для дуговых источников

Изобретение относится к устройству зажигания для зажигания разряда током большой силы электродугового испарителя в установке нанесения покрытий вакуумным напылением. Зажигание осуществляется посредством механического замыкания и размыкания контакта между катодом и анодом. Контакт...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516453
Дата охранного документа: 20.05.2014
10.05.2015
№216.013.4a33

Модифицируемая конфигурация магнитов для электродуговых испарителей

Изобретение относится к области газоразрядной техники, в частности к электродуговому испарителю для получения покрытий из твердых материалов на инструментах. Электродуговой испаритель снабжен предусмотренной на мишени системой магнитных полей для создания магнитных полей на поверхности мишени и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550502
Дата охранного документа: 10.05.2015
10.09.2015
№216.013.7a58

Мишень для искрового испарения с пространственным ограничением распространения искры

Изобретение относится к мишени для электродугового источника (ARC) с первым телом (3) из подлежащего испарению материала, которое содержит по существу в одной плоскости предусмотренную для испарения поверхность, при этом поверхность в этой плоскости окружает центральную зону. В центральной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562909
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.08.2016
№216.015.52fd

Искровое испарение углерода

Изобретение относится к области катодного искрового испарения. Способ импульсного прерывистого искрового разряда осуществляют посредством разряда от конденсатора и током разряда управляют посредством периодического подключения конденсатора. Между импульсами имеются временные интервалы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594022
Дата охранного документа: 10.08.2016
13.01.2017
№217.015.7178

Способ обеспечения последовательных импульсов мощности

Изобретение относится к области нанесения покрытий, к способу обеспечения импульсов мощности с линейно изменяемым интервалом импульсов мощности для распылительных катодов PVD, которые разделены на частичные катоды, при этом действующие на частичных катодах интервалы импульсов мощности выбраны...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596818
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.88fa

Высокопроизводительный источник для процесса распыления

Изобретение относится к способу и установке для магнетронного распыления материала с поверхности мишени с обеспечением большей процентной доли распыленного материала в форме ионов. Создают плазменный разряд с плотностью тока разряда свыше 0,2 А/см. Используют по меньшей мере два магнетронных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602571
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.8974

Нанослойное покрытие для высококачественных инструментов

Изобретение относится к нанослойному покрытию режущего инструмента и способу его нанесения на режущий инструмент. Осуществляют нанесение на поверхность режущего инструмента покрытия, содержащего нанослойную структуру из чередующихся нанослоев А, состоящих из (Al,Ti,W)N, и нанослоев В, состоящих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602577
Дата охранного документа: 20.11.2016
Показаны записи 1-10 из 20.
10.08.2016
№216.015.52fd

Искровое испарение углерода

Изобретение относится к области катодного искрового испарения. Способ импульсного прерывистого искрового разряда осуществляют посредством разряда от конденсатора и током разряда управляют посредством периодического подключения конденсатора. Между импульсами имеются временные интервалы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594022
Дата охранного документа: 10.08.2016
13.01.2017
№217.015.7178

Способ обеспечения последовательных импульсов мощности

Изобретение относится к области нанесения покрытий, к способу обеспечения импульсов мощности с линейно изменяемым интервалом импульсов мощности для распылительных катодов PVD, которые разделены на частичные катоды, при этом действующие на частичных катодах интервалы импульсов мощности выбраны...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596818
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.88fa

Высокопроизводительный источник для процесса распыления

Изобретение относится к способу и установке для магнетронного распыления материала с поверхности мишени с обеспечением большей процентной доли распыленного материала в форме ионов. Создают плазменный разряд с плотностью тока разряда свыше 0,2 А/см. Используют по меньшей мере два магнетронных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602571
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.8974

Нанослойное покрытие для высококачественных инструментов

Изобретение относится к нанослойному покрытию режущего инструмента и способу его нанесения на режущий инструмент. Осуществляют нанесение на поверхность режущего инструмента покрытия, содержащего нанослойную структуру из чередующихся нанослоев А, состоящих из (Al,Ti,W)N, и нанослоев В, состоящих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602577
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.8a5f

Антибактериальное медицинское изделие и способ его изготовления

Группа изобретений относится к медицине. Описано медицинское изделие с нанесенным на основу антибактериальным покрытием из твердого материала с биоцидом. Это покрытие из твердого материала включает в себя по меньшей мере один внутренний слой и один наружный слой, при этом концентрация биоцида в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604123
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.8b9c

Инструмент для горячей формовки или штамповки металлических листов с покрытием из cr-si-n

Изобретение относится к инструменту для горячего формования стального листа с AlSi покрытием, имеющему покрытие CrSiN, в котором x: 40-69 ат. %, y: 1-20 ат. % и z: 30-40 ат. %, а также к применению указанного инструмента в качестве инструмента для горячего формования стального листа с AlSi...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604158
Дата охранного документа: 10.12.2016
25.08.2017
№217.015.9ea2

Установка и способ для вакуумной обработки изделий

Изобретение относится к установке для вакуумной обработки изделий и способу вакуумной обработки с использованием упомянутой установки. Заявленная установка предназначена для обработки изделий, закрепленных на карусели (205), размещенной на карусельных салазках (201). Указанная карусель содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606105
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a1c0

Способ удаления слоев для твердых углеродных слоев

Изобретение относится к способам реакционного удаления с поверхности подложки покрытия из углеродных слоев. Осуществляют размещение освобождаемой от покрытия подложки на держателе подложки в вакуумной камере, подачу в вакуумную камеру по меньшей мере одного реакционного газа, обеспечивающего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606899
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.b076

Декоративная деталь автомобиля

Изобретение относится к декоративной детали для автомобиля. Декоративная деталь для автомобиля содержащит подложку, гальваническое покрытие на упомянутой подложке и цветообразующий покровный слой, нанесенный физическим осаждением из газовой фазы. Между подложкой и цветообразующим покровным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613496
Дата охранного документа: 16.03.2017
25.08.2017
№217.015.c4f1

Сверло с покрытием

Группа изобретений относится к нанесению покрытий на подложки и может быть использовано для нанесения покрытий на поверхности инструментов и деталей. Сверло с покрытием, которое выполнено по меньшей мере на сверлильной головке сверла и имеет по меньшей мере один слой, нанесенный магнетронным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618292
Дата охранного документа: 03.05.2017

Похожие РИД в системе

+ добавить свой РИД