Vacuum arc plasma source with rectilinear filter for deposition of functional coatings

Abstract

Design and operation principle of a novel vacuum-arc source of filtered erosive plasma are described. The macroparticles are removed from the plasma by transformation of radial plasma streams emitted by the cathode spot of the arc on the side surface of cylindrical cathode, into axial stream by means of "single bottle neck" magnetic field. The efficiency factor of the source is about 3.5 %. The output plasma stream generated by the source in optimum conditions is characterized by highly homogeneous distribution of the ion component density over the stream cross-section about 12 cm in diameter. The growth rate of a carbon coating in a spot of the same diameter attains 35 μm/h at the condensate microhardness up to 150 GPa.

Описано будову та принцип дії вакуумно-дугового джерела фільтрованої ерозійної плазми. Очищення плазми від макрочастинок здійснюється перетворенням радіальних потоків плазми, що емітуються катодними плямами дуги на боковій поверхні циліндричного катода, в аксіальний потік за допомогою "однопробкового" магнітного поля. Коефіцієнт ефективності джерела становить близько 3,5 %. Вихідний потік плазми в оптимальних умовах характеризується високою рівномірністю розподілу густини іонної компоненти за перерізом потоку діаметром близько 12 см. Швидкість зростання товщини покриття у плямі того ж діаметра сягає 35 мкм/г при мікротвердості конденсата до 150 ГПа.

Описаны устройство и принцип действия вакуумно-дугового источника фильтрованной эрозионной плазмы. Очистка плазмы от макрочастиц осуществляется преобразованием радиальных потоков плазмы, эмитируемых катодным пятном дуги на боковой поверхности цилиндрического катода, в аксиальный поток с помощью "однопробочного" магнитного поля. Коэффициент эффективности источника составляет около 3,5 %. Выходной поток плазмы, генерируемый источником, в оптимальных условиях характеризуется высокой равномерностью распределения плотности ионной компоненты по сечению потока диаметром около 12 см. Скорость роста углеродного покрытия в пятне того же диаметра достигает 35 мкм/ч при микротвёрдости конденсата до 150 ГПа.