Uobičajenomulti{0}}oprema za vakuumsko oblaganje ionskim lukomkoristi ili lučno bombardiranje ili čišćenje ionima argona. Koje su specifične razlike između to dvoje?
Jedan je čišćenje metalnim ionima, a drugi je čišćenje plinskim ionima; razine energije su različite, a principi su također različiti. Danas će vam Puyuan Vacuum dati detaljan uvod:
Ionska oplata s više-lukom koristi metodu pražnjenja električnog luka za izravno isparavanje metala na čvrstu katodnu metu. Ispareni materijal sastoji se od iona iz materijala katode emitiranih tijekom pražnjenja katodnog luka. Ovaj uređaj ne zahtijeva bazen rastaljene tvari; meta koju treba ispariti spojena je na katodu, a vakuumska komora djeluje kao anoda. Kada elektroda okidača iznenada i trenutačno dodirne metu katode, inducira se luk, generirajući jarko svjetleću točku katodnog luka na površini katode. Promjer točke je manji od 100µm, a gustoća struje unutar točke može doseći 10³~10⁷ A/cm². Materijal u tom području tada trenutačno isparava i ionizira se. Mrlja katodnog luka kreće se nasumično po površini katode brzinom od nekoliko desetaka metara u sekundi. Za kontrolu putanje i brzine točke koristi se vanjsko magnetsko polje. Za održavanje vakuumskog luka općenito je potreban napon od -20 do -40 V.
Načelo više{0}}lučne ionske oplate temelji se na teoriji vakuumskog lučnog pražnjenja s hladnom katodom, koja pretpostavlja da se prijenos naboja tijekom procesa pražnjenja postiže istodobnim postojanjem i međusobnim ograničenjem dvaju mehanizama: emisije elektrona u polju i struje pozitivnih iona. Tijekom procesa pražnjenja velika količina katodnog materijala isparava. Pozitivni ioni koje generiraju te molekule pare stvaraju iznimno jako električno polje unutar kratke udaljenosti blizu površine katode. Pod utjecajem ovog jakog električnog polja, elektroni se emitiraju u vakuum kao elektroni polja. Pozitivni ioni mogu činiti oko 10% ukupne struje luka. Metalni ioni privučeni površinom katode tvore sloj prostornog naboja, koji zauzvrat generira jako električno polje, uzrokujući da točke na površini katode s niskom radnom funkcijom (granice zrna ili pukotine) počnu emitirati elektrone. Pojedinačne točke s visokom gustoćom emisije elektrona imaju veliku gustoću struje. Jouleovo zagrijavanje podiže temperaturu, generirajući termione elektrone, dodatno povećavajući emisiju elektrona. Ovaj učinak pozitivne povratne sprege uzrokuje lokaliziranu koncentraciju struje.
Jouleovo zagrijavanje koje stvara ova lokalizirana koncentracija struje uzrokuje lokalizirano stvaranje eksplozivne plazme na površini materijala katode, emitirajući elektrone i ione i ostavljajući tragove pražnjenja. Također se oslobađaju čestice rastaljenog katodnog materijala. Neki od emitiranih iona privlače se natrag na površinu katode, tvoreći sloj prostornog naboja, generirajući jako električno polje, što zauzvrat uzrokuje da nove točke s niskim radom počnu emitirati elektrone.
Tehnologija opreme za vakuumsko oblaganje s više-lučnim ionskim prevlačenjem ima sljedeće karakteristike:
Prednosti: Može se instalirati proizvoljno kako bi se osigurala jednaka debljina filma. Vanjsko magnetsko polje poboljšava pražnjenje luka; prekida luk; povećava brzinu rotacije; pročišćava čestice filma; i ubrzava nabijene čestice. Visoka stopa ionizacije metala korisna je za ujednačenost i prianjanje filma, što ga čini optimalnim postupkom za ioniziranje. Jedan luk ima višestruke svrhe: djeluje kao izvor isparavanja, izvor pročišćavanja prije-bombardiranja i izvor ionizacije.
Nedostaci: Pri velikoj snazi lako se stvaraju velike metalne čestice koje utječu na kvalitetu premaza; a na nekim ciljnim materijalima dolazi do nestabilnosti lučnog pražnjenja.
Metode za smanjenje stvaranja kapljica uključuju: smanjenje gustoće snage pražnjenja, povećanje brzine točke luka, jačanje mjera hlađenja katode i korištenje magnetske filtracije.
