Вакуумно-дуговий випарник для генерування катодної плазми

Реферат: Винахід належить до техніки отримання високошвидкісних потоків плазми при електродуговому випаровуванні твердотільного катода у вакуумі. Вакуумно-дуговий випарник містить анод, електромагнітну котушку, яка охоплює трубчастий корпус, циліндричний катод, феромагнітне кільце, феромагнітну втулку, яка охоплює утримувач катода. Для збільшення ефективності роботи випарника він забезпечений додатковими кільцевими феромагнітними елементами. Ці елементи в сукупності з феромагнітним екраном зменшують розсіяні магнітні поля електромагнітної котушки та забезпечують істотне збільшення напруженості магнітного поля на випаровуваній поверхні катода без збільшення в електромагнітній котушці числа ампер-витків. UA 101678 C2 (12) UA 101678 C2 UA 101678 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до техніки отримання високошвидкісних потоків плазми при електродуговому випаровуванні твердотільного катода у вакуумі. Він може бути використаний для отримання різних типів покриттів або плівок різного призначення шляхом осадження іонів плазмового потоку на поверхнях оброблюваних виробів. Відомий вакуумно-дуговий випарник для генерування катодної плазми (див., наприклад, [1]). Цей випарник містить анод, трубчастий корпус з немагнітного металу з закритим зовнішнім торцем. Трубчастий корпус охоплений електромагнітною котушкою. Всередину нього через осьовий отвір в його зовнішній торець введений з використанням вакуумного ущільнення ізольований від корпусу утримувач катода з прикріпленим до нього циліндричним катодом з торцевою випаровуваною поверхнею. Циліндричний катод розташований співвісно з анодом. Поблизу торцевої випаровуваної поверхні катода закріплено феромагнітне кільце, діаметр отвору якого перевищує діаметр катода. Поблизу бічної поверхні катода, закріплений електророзрядний запалювальний пристрій. За допомогою цього пристрою здійснюють підпалення дугового розряду. На бічній поверхні катода збуджується катодна пляма, яка під дією магнітного поля переміщується на торцеву випаровувану поверхню. Напруженість магнітного поля, що створюється електромагнітною котушкою, яка охоплює трубчастий корпус, в області робочого торця катода складає 20-30 Е. Деяке підсилення цього магнітного поля в області бічної поверхні у торця катода для прискорення виведення катодної плями на торець катода досягається за допомогою вищезазначеного феромагнітного кільця. Це магнітне поле сприяє також утриманню катодної плями на торці катода. Проте, величина магнітного поля у торцевій поверхні катода є недостатньою для стабільної роботи вакуумно-дугового випарника, особливо в умовах низького тиску Р газу в вакуумній камері (Р < 10 - 3 Па). Підвищити напруженість магнітного поля у вказаній області можна за допомогою більш потужної електромагнітної котушки, що охоплює трубчастий корпус. Така котушка використовується в іншому відомому вакуумно-дуговому випарнику для генерування катодної плазми (див., наприклад [2]). Більш потужне магнітне поле в області робочого торця катода забезпечує не тільки надійнішу стабілізацію катодної плями на випаровуваній (робочій) поверхні катода, а також збільшує стабільність дугового розряду. Проте, для збільшення надійності підпалення дуги за рахунок збільшення швидкості виходу катодної плями дуги з бічної поверхні катода на його випаровуваний робочий торець, необхідно збільшити величину гострого кута нахилу силових ліній магнітного поля до бічної поверхні катода до такої величини, при якій швидкість виходу катодної плями буде достатньою для забезпечення його надійного виводу на робочий торець катода до того, як відбудеться спонтанне згасання дуги. Це забезпечується тим, що катод виконують у вигляді зрізаного конуса, мала основа якого є робочим торцем. Такий вакуумно-дуговий випарник має наступні істотні недоліки: - вихідні параметри плазмового потоку змінюються залежно від витрати катода при його випаровуванні. Це пов'язано з тим, що при випаровуванні катода збільшується розмір його поперечного перерізу торцевої випаровуваної поверхні, що обумовлено його конічною формою; - для зростання магнітного поля біля торця катода збільшують габарити електромагнітної котушки; - неефективно використовується електрична енергія, що витрачається на створення магнітного поля за допомогою електромагнітної котушки внаслідок значного розсіяння магнітного поля. Відомо про вакуумно-дуговий випарник для генерування катодної плазми [3], який прийнятий за прототип. Він містить: трубчастий корпус, виконаний з немагнітного металу, закритий із зовнішнього торця; електромагнітну котушку, що охоплює трубчастий корпус; циліндричний катод з торцевою випаровуваною поверхнею, прикріплений до утримувача, який з використанням вакуумного ущільнення введений всередину трубчастого корпусу через осьовий отвір в його зовнішньому торці; феромагнітну втулку, що охоплює утримувач катода; феромагнітне кільце, з отвором, діаметр якого перевищує діаметр катода, розміщене поблизу його торцевої випаровуваної поверхні співвісно з ним; електророзрядний запалювальний пристрій, закріплений поблизу бічної поверхні катода. Трубчастий анод цього випарника розташований всередині трубчастого корпуса навпроти катода. Електромагнітна котушка, що охоплює цей корпус в тій частині, яка охоплює бічну поверхню катода, має щільність намотування витків не менш ніж у 2 рази більшу, ніж відповідна щільність намотування навколо анода. Завдяки феромагнітному кільцю і феромагнітній втулці коректується дія магнітного поля. Така корекція забезпечує гострий кут нахилу силових ліній магнітного поля до бічної поверхні циліндричного катода. Такий кут має місце скрізь, де виникає катодна пляма на бічній поверхні 1 UA 101678 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 катода в межах довжини ділянки електромагнітної котушки, що охоплює бічну поверхню катода, і що має велику щільність намотування. При підпаленні дуги в цьому пристрої під дією магнітного поля, нахиленого до бічної поверхні катода, катодна пляма, рухаючись упоперек тангенціальної складової магнітного поля, здійснює дрейф у бік гострого кута нахилу до робочого торця катода (див., наприклад, [4]). Після виходу на торець пляма продовжує залишатися на ньому, здійснюючи хаотичні переміщення вздовж радіуса катода і направлений рух поперек тангенціальної складової магнітного поля на робочому торці катода. При цьому, завдяки наявності феромагнітного кільця і феромагнітної втулки, що підсилюють магнітне поле, відхід плями з робочої поверхні, практично виключається навіть за наявності в об'ємі активних газів. Потік ерозійної плазми матеріалу, з якого виготовлений катод, під дією магнітного поля прямує, практично, повністю у бік утримувача, на якому закріплені оброблювані вироби. Перевагою даного вакуумно-дугового випарника перед іншими аналогами є висока стабільність горіння дуги при використанні довгих циліндричних катодів, які мають великий ресурс, а також більш висока стабільність горіння дуги в умовах більш високого тиску реактивного газу. Це дозволяє підвищити вміст неметалічного компонента реакції в отримуваних покриттях. Проте, величина магнітного поля на робочій поверхні катода все ще залишається недостатньою. Вона не забезпечує необхідної високої швидкості переміщення катодних плям вакуумної дуги на цій поверхні, щоб зменшити краплинну фазу в продуктах ерозії катода і збільшити ефективність його використання. Збільшення величини магнітного поля в області робочого торця катода шляхом збільшення струму в електромагнітній котушці вище номінального неефективно, оскільки призводить до її перегріву, особливо в тій її частині, яка охоплює катод. Мала величина тангенціальної складової напруженості магнітного поля на робочій поверхні катода є основною причиною малої направленої швидкості переміщення катодної плями в напрямі, перпендикулярному до цієї складової. В цьому випадку швидкість руху катодних плям дуги визначатиметься в основному швидкістю їх хаотичного переміщення, що явно недостатньо для зменшення теплового навантаження на поверхні катода в області катодної плями дуги і зменшення краплинної фази в продуктах ерозії катода. Ці недоліки, властиві вакуумно-дуговому випарнику, прийнятому за прототип, знижують ефективність його роботи і не дозволяють зменшити краплинну фазу плазмового потоку. Вони також є основним гальмом ширшого використання існуючих конструкцій вакуумно-дугових випарників в промисловості для нанесення стабільних за якістю покриттів різних типів вакуумно-дуговим методом. Задачею, на вирішення якої направлений пропонований винахід, є удосконалення вакуумнодугового випарника катодної плазми для підвищення ефективності його роботи. Ефективність роботи випарника повинна збільшитися за рахунок зменшення неефективної витрати катодного матеріалу внаслідок його розбризкування з катодних плям дуги, а також за рахунок зменшення дифузійних втрат плазми поперек магнітного поля. Це забезпечить збільшення вихідного іонного струму при одночасному зменшенні швидкості витрати катодного матеріалу. Задача повинна вирішуватися шляхом додавання феромагнітних конструктивних елементів, які разом з наявними в прототипі феромагнітними елементами повинні підвищити напруженість магнітного поля і, відповідно, його тангенціальну складову на випаровуваній поверхні катода. Збільшення напруженості магнітного поля на робочому торці катода не повинне привести до помітного збурення фокусуючого магнітного поля усередині анода. Поставлена задача вирішується у вакуумно-дуговому випарнику катодної плазми, що патентується. Цей випарник також, як і випарник прийнятий за прототип, містить: анод, трубчастий корпус, виконаний з немагнітного металу, закритий із зовнішнього торця, електромагнітну котушку, що охоплює трубчастий корпус, циліндричний катод із торцевою випаровуваною поверхнею, прикріплений до утримувача, який введений всередину трубчастого корпусу через осьовий отвір в його зовнішньому торці з використанням вакуумного ущільнення, феромагнітну втулку, що охоплює утримувач катода, феромагнітне кільце з діаметром отвору, більшим за діаметр катода, розміщене поблизу його торцевої випаровуваної поверхні співвісно з ним, електророзрядний запалювальний пристрій, закріплений поблизу бічної поверхні катода. На відміну від прототипу вакуумно-дуговий випарник катодної плазми, що патентується, включає два кільцевих додаткових феромагнітних елементи, співвісних з утримувачем катода, 2 UA 101678 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 один з яких охоплює трубчастий корпус біля зовнішнього торця електромагнітної котушки, а другий охоплює феромагнітну втулку або утримувач катода. При цьому електромагнітна котушка на трубчастому корпусі охоплена трубчастим феромагнітним екраном. Анод розташовано поза вищезазначеним трубчастим корпусом, електроізольований від нього і охоплений окремою електромагнітною котушкою. Торцева випаровувана поверхня катода знаходиться поблизу площини внутрішнього відкритого торця вищезазначеного трубчастого корпусу. Утримувач катода разом з катодом виконаний пересувним вздовж осі випарника при умові, що феромагнітна втулка не змінює свого положення. Вищезазначені додаткові феромагнітні кільцеві елементи можуть бути виконані у вигляді двох коаксіально розташованих кілець, одне з яких охоплює трубчастий корпус і примикає до феромагнітного екрана біля зовнішнього торця електромагнітної котушки, а друге кільце розміщене всередині трубчастого корпусу і охоплює феромагнітну втулку. У іншому варіанті одним з вищезазначених додаткових кільцевих елементів може бути зовнішній фланець трубчастого корпусу, виконаний з феромагнітного металу, а іншим виконаний з феромагнітного металу торець трубчастого корпусу у вигляді кришки, яка охоплює утримувач катода, примикає до зовнішнього фланця трубчастого корпусу і до феромагнітної втулки. Трубчастий корпус може мати водоохолоджувану бічну поверхню, яка має тепловий контакт з електромагнітною котушкою, що охоплює цей корпус. У кожному варіанті довжина вищезазначеної феромагнітної втулки повинна бути не меншою від величини, яка складає половину довжини електромагнітної котушки, що охоплює трубчастий корпус, плюс товщина вищезазначеного додаткового кільцевого феромагнітного елемента, який охоплює трубчастий корпус. Вищенаведені особливості конструкційного виконання пропонованого вакуумно-дугового випарника у всій своїй сукупності зменшують розсіяння магнітного поля електромагнітної котушки і забезпечують істотне збільшення напруженості магнітного поля на випаровуваній поверхні катода без збільшення в електромагнітній котушці числа ампер-витків. При цьому забезпечується швидший спад напруженості магнітного поля уздовж осі випарника при віддаленні від робочого торця катода. Збільшення напруженості магнітного поля на робочому торці катода не приводить до істотного збурення фокусуючого магнітного поля усередині трубчастого анода з фокусуючою магнітною котушкою, але забезпечує при цьому вищу, ніж в прототипі, стабільність дугового розряду, а також зменшення краплинної фази в продуктах ерозії катода за рахунок збільшення швидкості переміщення катодних плям дуги упоперек тангенціальної складової магнітного поля. Окрім цього, додатково збільшується швидкість плазмових струменів уздовж магнітного поля, що розповсюджуються за рахунок збільшення градієнта тиску плазми в цьому напрямі. Це приводить до відповідного зменшення втрат плазми з цих струменів упоперек магнітного поля на стінки анода. В результаті цього збільшується ефективність роботи випарника, а саме, зменшується неефективна витрата катодного матеріалу, оскільки зменшується його розбризкування з катодних плям дуги. Також зменшуються дифузійні втрати плазми упоперек магнітного поля, що забезпечує збільшення вихідного іонного струму при одночасному зменшенні швидкості витрати катодного матеріалу. Завдяки можливості пересування утримувача катода разом з катодом вздовж осі випарника, при умові, що феромагнітна втулка не змінює свого положення, підтримуються вищенаведені умови його роботи незважаючи на зменшення довжини катода при його випарюванні. Суть винаходу пояснюється графічними матеріалами. На фіг. 1 показаний один з варіантів патентованого випарника з коаксіальними кільцевими феромагнітними елементами. На фіг. 2 показано другий варіант патентованого випарника з феромагнітною кришкою трубчастого корпуса. Розглянемо перший варіант конкретного виконання вакуумно-дугового випарника для генерування катодної плазми (див. фіг. 1). Цей випарник містить водоохолоджуваний трубчастий корпус 1 з фланцями 2 і 3, виконаний з немагнітної нержавіючої сталі (12Х18Н10Т) із зовнішнім торцем 10. Електромагнітна котушка 4, охоплює водоохолоджуваний трубчастий корпус 1 та розміщена між його фланцями. Циліндричний катод 5 з торцевою випаровуваною поверхнею 6, розташований всередині трубчастого корпуса 1 і прикріплений до трубчастого утримувача катода 7, який введений всередину цього корпусу крізь осьовий отвір в його зовнішньому торці. Утримувач катода 7 введений в трубчастий корпус 1 за допомогою вакуумно-щільного ізолятора 8 з самопідтиснутим сальником 9. Цей сальник закріплений у замкнутому об'ємі ізолятора 8, який встановлений в стінці зовнішнього торця 10 трубчастого 3 UA 101678 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 корпусу 1 на його осі. Вищезгаданий сальник забезпечує поздовжнє переміщення утримувача катода 7, без порушення вакуумних умов усередині випарника. При цьому феромагнітна втулка 11 не змінює свого положення. Феромагнітна втулка 11, охоплює утримувач катода 7. Феромагнітне кільце 12 з отвором, діаметр якого більший за діаметр катода 5, розміщене співвісно з катодом поблизу його торцевої випаровуваної поверхні 6. Електророзрядний запалювальний пристрій складається з керамічної втулки 13, пристикованої до внутрішньої поверхні феромагнітного кільця 12 поблизу бічної поверхні катода, запалювального електрода 14 з струмопідводом 15 та вакуумно-ущільненого прохідного ізолятора 16, закріпленого у стінці зовнішнього торця 10 трубчастого корпусу 1. Два додаткових кільцевих феромагнітних елементи 17 і 18 розташовані співвісно з утримувачем катода. Один з них 18 охоплює трубчастий корпус 1 біля зовнішнього торця електромагнітної котушки 4. Другий - 17, розміщений всередині трубчастого корпусу 1, охоплює феромагнітну втулку 11. Трубчастий феромагнітний екран 19, який охоплює електромагнітну котушку 4, пристиковано до додаткового кільцевого феромагнітного елемента 18, що охоплює трубчастий корпус у зовнішнього торця електромагнітної котушки 4. Трубчастий водоохолоджуваний анод 20 охоплено окремою фокусуючою електромагнітною котушкою 21 і пристиковано до фланця 3 трубчастого корпусу 1 через кільцевий ізолятор 22. Феромагнітна втулка 11 прикріплена до закріпленого нерухомо всередині трубчастого корпусу 1 додаткового кільцевого феромагнітного елемента 17 та відділена від трубчастого утримувача катода 7 і від зовнішнього торця катода вакуумно-щільним ізолятором 8 і кільцевим ізолятором 23, відповідно. На фіг. 2 зображено другий варіант виконання патентованого випарника з феромагнітною кришкою трубчастого корпуса. Цей випарник відрізняється від випарника, представленого на фіг. 1, лише іншим конкретним виконанням додаткових кільцевих феромагнітних елементів. Ці елементи розташовані співвісно з утримувачем катода поблизу зовнішнього торця електромагнітної котушки 4. Зокрема, одним із вищезазначених додаткових кільцевих елементів є зовнішній фланець 2 трубчастого корпуса 1, виготовлений з феромагнітного металу. Другим є торець трубчастого корпусу у вигляді кришки 10, виконаний також з феромагнітного металу. Феромагнітна кришка 10 примикає до зовнішнього фланця 2 трубчастого корпусу 1 і до феромагнітної втулки 11. В обох варіантах пристрій містить генератор високовольтних імпульсів 24 і джерело живлення дуги (на фіг. 1 і 2 не показано). У двох різновидів випарника довжина феромагнітної втулки 11 повинна бути не менша від величини, яка складає половину довжини електромагнітної котушки 4, плюс товщина додаткового кільцевого феромагнітного елемента. В першому варіанті (див. фіг. 1) це додатковий кільцевий феромагнітний елемент 18, який охоплює трубчастий корпус. В другому варіанті (див. фіг. 2) це феромагнітний фланець 2 трубчатого корпусу 1. В обох варіантах випарника торцева випаровувана поверхня катода 6 знаходиться поблизу площини внутрішнього відкритого торця трубчастого корпусу 1. Для автоматичного керування положенням катода відносно площини внутрішнього відкритого торця трубчастого корпусу випарник може бути забезпечений системою контролю положення випаровуваної поверхні катода відносно вищезгаданої площини. Вакуумно-дуговий випарник кожного з представлених варіантів конкретного виконання працює наступним чином. Підключають електромагнітні котушки 4 і 21 до джерела живлення (на фіг. 1 і 2 не показано). Завдяки цьому всередині трубчастого корпуса 1 і всередині анода 20, пристикованого до фланця 3 трубчастого корпусу 1 через кільцевий ізолятор 22, створюються співставлені вздовж осі магнітні поля. В області розміщення катода 5 магнітне поле посилюється за допомогою додаткових кільцевих феромагнітних елементів 17 і 18 (див. фіг. 1) або 2 і 10 (див. фіг. 2) в сукупності з трубчастим феромагнітним екраном 19 і феромагнітною втулкою 11, яка відділена від трубчастого утримувача катода 7 вакуумно-щільним ізолятором 8 з самопідтиснутим сальником 9 та від зовнішнього торця катода кільцевим ізолятором 23. Найбільше посилення магнітного поля відбувається в області кільцевого зазору між бічною поверхнею катода 5 і внутрішньою поверхнею отвору феромагнітного кільця 12. При цьому силові лінії магнітного поля, перетинаючи бічну поверхню катода 5 і внутрішню поверхню феромагнітного кільця 12, утворюють гострий кут відносно бічної поверхні катода 5. За допомогою джерела живлення вакуумної дуги (на фіг. 1, 2 не показано) між анодом і катодом створюють робочу напругу вакуумної дуги. Після чого запалюють електричну дугу шляхом подачі запалювального імпульсу на запалювальний електрод 14 від джерела високовольтних імпульсів 24 через струмопідвід 15, який проходить через прохідний вакуумно-ущільнений ізолятор 16. В результаті чого, відбувається пробій по торцевій поверхні керамічної втулки 13, зверненої в бік бічної поверхні 4 UA 101678 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 катода і покритою тонкою плівкою струмопровідного матеріалу. Катодна пляма дуги, яка збуджується при цьому на бічній поверхні катода 5 при протіканні розрядного струму між бічною поверхнею катода і внутрішньою поверхнею феромагнітного кільця 12, швидко переміщається з бічної поверхні на робочу торцеву поверхню катода 6. Відомо, що цей процес відбувається під дією вищезгаданого магнітного поля (див., наприклад, [4]). Після цього дуговий розряд перекидається на основний анод 20. Збільшення напруженості магнітного поля в області робочого торця катода 6 за допомогою вищезазначених феромагнітних елементів забезпечує збільшення тиску плазми в прикатодній області. Це відбувається за рахунок її поперечного стиску магнітним полем до меншого обсягу. Внаслідок у зіштовхувальній області плазми збільшується градієнт тиску плазми вздовж магнітного поля. Під дією цього градієнта тиску відбувається додаткове газодинамічне прискорення іонів плазми в напрямку зворотного поздовжнього градієнта магнітного поля. А це в кінцевому етапі призводить до зменшення втрат іонної компоненти плазми всередині анода. Крім того, збільшення напруженості магнітного поля на робочому торці катода 6 відповідно збільшує і напруженість тангенційної складової цього поля на ньому. У результаті цього збільшується азимутальна швидкість руху катодних плям дуги, яка веде до зменшення теплового навантаження в області катодної плями дуги і як наслідок до зменшення генерації краплинної фази в продуктах ерозії катода. При розході катода 5 його випаровувана поверхня 6 буде наближатися до феромагнітної втулки 11. Це приведе до зміни величини напруженості магнітного поля та його конфігурації на випаровуваній поверхні катода. Це в свою чергу вплине на зміну вихідних параметрів плазмового потоку (наприклад, величини вихідного іонного струму), а також, на розподіл його щільності по перерізу плазмового потоку. Це неодмінно позначиться на якості нанесених покриттів. Щоб уникнути цього, катод 5 переміщують вперед на величину зменшення його довжини в процесі ерозії його робочої поверхні 6, так, щоб відстань цієї поверхні від нерухомої феромагнітної втулки 11 весь час залишалася постійною. Випробуваний дослідний зразок вакуумно-дугового випарника має наступні основні характеристики: - діаметр катода, мм - 60; - початкова довжина катода, мм - 65; - внутрішній діаметр трубчастого корпусу, мм - 160; - довжина трубчастого корпусу, мм - 160; розміри феромагнітної втулки, мм: - довжина - 90; - зовнішній діаметр - 60; - внутрішній діаметр - 30; розміри феромагнітного кільця, мм: - зовнішній діаметр - 158; - внутрішній діаметр - 64; - товщина - 6. Феромагнітні кільце 12, втулка 11, а також додаткові кільцеві феромагнітні елементи 17, 18 виготовлені зі сталі (ст.3). Всі інші елементи пристрою, крім катода, зі сталі 12Х18Н10Т. Кількість витків у електромагнітній котушці 4 випарника - 1400, з використанням проводу ПЕВ1,2. Катод 5 виготовлений з титану марки ВТ-1. Вакуумно-дуговий випарник випробовувався в комплекті з трубчастим анодом, внутрішній діаметр якого дорівнює 210 мм, довжина - 270 мм. Кількість витків у електромагнітній котушці 21 анода 20 становило 1000 витків, з використанням проводу ПЕВ-0,8. -3 Стабільна робота пристрою спостерігалася в діапазоні парціальних тисків азоту від 10 до 1 Па та в діапазоні струмів дуги від Ід = 50-110 А. Повний вихідний струм іонів на виході з анода становив 0,1Ід при струмі в електромагнітній котушці 4 випарника - 3,5 А та в електромагнітні котушці 21 аноду 20 - 0,5 А. При відсутності додаткових кільцевих феромагнітних елементів 17, 18 і трубчастого феромагнітного екрана 19 вихідний струм іонів був на 30 % менше і становив 0,07Ід при тих же струмах в електромагнітній котушці. Швидкість витрати титанового катода при струмі дуги Ід = 100А становила не більш 2 мм/год. Вихідний струм іонів не залежав від ступеня витрати катода, якщо витримувалась постійна відстань випаровуваної поверхні катода 6 від феромагнітної втулки 11. При тривалій роботі вакуумно-дугового випарника його електромагнітна котушка 4 не нагрівалася вище 60 °C. Випробування запропонованого вакуумно-дугового випарника показали високу стабільність дугового розряду і вихідного іонного струму незалежно від витрати катода. Крім цього, 5 UA 101678 C2 5 10 запропонований випарник характеризувався більш високим вихідним іонним струмом (не менше, ніж на 30 %) завдяки використанню додаткових феромагнітних елементів, та зменшенням швидкості розходу катодного матеріалу за рахунок зменшення генерації краплинної фази (не менше, ніж на 50 %) в порівнянні з прототипом. Джерела інформації: 1. Андреев А.А., Саблев Л.П., Григорьев С.Н. Вакуумно-дуговые покрытия. Харьков, 2010. 318 с. 2. Аксенов И.И., Белоус В.А., ПТЭ, №3, 1979. - С. 160-162. 3. Аксенов И.И., Брень В.Г., Падалка В.Г., Хороших В.М., Чикрыжов A.M. Вакуумно-дуговое устройство. А.с. СССР, №1111671, 1982 (прототип). 4. Кесаев И.Г. Катодные процессы электрической дуги. Наука, М.: - С. 169, 1968, 244 с. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 35 40 45 50 1. Вакуумно-дуговий випарник для генерування катодної плазми, що містить: анод, трубчастий корпус, виконаний з немагнітного металу, закритий із зовнішнього торця, електромагнітну котушку, що охоплює трубчастий корпус, циліндричний катод із торцевою випаровуваною поверхнею, прикріплений до утримувача, який введений всередину трубчастого корпусу крізь осьовий отвір в його зовнішньому торці з використанням вакуумного ущільнення, феромагнітну втулку, що охоплює утримувач катода, феромагнітне кільце з діаметром отвору, більшим за діаметр катода, розміщене поблизу його торцевої випаровуваної поверхні співвісно з ним, електророзрядний запалювальний пристрій, закріплений поблизу бічної поверхні катода, який відрізняється тим, що він включає два кільцевих додаткових феромагнітних елементи, співвісні з утримувачем катода, один з яких охоплює трубчастий корпус біля зовнішнього торця електромагнітної котушки на трубчастому корпусі, а другий - охоплює феромагнітну втулку або утримувач катода, електромагнітна котушка на трубчастому корпусі охоплена трубчастим феромагнітним екраном, анод розташований за вищезазначеним трубчастим корпусом, електроізольований від нього і охоплений окремою електромагнітною котушкою, торцева випаровувана поверхня катода знаходиться поблизу площини внутрішнього відкритого торця вищезазначеного трубчастого корпусу, утримувач катода разом з катодом виконаний пересувним вздовж осі випарника, при умові, що феромагнітна втулка не змінює свого положення. 2. Вакуумно-дуговий випарник за п. 1, який відрізняється тим, що вищезазначені додаткові феромагнітні кільцеві елементи виконані у вигляді двох коаксіально розташованих кілець, одне з яких, охоплює трубчастий корпус, примикає до феромагнітного екрана біля зовнішнього торця електромагнітної котушки на трубчастому корпусі, а друге кільце розміщене всередині трубчастого корпусу і охоплює феромагнітну втулку. 3. Вакуумно-дуговий випарник за п. 1, який відрізняється тим, що одним із вищезазначених додаткових кільцевих елементів є зовнішній фланець трубчастого корпуса, виконаний із феромагнітного металу, а другим - є, виконаний із феромагнітного металу, торець трубчастого корпусу у вигляді кришки, яка охоплює утримувач катода, примикає до зовнішнього фланця трубчастого корпусу і до феромагнітної втулки. 4. Вакуумно-дуговий випарник за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що довжина вищезазначеної феромагнітної втулки не менша від величини, яка складає половину довжини електромагнітної котушки, що охоплює трубчастий корпус, плюс товщина вищезазначеного додаткового кільцевого феромагнітного елемента, який охоплює трубчастий корпус. 5. Вакуумно-дуговий випарник за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що трубчастий корпус виконаний з водоохолоджуваною бічною поверхнею, яка має тепловий контакт з електромагнітною котушкою, яка охоплює цей корпус. 6 UA 101678 C2 Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7