[其他]電弧點火裝置

無效

• 申請號: 86105020
• 申請日: 1986-08-09
• 公開（公告）號: CN86105020A
• 公開（公告）日: 1987-03-11
• 發明（設計）人: 托馬斯·A·赫瓦特;保羅·H·奈卡拉;加里·E·弗加桑
• 申請（專利權）人: 珀金斯—埃爾默有限公司
• 主分類號: C23C14/36
• 分類號: C23C14/36
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 吳淑芳

本發明涉及一種用于引發等離子體裝置里的電弧，特別是在真空電弧鍍覆過程中使用的、類型新穎的陽極點火裝置和工藝過程。

電弧等離子體發生器具有包括例如通過由電流加熱陰極的對陰極的物質使之汽化產生鍍覆的系統的各種各樣的結構和應用。A·A斯納珀在美國專利3625848號、3836451號，L.薩弗雷夫等人在美國專利3783231號和379317號里揭示了這樣的鍍覆系統。

與這些系統有關的一個問題是在陰極上電弧的穩定性，也就是說，陰極熾點的穩定性。例如，前面提到的美國專利3793179號描述了一個圍繞陰極9伸展的屏障21，在屏障和陰極之間有一間隙22，該間隙要求能阻止陰極向陰極的非汽化表面轉變。

W.M牟勒利在美國專利4430184號講授使用一接觸對陰極16的限制環24，該環由一種具有某些約束陰極熾點到陰極的對陰極表面的特性的材料組成。該材料規定具有一在電弧的平均能量（一般為20至100電子伏特）下低于1的次級發射率，并且還應有低于汽化的陰極材料表面能量的表面能量。氮化硼就是一個例子。

C·F·小莫里森在美國專利4448659號還揭示了另一種方法。在此專利里，電弧限制環14由導磁極料制成，并且直接與對陰極10接觸。

上述具有其限制環的陰極并不保證引起或者觸發電弧。因此，使用幾種分離型的點火系統，一種這樣的系統是象在前面提到的美國專利3625848號所揭示的一高電壓火花源，其中，火花源20被施加在陰極15和一貼近陰極的分開的電極22之間。一旦電弧被觸發，高壓點火器便斷開。然后，電弧用一低電壓（例如30伏特）高電流（例如200安培）的直流電源來維持。

另一通常用的引發方法在上述關于穩定陰極熾點的美國專利3793179號內加以說明。該專利講授使用一可移動的觸發電極29。一電磁鐵電樞30和一回彈彈簧34控制觸發電極，以便瞬時地接觸陰極，從而在施加的電弧電壓下引起電弧。

還有另一種已知的方法是通過施加一合適的電流來汽化真空室內的一特種金屬絲。汽化物引發一起始電弧路徑，然后由正常的電弧電壓維持電弧。

上面描述的電弧引發方法有許多缺點?；鸹ǚ椒?，也通常在其他類型的等離子體發生器里被使用，至少要用1000伏電壓，一般使用1000伏，并會在電子伏器包括在鍍覆作業中用來控制裝置的計算機中產生射頻干擾。觸發電極一般通過復雜的機構包括螺線管或氣動裝置工作。如果觸發電極需要密封穿過真空鍍覆室壁的機械進口，就存在伴隨有跳火和局部腐蝕的緊固和漏泄等問題。在每一裝置里，可汽化的金屬絲只能使用一次。這些方法無一被證明為充分可靠，并且，在形成穩定電弧以前，往往需要作幾種嘗試，否則，經常由于未點火而使操作不得不停止。

難以引發的一個理由是，在真空裝置里，最初在電位電弧通道里存在少量可電離的物質。這一問題是由亞歷山大S·小吉爾默和戴維L.洛克伍德在電氣電子工程師協會會志第60卷第977頁（1972年8月）刊出的“脈沖金屬等離子體發生器”一文中指出的。作者描述了幾種方法，包括上面討論過的高電壓脈沖和機械接觸方法，以及激光脈沖法和氫化鈦點火器等。

吉爾默等人又揭示了位于點火器電極和陰極之間的絕緣體表面上的導電薄膜的用途。應用帶有電容器放電的幾百優特的電流脈沖使薄膜汽化而放出一縷點火羽煙，導致電弧的建立，然后通過單獨的電弧電源持續下去。需要有與電弧電壓源分開的第二個電源;又揭示可用一電容放電系統來達到此目的。

因而，本發明的目的是提供一個用于真空等離子體發生裝置的新穎可靠的陽極點火裝置。

另一個目的是提供一能夠可靠地并重復地觸發電弧而母需單獨點火電源的新穎真空電弧陽極點火裝置。

另外一個目的是提供具有簡單價廉電弧點火系統的一種改進型真空鍍覆裝置。

上述以及其他各目的是按照本發明，通過點火裝置在一真空電弧等離子體發生裝置里實現。該點火裝置包括一長度為L的細長金屬點火器元件，其內緣與陰極的對陰極表面邊緣并置間距為D。一個有橋接表面的絕緣元件最好由氮化硼之類的材料構成，并被置入到使橋接表面在點火器元件與對陰極表面邊緣之間連接。點火器元件和絕緣元件可做成環狀以環繞圓形的對陰極表面。點火器元件的內緣最好做成許多與橋接表面接觸的鋸齒，在橋接表面淀積一層導電薄膜，在點火器元件和等離子體系統的陽極間設置一個簡單的電連接，使點火器元件成為一輔助陽極。為了在陰極和陽極間施加直流電弧電壓時使導電薄膜汽化，長度L要夠大而距離D夠小，因此，不需用一個附加起動電壓電源便能引發電弧。

圖1是按照本發明包括一個點火裝置的電弧蒸鍍裝置剖視圖。