本发明专利技术涉及一种用于产生空心阴极电弧放电等离子体的装置，包括两个相对布置的空心阴极（11、12），其中空心阴极（11、12）被连接到脉冲发生器（15）上，所述脉冲发生器在两个空心阴极（11、12）之间产生双极脉冲电压。在此，两个空心阴极（11、12）之间的空间沿着延长的空心阴极轴线（13）被挡板（14）包围并且两个空心阴极（11、12）至少部分地被挡板（14）包围，其中挡板面具有至少一个开口（18）。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于在反应或不反应涂覆应用中借助以交变的极性来脉动的空心阴极电弧放电源产生用于真空过程的密集的等离子体的装置。该装置除了涂覆静止的衬底之外特别是还能够实现移动的带状的衬底的涂覆。如果在随后的专利技术描述中仅使用概念空心阴极，那么以此总是意指空心阴极电弧放电源的空心阴极。本专利技术因此与以下装置划清界限，在这些装置中使用空心阴极辉光放电源。
技术介绍
已知的是，在10-2Pa和1Pa之间的低压范围内利用空心阴极电弧放电等离子体可以获得很高的、数量级为1012cm-3的载流子密度。如果在层沉积时形成层的颗粒遭受这样的等离子体，那么可以获得有利的层特性。为此如下装置是已知的，在这些装置中蒸汽特别是针对较大的涂覆面积和高的涂覆速率可以通过以下方式有效地被激活，即空心阴极等离子体仅被用于等离子体激活。这些装置的等离子体放电以直流电来运行。除了空心阴极之外为了生成等离子体所需的阳极在这样的装置中部分地与蒸发设备耦合（DE196 12 344 C1）。蒸发坩埚或被布置在蒸发坩埚附近的作为阳极的电极的使用有以下缺点，即装置的功能能力受限于与导电材料的蒸发相关联的等离子体激活。此外已知的是，借助磁场来引导等离子体。如果通过合适的磁场产生设备产生纵向的磁场，使得该磁场的一些场力线从空心阴极通向阳极，那么较高能量的辐射电子在其从空心阴极到阳极的路径上在连接的场力线的范围内保持结合并且将高密度的等离子体保持在与衬底的一定的间距中（DE42 35 199 C1）。在此不利的是，由于较高能量的辐射电子远离衬底，阻止高的自偏置电位的建立。其它的缺点在于，可应用性保持受限于具有昂贵的磁体系统的蒸发设备的特别的构型。在蒸发绝缘材料的情况下，为了维持阳极处的导电性附加地需要巨大的有关仪器的花费。DE195 46 827 A1描述一种用于蒸发绝缘材料的装置，在该装置中环状的阳极（所谓的环形阳极）直接被布置在空心阴极之前，以便仅通过已经穿过环形阳极的开口的辐射电子来产生对于等离子体激活有效的等离子体。在该情况下，没有干扰性的绝缘层沉积在环形阳极上，因为该环形阳极基本上位于蒸汽范围之外并且该环形阳极通过撞击的辐射电子强烈地被加热。因为蒸汽的等离子体激活的范围位于在空心阴极和阳极之间所建立的电场之外，然而存在以下缺点，即在等离子体中只可以产生比利用包含空心阴极和阳极之间的要激活的范围的装置明显更低的载流子密度。此外，辐射电子的作用距离限制等离子体的几何延伸。在DE199 02 146 A1中提出，将两个由先前所提到的文献已知的产生等离子体的、分别包括空心阴极与所属的环形阳极和被连接在其间的直流电压源的设备相对地布置并且在两个空心阴极之间产生双极中频脉冲电压。在该装置中，由于在空心阴极和环形阳极之间的直流电压源，不断地在产生等离子体的设备的空心阴极和所属的环形阳极之间产生等离子体。在两个产生等离子体的设备之一根据双极电压脉冲以阴极被连接的阶段中，以阴极被连接的产生等离子体的设备的等离子体从该设备的空心阴极被吸引直到相对的产生等离子体的设备的环形阳极。以该方式，在两个环形阳极之间形成大体积的空心阴极电弧放电等离子体。在这种技术上要求高的结构的情况下产生不利的影响的是，许多过程参数必须被调节，以便获得始终不变的等离子体条件。由WO2013/091927已知具有两个空心阴极电弧放电源的产生等离子体的装置的简化的结构。在此，放弃在空心阴极和所属的电极之间使用直流电压源并且代替于此空心阴极直接或在中间连接限制电流方向的器件的情况下与所属的电极电连接。在这样的装置中也与在其它前述的装置中一样不利地产生效果，即空心阴极和所属的电极在应用在蒸发设备中的情况下遭受材料蒸汽，这导致所述部件的涂覆，这又可以影响等离子体在涂覆过程的运行中的形成。另一个技术问题在于， 例如在反应的蒸汽中利用已知的装置不能够单独地利用等离子体激活反应气体，而在此增加的蒸汽颗粒也不同时一同被激活。
技术实现思路
因此本专利技术所基于的技术问题是，创建一种用于产生空心阴极电弧放电等离子体的装置，借助该装置可以克服现有技术的缺点。特别是应该利用该装置可产生具有高强度的等离子体。该装置还应该实现，保护产生等离子体的部件以免蒸汽颗粒。此外，该装置还应该在蒸发设备之内实现，单独地利用等离子体激活反应气体。该技术问题的解决方案通过具有权利要求1的特征的主题得出。本专利技术的其它的有利的改进方案由从属权利要求得出。根据本专利技术的装置包括两个空心阴极，所述空心阴极的空心阴极管被工作气体穿流。空心阴极管的开口随后被称为空心阴极的出口或输出口，其中工作气体从该空心阴极管流出。根据本专利技术的装置的两个空心阴极的输出口是朝向彼此的。在此，两个空心阴极可以相对地被布置，使得两个空心阴极管的延长的管轴线是相同的。替代地，但是两个空心阴极管的管轴线也可以彼此具有一定偏差或一个角度。此外，脉冲发生器属于根据本专利技术的装置，该脉冲发生器被电连接在两个空心阴极上并且在两个空心阴极之间产生双极脉冲电压。脉冲在此可以具有1Hz到1MHz的范围内的频率。两个空心阴极因此分别交替地用作两个空心阴极之间的空心阴极电弧放电的阴极或阳极。为了在极性变换时禁止在两个空心阴极之间所产生的等离子体的衰变，极性变换应该以至少1kHz的频率来实施。因此已经被证明为有利的是，该脉冲发生器以1kHz到100kHz的范围内的频率来运行。在根据本专利技术的装置中，两个空心阴极之间的空间沿着延长的空心阴极轴线完全被挡板包围并且两个空心阴极分别至少部分地被挡板包围，其中挡板面具有至少一个开口。这样的管形的挡板优选地具有圆形的管横截面，因为该管横截面在技术上能够最简单地控制，但是也可以替代地以任意其它管横截面来构造。同样可以的是，挡板的管横截面沿着延长的空心阴极轴线以变化的管横截面来构造。如果根据本专利技术的装置例如是蒸发设备的组成部分，则以下的所有材料适合作为这样的挡板的材料，所述材料与相应的蒸发物质不发生不期望的化学反应并且承受得住蒸发温度。因此，例如石墨特别适合作为挡板材料。两个空心阴极在这样的根据本专利技术的管形的挡板的情况下因此插入到挡板管的端面中并且在挡板管内形成空心阴极电弧放电等离子体。通过空心阴极至少部分地被挡板包围，空心阴极比没有挡板的装置的情况下更好地被保护以免蒸汽颗粒。如已经描述的那样，挡板面、即这样的挡板管的侧面具有至少一个开口，由等离子体激活的颗粒可以通过该开口从挡板体积的内部中出来。在本专利技术的一种实施方式中，根据本专利技术的管形挡板的端面朝向插入到挡板的端面中的空心阴极密封。这样的在挡板管的端面处的密封不仅引起被挡板包围的体积的进一步的隔离，而且同时有助于空心阴极在其位置中地彼此固定。利用根据本专利技术的装置，不仅所蒸发的材料的蒸汽颗粒、所蒸发的材料结合反应气体的蒸汽颗粒而且仅仅反应气体可以通过等离子体来激活。如果在蒸发设备内仅仅反应气体应该利用两个空心阴极的等离子体来激活，则挡板面附加地具有至少一个入口，反应气体通过该入口流进被挡板包围的体积中。在较长的挡板管的情况下能够有益的是，在挡板管的长度上分布地构造多个反应气体入口。在这样的实施方式中为了激活反应气体同样适宜的是，挡板面并非具有仅仅一个、而是多个较小的开口，通过所述开口不仅激活的反应气体颗粒本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于产生空心阴极电弧放电等离子体的装置，包括两个相对布置的空心阴极（11、12），其中空心阴极（11、12）被连接到脉冲发生器（15）上，所述脉冲发生器在两个空心阴极（11、12）之间产生双极脉冲电压，其特征在于，两个空心阴极（11、12）之间的空间沿着延长的空心阴极轴线（13）被挡板（14）包围并且两个空心阴极（11、12）至少部分地被挡板（14）包围，其中挡板面具有至少一个开口（18）。
【技术特征摘要】
2015.01.29 DE 102015101294.41. 用于产生空心阴极电弧放电等离子体的装置，包括两个相对布置的空心阴极（11、12），其中空心阴极（11、12）被连接到脉冲发生器（15）上，所述脉冲发生器在两个空心阴极（11、12）之间产生双极脉冲电压，其特征在于，两个空心阴极（11、12）之间的空间沿着延长的空心阴极轴线（13）被挡板（14）包围并且两个空心阴极（11、12）至少部分地被挡板（14）包围，其中挡板面具有至少一个开口（18）。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，挡板（14）管形地被构造并且两个空心阴极（11、12）在管形挡板（14）的两个端面处插入到挡...
【专利技术属性】
技术研发人员：H莫尔格纳，C梅茨纳，L德克，T韦尔纳，H弗拉斯克，
申请(专利权)人：弗劳恩霍弗实用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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