碳火花蒸發(fā)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行脈沖斷續(xù)火花放電的方法。火花通過(guò)電容器來(lái)饋電。在脈沖之間有斷開(kāi)的時(shí)間間隔，在斷開(kāi)的時(shí)間間隔期間沒(méi)有火花電流流動(dòng)。在脈沖之內(nèi)，即在接通的時(shí)間間隔期間在達(dá)到電流閾值時(shí)電荷輸送被停止并且重新開(kāi)動(dòng)，使得在脈沖之內(nèi)出現(xiàn)子脈沖。按照本發(fā)明，時(shí)間間隔和子脈沖被選擇，使得在重新接通電容器時(shí)火花放電沒(méi)有困難地重新點(diǎn)燃。
【專利說(shuō)明】碳火花蒸發(fā)
[0001]本發(fā)明涉及一種用于陰極火花蒸發(fā)碳靶或含碳多的靶以便制造碳層或包含大量碳的層的方法。
[0002]本發(fā)明尤其涉及制造沒(méi)有氫含量或僅具有小的氫含量并且其硬度可以在寬范圍內(nèi)變化的硬碳層。
[0003]按照本發(fā)明，對(duì)一種裝置進(jìn)行說(shuō)明，所述裝置允許在低壓時(shí)通過(guò)電氣途徑、即無(wú)需機(jī)械的點(diǎn)火接觸并且以相應(yīng)高的重復(fù)頻率的可能性點(diǎn)燃火花。
[0004]此外，所述裝置允許，在面積也較小并且具有小的磁場(chǎng)支持或沒(méi)有磁場(chǎng)支持的碳靶上安全地對(duì)火花進(jìn)行引導(dǎo)，以便保證在真空中可再生的涂層。
[0005]按照本發(fā)明，在另一部分中對(duì)一種裝置和一種方法進(jìn)行描述，所述裝置和方法允許在涂覆時(shí)對(duì)多次充電的碳離子的含量進(jìn)行控制并改變涂覆速率。
[0006]方法和裝置之間的有利的組合被用于大大地降低或避免在火花蒸發(fā)時(shí)產(chǎn)生的飛派物(Spritzer)嵌入沉積的層之中。
[0007]最后，本發(fā)明還涉及一種利用該方法在使用所公開(kāi)的裝置的情況下制造的不含氫的碳層，所述碳層的硬度和表面粗糙度可以在寬范圍上變化并且利用所述碳層可以有目的地優(yōu)化由涂覆體和對(duì)應(yīng)的相接件形成的摩擦系統(tǒng)。
[0008]所述層的一個(gè)重要的實(shí)施在于，摻雜有其它元素，尤其是金屬和氣體，但是沒(méi)有較大量的氫被嵌入。
[0009]碳的陰極火花蒸發(fā)是多年以來(lái)已知的用于涂敷工具和元件的方法。在該方法中靶由待蒸發(fā)的碳組成并且在火花放電中作為陰極運(yùn)行。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)是利用脈沖火花電流執(zhí)行碳的陰極火花蒸發(fā)。直流運(yùn)行導(dǎo)致火花“咬住”在靶的一個(gè)位置上。這可能在于，與通常的用于較高溫度的金屬導(dǎo)體不同，石墨具有較小的比電阻并且因而在較小的電壓時(shí)在靶的已經(jīng)熱的位置上促進(jìn)火花運(yùn)行?；鸹娏鞯拿}沖使火花轉(zhuǎn)向，并且阻止火花停留在斑點(diǎn)上并且因此燃燒到靶中。
[0011]原則上有兩種生成脈沖火花電流的方式。第一種方式(以下稱為方法A)在于，使額外的電流脈沖IKP與持續(xù)的火花電流IKD疊加。這在圖1中被示意性地示出。另一種方式(以下稱為方法B，圖2)在于，只是使火花電流的電流脈沖IKP接連排列，其中在電流脈沖之間總是再次切斷電流并且因此也必須為每一個(gè)脈沖再次重新點(diǎn)燃火花，也就是說(shuō)，以斷續(xù)的火花電流工作。
[0012]兩種方法具有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在Grimm發(fā)表的文章EP_00666335_A1中描述的方法A具有優(yōu)點(diǎn)，即只需要一個(gè)點(diǎn)火過(guò)程來(lái)觸發(fā)持續(xù)的火花電流IKD。電流脈沖IKP與所述持續(xù)的火花電流疊加并且因此不需要自己的點(diǎn)火，如果電流脈沖具有高的頻率，這是特別有利的。因?yàn)橛纱酥皇窃谕糠筮^(guò)程開(kāi)始的時(shí)候必須觸發(fā)持續(xù)的火花電流，因此可以以穩(wěn)健的和在生產(chǎn)時(shí)通常的點(diǎn)火通過(guò)陰極與陽(yáng)極之間的短時(shí)間的低歐姆的機(jī)械接觸工作?？梢酝ㄟ^(guò)并聯(lián)的電容器放電裝置或通過(guò)并聯(lián)的單極電壓電源使由直流電源饋電的持續(xù)電流IKD與脈沖電流IKP疊加。但是，也可以使用商業(yè)上可獲得的脈沖電流電源(例如那些為脈沖焊接開(kāi)發(fā)的電源)，所述脈沖電流電源允許在某一范圍內(nèi)調(diào)節(jié)脈沖參數(shù)(頻率、脈沖高度、脈沖寬度、脈沖陡度)。
[0013]相應(yīng)地，在Ramm等人發(fā)表的文章W02009 / 059807中對(duì)尤其用于制造ta_C層的脈沖方法進(jìn)行了描述。在此，導(dǎo)致基本電流的直流電壓與電壓脈沖疊加，所述電壓脈沖影響電子發(fā)射特性，使得阻止火花底點(diǎn)的“咬住”，也就是說(shuō)，阻止火花底點(diǎn)較長(zhǎng)時(shí)間地停留在靶表面的非常小的區(qū)域上。在此，直流電流電源利用基本電流實(shí)現(xiàn)，使得等離子放電被保持不中斷。
[0014]但是，如果方法A被用于制造硬的碳層，在這種方法中持續(xù)的通過(guò)電流的必要性具有兩個(gè)缺點(diǎn)。第一個(gè)缺點(diǎn)在于以過(guò)高的速率、即通過(guò)持續(xù)的火花電流經(jīng)由蒸發(fā)施加層的危險(xiǎn)。已知的是，過(guò)高的涂覆速率減少碳的類金剛石的sp3鍵,這在由Yin等人在ThinSolid Films (1996) 95-100 中發(fā)表的著作“A theory for the formation of tetrahedralamorphous carbon including deposition rate effects，，中被描述。
[0015]于是這導(dǎo)致，沉積的層變得更軟，如果這些層應(yīng)被用作防磨損層，則這是不值得期望的。一種可行的解決辦法在于，以或多或少大的時(shí)間間隔中斷涂覆。但是這于是意味著，每次必須再次重新點(diǎn)燃并且由此部分地失去在脈沖電流與持續(xù)的火花電流的組合時(shí)僅一次性點(diǎn)燃的優(yōu)點(diǎn)。該方法的另一個(gè)缺點(diǎn)在于，較高地被加載的碳離子的含量在持續(xù)的火花情況下較低。
[0016]另一種方法、即方法B利用電流脈沖工作，在所述電流脈沖之間火花電流分別再次退回到零。為此必要的是，每個(gè)電流脈沖也必須再次重新被觸發(fā)。存在多種實(shí)現(xiàn)這種點(diǎn)火過(guò)程的方法。這些方法例如在由Anders等人在J.Phys D:Appl.Phys, 31, (1998), 584-587發(fā)表的Triggerless' triggering ofvacuum arcs”中被描述。所有這些方法都具有共性，即它們?cè)陂_(kāi)始時(shí)在陰極或陽(yáng)極上生成等離子體，然后所述等離子體使這兩個(gè)電極之間的路段對(duì)于火花放電來(lái)說(shuō)足夠?qū)щ姡摶鸹ǚ烹娪谑窃陟o態(tài)下在小的放電電壓的情況下進(jìn)行。點(diǎn)火機(jī)構(gòu)的可靠性是不同的。這也適用于在特定點(diǎn)火裝置必須再次被檢修之前利用該特定點(diǎn)火裝置可實(shí)現(xiàn)的最大脈沖數(shù)。這意味著，每次都必須執(zhí)行大規(guī)模的維護(hù)工作。在最好的情況下沒(méi)有這樣的修正而實(shí)現(xiàn)大約100000個(gè)脈沖。這將意味著，在30小時(shí)的運(yùn)行時(shí)間之后(在IHz的脈沖頻率情況下)這樣的修正將等待處理。但是，如果利用更高的頻率、例如IkHz的脈沖頻率工作，則該過(guò)程將必須在將近2分鐘之后被中斷。于是利用現(xiàn)有的點(diǎn)火機(jī)構(gòu)還要更少地可實(shí)現(xiàn)較高的頻率。但是，目前幾乎沒(méi)有使用超過(guò)IOHz的頻率，至少?zèng)]有在生產(chǎn)中用于涂覆過(guò)程。其原因在于，脈沖的重復(fù)率受電容器的充電時(shí)間的限制。也就是說(shuō)，在方法B中的脈沖的持續(xù)時(shí)間(長(zhǎng)度)通常通過(guò)電容器放電的特性參數(shù)或通過(guò)在火花電流電源中的脈沖持續(xù)時(shí)間斷開(kāi)被調(diào)節(jié)。
[0017]總的來(lái)講可以說(shuō)，方法A和B相互比較具有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在方法A中只需要初始點(diǎn)火并且然后持續(xù)的火花電流與頻率也很高的電流疊加。但是，可能不利的是，直流電流部分確定對(duì)層特性起過(guò)大影響的最小蒸發(fā)速率。以下事實(shí)也是不利的，即脈沖內(nèi)的火花電壓只是短時(shí)間地導(dǎo)致可困難地控制的、通過(guò)直流火花放電的低阻抗確定的電壓升高。這也許限制多次充電的碳離子的生成。
[0018]方法B的優(yōu)點(diǎn)是在點(diǎn)燃火花時(shí)相對(duì)高的電壓(對(duì)多次充電的碳離子的生成的積極影響)和以下可能性，即調(diào)節(jié)火花持續(xù)時(shí)間，使得在火花到達(dá)靶邊緣并跳躍到其它材料上之前使火花(例如在靶中心中點(diǎn)燃時(shí))中斷。脈沖的頻率首先受點(diǎn)火機(jī)構(gòu)的速度的限制。但是，如上面已經(jīng)論述的，大多數(shù)的點(diǎn)火方法在高頻率時(shí)并且在長(zhǎng)的過(guò)程持續(xù)時(shí)間上是不可靠的和/或造成太高的費(fèi)用。
[0019]根據(jù)到目前為止所述的內(nèi)容，因此如下方法是值得期望的，所述方法有小的直流電流部分就夠了或沒(méi)有直流電流部分也行，但是在此情況下在脈沖內(nèi)具有高的工作電壓，此外在該高的工作電壓情況下能夠以高的頻率工作并且可靠地并以少量的花費(fèi)進(jìn)行脈沖點(diǎn)火。
[0020]在用于在碳靶上點(diǎn)燃并且運(yùn)行陰極火花的方法情況下的缺點(diǎn)因此可以概括如下:至今的在火花蒸發(fā)情況下的方法或是以與脈沖疊加的直流火花電流為基礎(chǔ)或是以通過(guò)額外的點(diǎn)火裝置運(yùn)行的斷續(xù)的火花為基礎(chǔ)。方法A的脈沖疊加只導(dǎo)致在脈沖上升時(shí)火花放電的小的電壓升高和多次充電的離子的隨之出現(xiàn)的相對(duì)較少的生成。此外，電容器的必要的充電時(shí)間限制脈沖部分的“占空比”。在方法B的純脈沖運(yùn)行的情況下頻繁的點(diǎn)燃降低涂敷過(guò)程的可靠性和/或只能通過(guò)很昂貴的解決方案實(shí)現(xiàn)。
[0021]本發(fā)明的目的是，對(duì)一種用于碳的陰極火花蒸發(fā)的方法進(jìn)行說(shuō)明，利用所述方法能夠以很高的頻率和短的脈沖持續(xù)時(shí)間實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火序列，而方法A(不斷地置于下面的直流電流)和方法B (在每個(gè)脈沖時(shí)點(diǎn)燃)的限制不是必要的。
[0022]優(yōu)選地，所述點(diǎn)火方法不僅可以與如可以在方法A中應(yīng)用的“緩慢的”初始點(diǎn)燃組合，但是也可以與如在Anders等人中所述的斷續(xù)脈沖運(yùn)行的“快速的”、不是以機(jī)械接觸為基礎(chǔ)的點(diǎn)火方法組合。
[0023]本發(fā)明應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)斷續(xù)的脈沖運(yùn)行，而在初始點(diǎn)燃之后不需要額外的、外源的點(diǎn)火機(jī)構(gòu)。
[0024]本發(fā)明的一個(gè)重要方面是以下可能性，即針對(duì)脈沖調(diào)節(jié)放電電壓的大小，以便由此有目的地影響碳蒸汽的離子化程度。
[0025]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，對(duì)用于制造碳層的涂敷方法進(jìn)行說(shuō)明，所述方法在火花涂敷時(shí)允許可變的脈沖-間歇比，以便因此在襯底上實(shí)現(xiàn)最佳的涂覆速率調(diào)節(jié)。
[0026]此外，按照本發(fā)明的方法應(yīng)是對(duì)方法A的改進(jìn)，其方式是，按照本發(fā)明的方法與由短脈沖時(shí)間的單個(gè)脈沖的快速序列形成的多脈沖組合提供以下可能性，即，使火花放電的放電電壓相對(duì)于在傳統(tǒng)的直流電壓火花放電的情況下的放電電壓顯著提高。
[0027]該任務(wù)通過(guò)如下方式來(lái)解決，即在陰極火花蒸發(fā)時(shí)火花放電借助至少一個(gè)電容器的放電來(lái)實(shí)現(xiàn)并且相應(yīng)的放電電流以通常的方式通過(guò)周期性地接通和斷開(kāi)電容器被控制，其中按照本發(fā)明，在接通的時(shí)間間隔之內(nèi)放電電流在達(dá)到事先確定的大小時(shí)短時(shí)間地被中斷。這在脈沖之內(nèi)導(dǎo)致另外的脈沖,這些脈沖在下文中被稱作子脈沖。
[0028]令人驚訝的是，不需要直流電壓部分用于初始化子脈沖。也就是說(shuō)，在脈沖之內(nèi)，火花放電可以在斷開(kāi)電壓之后沒(méi)有困難地再次被啟動(dòng)。不需要從外部觸發(fā)的點(diǎn)燃。同樣不太必要的是通過(guò)直流電壓部分來(lái)保持火花。
[0029]但是，還要更令人驚訝的是，由于在真正的脈沖到期之后、在斷開(kāi)電容器之后和在靜止間隔到期之后的子脈沖，接通電容器導(dǎo)致重新啟動(dòng)火花放電，更確切地說(shuō)沒(méi)有困難地，即，不需要從外部觸發(fā)的點(diǎn)燃。因此在脈沖之間也不需要基本電流。與在現(xiàn)有技術(shù)中不同，按照本發(fā)明，火花運(yùn)行以顯著的中斷進(jìn)行。
[0030]這一方面具有優(yōu)點(diǎn)，即通過(guò)在接通的時(shí)間間隔之內(nèi)的子脈沖，蒸發(fā)的粒子的電離明顯增加。另一方面，在靜止間隔之后只通過(guò)接通放電電壓來(lái)再次點(diǎn)燃火花的可能性具有優(yōu)點(diǎn)，即可以沒(méi)有問(wèn)題地限制涂覆速率并且因此此外存在實(shí)現(xiàn)sp3含量大的硬碳層的可能性。
[0031]為什么可以沒(méi)有困難地在子脈沖時(shí)重新點(diǎn)燃以及在靜止間隔之后重新點(diǎn)燃還沒(méi)有完全搞清楚。但是，發(fā)明人猜測(cè)，通過(guò)提高蒸發(fā)的粒子的電離度，點(diǎn)火閾值大大被降低，使得低的電壓已經(jīng)足以重新點(diǎn)燃火花。猜測(cè)，這可能還由于離子化的粒子的惰性、尤其是也在靜止間隔到期之后適用。
[0032]必須指出，根據(jù)子脈沖的脈沖持續(xù)時(shí)間和數(shù)量可以將脈沖之間的靜止間隔選擇為多長(zhǎng)的問(wèn)題與所使用的火花蒸發(fā)設(shè)備的當(dāng)前情況直接相關(guān)。但是專業(yè)人士根據(jù)實(shí)驗(yàn)可以容易地確定，在哪一個(gè)靜止間隔持續(xù)時(shí)間的情況下不再點(diǎn)燃火花。
[0033]下面根據(jù)實(shí)例并借助于附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，而這并不對(duì)一般的發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行限制。
[0034]附圖示出:
[0035]圖1:方法A (現(xiàn)有技術(shù))的示意圖，
[0036]圖2:方法B (現(xiàn)有技術(shù))的示意圖，
[0037]圖3:真空涂覆設(shè)備和具有電源的布線，
[0038]圖4:在根據(jù)按照現(xiàn)有技術(shù)的方法A以500Hz的脈沖頻率運(yùn)行火花放電時(shí)UKA和IKP的時(shí)間變化曲線。作為脈沖長(zhǎng)度，預(yù)先給定了 100 μ S的時(shí)間，
[0039]圖5:在根據(jù)按照現(xiàn)有技術(shù)的方法A以500Hz的脈沖頻率運(yùn)行火花放電時(shí)更好地被分辨的單個(gè)脈沖的UKA和IKP的時(shí)間變化曲線。該脈沖的觸發(fā)信號(hào)為100 μ S。在預(yù)先給定的脈沖時(shí)間期間實(shí)現(xiàn)電流上升，其中電流已經(jīng)在100 μ s之前達(dá)到可自由選擇的、大約720Α的電流限制，這導(dǎo)致在大約40 μ s之后的電壓斷開(kāi)。
[0040]圖6:在脈沖火花放電(改進(jìn)的方法Α)情況下的運(yùn)行的圖解說(shuō)明。直流電流電源
(5)提供30Α的IKD(未顯示)。脈沖利用脈沖電流電源(6)與該直流放電疊加。在圖中示出了脈沖電流IKP。在該情況下脈沖長(zhǎng)度被確定為800 μ s (觸發(fā)信號(hào)被說(shuō)明)。在脈沖之間設(shè)定了 1200 μ s的脈沖間歇。分別在大約700Α時(shí)進(jìn)行電流斷開(kāi)。在這些條件下觀察在預(yù)先給定的脈沖的長(zhǎng)度上脈沖束的形成，所述脈沖束分別由6個(gè)子脈沖組成。
[0041]圖7:圖6的曲線的更好的時(shí)間分辨率。在大約700Α時(shí)在電流限制的情況下預(yù)先給定的脈沖長(zhǎng)度為800 μ S。在該脈沖長(zhǎng)度內(nèi)通過(guò)電流限制生成6個(gè)子脈沖，其中在每個(gè)子脈沖內(nèi)電壓經(jīng)過(guò)大約40 μ s被穩(wěn)定在較高的水平上。
[0042]圖8:脈沖火花放電的按照本發(fā)明的運(yùn)行。該圖顯示對(duì)于切斷的(對(duì)應(yīng)于只利用斷續(xù)的脈沖的運(yùn)行)直流電流電源(5)的情況UKA和IKP的時(shí)間變化曲線。預(yù)先給定1000 μ s的脈沖長(zhǎng)度和同樣1000 μ s的脈沖間歇。
[0043]圖9:圖8的更好的時(shí)間分辨率。顯示了具有7個(gè)子脈沖的單個(gè)脈沖。從曲線可以看出，60V左右的點(diǎn)火電壓足以在單個(gè)脈沖之內(nèi)再次觸發(fā)子脈沖，而不需要額外的點(diǎn)火裝置。令人驚訝地，這些電壓也足以在ΙΟΟΟμ s之后再次觸發(fā)單個(gè)脈沖。
[0044]圖10:該圖顯示對(duì)于900 μ s的預(yù)先給定的脈沖持續(xù)時(shí)間UKA和IKP的時(shí)間變化曲線(按照本發(fā)明沒(méi)有直流電流置于下面)，在該變化曲線中生成6個(gè)子脈沖。作為脈沖間歇，選擇了 IlOOys的時(shí)間。對(duì)于這種情況，點(diǎn)火運(yùn)行利用純斷續(xù)的脈沖正好還能實(shí)現(xiàn)。對(duì)于該根據(jù)實(shí)驗(yàn)的配置中的較短的脈沖長(zhǎng)度和較長(zhǎng)的脈沖長(zhǎng)度，不再能夠可靠地保證點(diǎn)火。
[0045]在圖4?6中分別示出了 3個(gè)曲線。最上面的曲線對(duì)應(yīng)于電流變化曲線。右側(cè)的軸相應(yīng)地是相關(guān)的。中間的曲線對(duì)應(yīng)于電壓變化曲線。左側(cè)的軸相應(yīng)地是相關(guān)的。最下面的曲線應(yīng)只顯示脈沖持續(xù)時(shí)間。其幅度是按隨機(jī)單位選擇的。
[0046]在OC Oerlikon Balzers股份公司的Innova型號(hào)的真空涂覆設(shè)備上進(jìn)行了試驗(yàn)。對(duì)于專業(yè)人士通過(guò)說(shuō)明書該方法到另外的真空涂覆設(shè)備的可轉(zhuǎn)用性。
[0047]真空涂覆設(shè)備示意圖性地在圖3中被示出并且包括可抽成真空的容器1，可旋轉(zhuǎn)的襯底支架4位于所述容器內(nèi)，用于接納待涂覆的襯底。在全部的試驗(yàn)中,氬氣以200sccm的流量被準(zhǔn)許進(jìn)入抽成真空的容器內(nèi)，其中在容器內(nèi)出現(xiàn)0.6Pa的總壓力。氬氣的壓力范圍可以在寬范圍內(nèi)變化并且也可以使用其它氣體，例如氮?dú)狻?br> [0048]此外，火花蒸發(fā)源位于該可抽成真空的容器內(nèi)，所述火花蒸發(fā)源包含待蒸發(fā)的由碳構(gòu)成的靶2。靶2相應(yīng)地以被機(jī)械支承并且與接地的容器I絕緣的方式被安裝。該靶作為火花放電的陰極被連接。附加地，陽(yáng)極3位于容器內(nèi)，所述陽(yáng)極優(yōu)選地被安裝在陰極運(yùn)行的靶2的附近。陽(yáng)極3在空間上接近靶2使火花運(yùn)行、首先在斷續(xù)的脈沖序列的情況下利用“自點(diǎn)燃”或沒(méi)有額外的外源點(diǎn)燃的點(diǎn)火過(guò)程變得容易。陽(yáng)極3的中心布置也有助于火花的穩(wěn)定，因?yàn)殛?yáng)極促進(jìn)首先在靶中心的點(diǎn)火過(guò)程并阻止火花向靶邊緣移動(dòng)?；鸹娏鞯拿}沖也有助于穩(wěn)定火花放電。過(guò)去，因?yàn)榛鸹娏鞯拿}沖阻止火花保持在靶的斑點(diǎn)上，但是也因?yàn)?，并且特別是在斷續(xù)的火花運(yùn)行的情況下阻止該保持，因?yàn)閮?yōu)選地通過(guò)陽(yáng)極3相對(duì)于靶2中心的安置，火花電流的脈沖促進(jìn)靶中心的火花點(diǎn)燃并且在火花可以到達(dá)靶邊緣之前，火花電流可以(通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖長(zhǎng)度)被中斷。使用兩個(gè)電源用于靶2的陰極火花蒸發(fā)，所述電源的功能自然也可以在一個(gè)電源內(nèi)被構(gòu)成。直流電流電源5是空載電壓典型地為IOOV的饋電。在火花運(yùn)行時(shí)，由于火花放電的小的阻抗(小于I歐姆)，該電壓適應(yīng)于低于50V的電壓，典型地在碳靶中適應(yīng)于20V左右的電壓。在這樣的饋電情況下，典型的電流可以被調(diào)節(jié)到大約1000A。但是，在這里所描述的實(shí)驗(yàn)中優(yōu)選地只使用IOOA左右和之下的電流范圍，因?yàn)?，如上面已?jīng)說(shuō)明的，過(guò)高的涂覆速率降低碳層的硬度?；旧贤〝嚯娙萜鞣烹姷拿}沖電源6設(shè)計(jì)有其電子組件，使得其能夠通斷高的放電電流。因此可能有意義的是，確定電子組件(例如，IGBT)的尺寸，使得力求所要求的放電電流和開(kāi)關(guān)頻率之間的最佳狀態(tài)。電容器的大小被選擇，使得在電容器的給定的充電電壓的情況下能夠充足地存儲(chǔ)能量(Q=CU),以便因此向陰極火花饋電或，換句話說(shuō)，使相應(yīng)的陰極材料(在這里是碳)蒸發(fā)。脈沖電源的設(shè)計(jì)因此是脈沖電流、脈沖頻率、充電電壓和所提供的電容器電容之間的折衷。用于運(yùn)行火花放電的電源可以利用開(kāi)關(guān)7和8連接到靶上。
[0049]也可能，而且這是新的并且是本發(fā)明的一部分，火花放電在初始點(diǎn)火之后僅僅通過(guò)脈沖電源饋電來(lái)運(yùn)行，即，只利用脈沖電流IKP?？偦鸹娏鱅KA于是與IKP—致。在陰極(靶2)與陽(yáng)極3之間測(cè)量火花放電UKA的放電電壓，如圖3中所示。如果僅僅利用脈沖電源來(lái)運(yùn)行火花放電，在至今的現(xiàn)有技術(shù)中必須在每一個(gè)脈沖時(shí)總是再次重新點(diǎn)燃。通過(guò)按照本發(fā)明的方法，這種總是再次重新的點(diǎn)燃變得不必要。
[0050]電源分別利用二極管10來(lái)保護(hù)，所述二極管阻止，由一個(gè)電源提供的電流被饋入另一個(gè)電源并由此而產(chǎn)生損害。通常，電源的正輸出端被置于地、即如下電位上，容器也位于所述電位上。但是，也可以有利的是，火花放電浮動(dòng)地(無(wú)電位地)運(yùn)行。為此打開(kāi)開(kāi)關(guān)9。因此，根據(jù)開(kāi)關(guān)位置，陽(yáng)極無(wú)電位地或在地電位(與容器相等的電位)上運(yùn)行。在實(shí)驗(yàn)中將機(jī)械點(diǎn)火觸點(diǎn)11用于火花放電的初始點(diǎn)火，所述機(jī)械點(diǎn)火觸點(diǎn)通過(guò)低歐姆的電阻短時(shí)間地與陽(yáng)極建立接觸并因此導(dǎo)致靶材料的初始蒸發(fā)，該靶材料于是使路段陰極-陽(yáng)極導(dǎo)電，因此電源5和/或6承擔(dān)用于使靶材料蒸發(fā)的火花饋電，就是說(shuō)，這些電源在較小的電壓下運(yùn)行。在初始點(diǎn)火之后，按照本發(fā)明，直流電壓電源5例如通過(guò)開(kāi)關(guān)7被斷開(kāi)。現(xiàn)在只通過(guò)沒(méi)有直流電流部分的脈沖電源6向火花饋電。
[0051]在文獻(xiàn)中針對(duì)斷續(xù)的脈沖運(yùn)行(方法B)顯示了，在脈沖開(kāi)始時(shí)電流的升高有助于提高蒸發(fā)的祀材料的多次離子化的離子的含量(Papemy等人,“1n acceleration atdifferent stages of a pulsed vacuum arc “，J.Phys.D:Appl.Phys.42(2009) 155201)。遺憾的是沒(méi)有對(duì)在這些實(shí)驗(yàn)中的電壓變化曲線進(jìn)行研究。也許在脈沖開(kāi)始時(shí)電流升高的原因可歸因于短時(shí)間地施加較高的電壓，也就是說(shuō)，電壓升高可能可看作提高的離子化的真正原因并且電流增大只是次級(jí)效應(yīng)。
[0052]在方法B中，提高的火花電壓可以通過(guò)下述方式實(shí)現(xiàn):火花在以下前提下被點(diǎn)燃，即在陰極與陽(yáng)極之間施加高的空載電壓。例如，這可通過(guò)下述方式實(shí)現(xiàn)，即把被用于在脈沖內(nèi)放電的電容器充電到高的電壓并且以所述電容器上的該高的空載電壓為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)材料的另外的短時(shí)間的蒸發(fā)來(lái)點(diǎn)燃火花。在點(diǎn)燃之后，只要電容器的電荷足以維持火花，電容器于是就放電。然后，直接在點(diǎn)燃之后(典型地在前50 μ s之內(nèi))在提高的電壓下進(jìn)行火花放電并且隨后又下降至較低的電壓值，所述電壓值典型地通過(guò)相應(yīng)的直流火花放電的阻抗來(lái)給定。
[0053]在目前的知識(shí)水平(Papemy等人)下較高電荷狀態(tài)的離子的生成在電流脈沖開(kāi)始時(shí)進(jìn)行并且然后在該電流脈沖之后丟失，使得在200 μ S的脈沖長(zhǎng)度情況下在前50 μ S之后只還生成如對(duì)于直流火花放電來(lái)說(shuō)典型的電荷狀態(tài)。為了因此生成更高的電荷狀態(tài)，重要的是，生成數(shù)量級(jí)低于100 μ S、優(yōu)選地低于50 μ s的短的電流脈沖。在典型的IkHz的脈沖頻率的情況下，這將意味著“占空比”的顯著下降并導(dǎo)致非常小的涂覆速率。通過(guò)材料蒸發(fā)的較快速的外源點(diǎn)燃與要使用的電容器的電荷特性(電容器的電容必須足夠大，以便生成用于點(diǎn)燃的材料等離子體)相耦合并且在好的情況下同樣處于Ims的充電時(shí)間(參見(jiàn)Anders等人)，即，大約處于IkHz的頻率。為了獲得較高頻率的脈沖序列，可設(shè)想在時(shí)間上使多個(gè)點(diǎn)火電容器相互耦合的花費(fèi)也高的可能性。但是，這是麻煩的并且昂貴的，根據(jù)發(fā)明人的了解，至今也還沒(méi)有被遵循。首先對(duì)于短脈沖和在斷續(xù)運(yùn)行時(shí)，脈沖頻率的提高是通過(guò)本發(fā)明解決的另一方面。
[0054]對(duì)于方法B在脈沖開(kāi)始時(shí)電流提高能夠相對(duì)簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)并且僅僅由于點(diǎn)火機(jī)構(gòu)上的高電壓而可能是復(fù)雜的，而在方法A中可以較困難地實(shí)現(xiàn)高的火花電壓。為專業(yè)人士所知的是，在直流火花放電中逐漸的電壓提高導(dǎo)致“無(wú)限制“的電流提高，而不出現(xiàn)顯著的電壓升高。在方法A中只通過(guò)非常陡的脈沖疊加直流電流提高火花放電的電壓。由于電流快速升高并且隨著在電容器本身上的電壓的與此相關(guān)的衰減而發(fā)生電容器的快速放電，因此在較長(zhǎng)的時(shí)間上使這種電壓提高穩(wěn)定是困難的。這特別適合于置于下面的直流電流的情況，因?yàn)橹绷骰鸹ǚ烹娋哂行〉闹挥写蠹s0.1歐姆的范圍內(nèi)的阻抗。
[0055]按照本發(fā)明的方法也還涉及碳的陰極火花蒸發(fā)的另一個(gè)方面。由Horikoshi等人的石開(kāi)究“Vacuum Arc Deposition of Homogeneous Amorphous Carbon Films at HighGrowth Rates，，，New Diamond and Frontier Carbon Technology, Vol.16, N0.5 (2006),267-277可以推斷出，在電容器放電時(shí)電容器上的放電電壓和電荷的大小影響在陰極火花蒸發(fā)時(shí)飛濺物頻率，更確切地說(shuō)在放電時(shí)放電電壓越高并且電荷量越大，飛濺物數(shù)量越小。這按照方法B借助單個(gè)電流脈沖被證明。在此所畫出的脈沖形狀(Horikoshi等人中的圖4)表示電容器放電的典型的電流-時(shí)間-變化曲線:在陡峭的電流上升開(kāi)始直到最大值，典型地在前100 μ s之內(nèi)達(dá)到該最大值，和然后較緩慢的電流下降。脈沖長(zhǎng)度與放電的電容和阻抗相關(guān)。放電電壓和電荷也影響脈沖形狀。
[0056]這里所述的實(shí)驗(yàn)利用脈沖電源6來(lái)執(zhí)行，所述脈沖電源以受控的電容器放電為基礎(chǔ)并且在這種特殊的情況下在1000Α的最大放電電流時(shí)允許直至2kHz的脈沖頻率。電容器具有SmF的電容并且可以使用直至1000V的電壓用于給電容器充電。電容器的放大也可以容易地允許2000A或更大的電流和也可以使用例如直至2000V的充電電壓。電容器的充電時(shí)間與R和C的乘積成比例，其中R是充電電路內(nèi)的歐姆電阻和C是電容器的電容。因此如果想要對(duì)具有大電容C的電容器充電，則必須強(qiáng)制性地容忍長(zhǎng)的充電時(shí)間或使用大的充電電壓，以便在較短的充電時(shí)間情況下在電容器上達(dá)到相同的電荷量。較高的充電電壓遭受到電子組件的兼容性限制并且較長(zhǎng)的充電時(shí)間限制脈沖頻率(Anders等人)。此外，較高的充電電壓的使用還受到被用于給電容器充電的直流電壓電源的電流限制的限制(所述直流電壓電源或者集成在電源6內(nèi)或作為外部電源連接到6上并且在圖中沒(méi)有分開(kāi)實(shí)施)。至今為止，所有這些事實(shí)已阻止，在提高的火花電壓的情況下在較長(zhǎng)的脈沖時(shí)間上并且在頻率較高時(shí)陰極火花放電能夠?yàn)榱瞬牧险舭l(fā)的目的、特別是為了蒸發(fā)碳的目的而被執(zhí)行。
[0057]首先應(yīng)對(duì)一種方法進(jìn)行描述，所述方法導(dǎo)致方法A的改善。在已經(jīng)在Grimm發(fā)表的文獻(xiàn)EP_00666335_A1中描述的方法中直流火花放電通過(guò)機(jī)械點(diǎn)火極(陽(yáng)極)與靶的短時(shí)間的接觸來(lái)點(diǎn)火，該直流火花放電然后通過(guò)電源5繼續(xù)被保持。附加地，然后來(lái)自電容器放電(電源6)的電流脈沖還與所述直流放電疊加。所述脈沖的時(shí)間上的電流變化曲線與也在Horikoshi等人中所說(shuō)明的那些電流變化曲線沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別:在開(kāi)始時(shí)電流脈沖的上升和然后由電容器的放電決定的以及根據(jù)相應(yīng)的阻抗的下降。
[0058]在直流電流置于下面的情況下，該阻抗的大小為0.1歐姆，S卩，電容器快速地被放電(時(shí)間常數(shù)RxC)。
[0059]在圖4中示出了這樣的運(yùn)行的電壓UKA和電流IKP的時(shí)間變化曲線。電流IKD (未示出)利用電源5被預(yù)先給定為30A。通常，在來(lái)自電源6的脈沖期間，電流下降，這是因?yàn)槎O管然后封鎖電流IKD。生成具有500Hz的頻率的脈沖并且預(yù)先給定100 μ s的脈沖長(zhǎng)度和1900 μ s的脈沖之間的間歇。在脈沖變化曲線中，不僅發(fā)生電壓升高而且發(fā)生電流升高，該電流升高在圖5中以改善的時(shí)間分辨率更清楚地針對(duì)以100 μ s預(yù)先給定的脈沖之一被示出。由此得知，在脈沖開(kāi)始時(shí)電壓從-20V、即在利用電源(5)的直流情況下出現(xiàn)的電壓變化為大約-50V并且隨后穩(wěn)定在大約-40V處。這種絕對(duì)值上的電壓提高的結(jié)果是大的電流上升。如果現(xiàn)在在方法A中按照至今的運(yùn)行方式采取行動(dòng)(Grimm的文獻(xiàn)ΕΡ_00666335_Al)并且電容器放電允許空轉(zhuǎn)，則電流還要繼續(xù)上升，電容器將快速放電并且電壓隨著電流上升而下降(電荷從電容器流出)。因此，電壓將在時(shí)間上大大地變化。
[0060]為了使較高的放電電壓穩(wěn)定，因此還要在電容器上的電壓過(guò)大地降低之前對(duì)火花電流的大小進(jìn)行限制。這借助圖5進(jìn)行解釋。在電源6處可以預(yù)先給定脈沖長(zhǎng)度，所述脈沖長(zhǎng)度限制放電時(shí)間并且在這種情況下為該脈沖長(zhǎng)度選擇了 100 μ S。為了更好地理解，同樣在圖5中畫出了脈沖的觸發(fā)信號(hào)(最下面的曲線)。為脈沖電流預(yù)先給定的上限為720Α(在圖中對(duì)應(yīng)于1.4V，大約1000Α)。對(duì)電流進(jìn)行限制，使得火花放電的電壓在時(shí)間上能夠被穩(wěn)定地保持在確定的極限內(nèi)或換句話說(shuō):在一個(gè)電流值進(jìn)行電流斷開(kāi)，在所述電流值時(shí)電壓基本上還沒(méi)有下降。這與相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件(即，例如還有電纜電感)和所使用的電源6的技術(shù)數(shù)據(jù)以及直流火花放電的特性有關(guān)。但是，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，借助示波器可以容易地確定這種電流限制，所述示波器顯示時(shí)間上的電流和電壓變化曲線。
[0061]圖5尤其顯示出，電流(圖5中最上面的曲線)在100 μ s的脈沖持續(xù)時(shí)間之前就已經(jīng)達(dá)到該極限值并且通過(guò)這種在電壓衰減之前較早地?cái)嚅_(kāi)電流的方法可以使較高的電壓UKA在大約40 μ s上、即在生成陰極材料的較高的電荷狀態(tài)的范圍中穩(wěn)定。
[0062]已經(jīng)顯示出，電壓升高與電容器的充電電壓(在這里使用300V)有關(guān)，但是也與必須被充電的電容器的大小(在這里8mF)有關(guān)。通過(guò)在該實(shí)驗(yàn)中使用直流電壓電源來(lái)給電容器充電，在該直流電壓電源的情況下最大電流被限制在30A并且以500Hz的脈沖頻率工作，電容在脈沖之間不能重新完全被充電。這僅僅因此被提及，因?yàn)閼?yīng)表明，該方法即使在這樣的限制下也起作用。
[0063]圖6現(xiàn)在圖解說(shuō)明在脈沖火花放電時(shí)的運(yùn)行。在這種情況下再次利用提供30A的IKD的直流電流電源5工作?，F(xiàn)在利用脈沖電流電源6使脈沖與直流放電疊加。脈沖電流IKP在圖6中被示出。在該情況下，脈沖長(zhǎng)度被確定為800 μ s (觸發(fā)信號(hào)被說(shuō)明)。在脈沖之間設(shè)定了 1200ys的脈沖間歇。為了斷開(kāi)電流，最大電流再次被限制在大約700A?，F(xiàn)在，在這些條件下觀察在預(yù)先給定的脈沖的長(zhǎng)度上分別由6個(gè)子脈沖組成的脈沖束的形成。為了加以說(shuō)明，在圖7中選擇了更好的時(shí)間分辨率。從中可以看出，如果再次利用電流限制工作，子脈沖的生成可以與針對(duì)圖5中的條件類似地再次在大約40 μ s上、即在子脈沖的持續(xù)時(shí)間內(nèi)把放電電壓確定為大約-40V的值。子脈沖的重新接通的時(shí)間常數(shù)為大約100 μ S。該時(shí)間常數(shù)通過(guò)保護(hù)二極管的換向特性造成并且可以通過(guò)更快的二極管來(lái)縮短。在圖7中也可以看出，在預(yù)先給定的800μ s的脈沖內(nèi)和當(dāng)將電流限制在700Α時(shí)可以以子脈沖的序列生成6個(gè)子脈沖，所述子脈沖的序列大于由原始電源可能形成的序列(在這里是大約7.5倍)。同時(shí)，在800 μ s長(zhǎng)的脈沖內(nèi)通過(guò)生成6個(gè)子脈沖可以在6x40 μ s的時(shí)間上、即總計(jì)在240 μ s上使電壓穩(wěn)定。
[0064]對(duì)于方法Α，因此利用所述方法不僅可以放大脈沖頻率而且還可以在較高的電壓上使火花放電穩(wěn)定。但是，首先重要的是以下可能性，即利用所述方法能夠在寬的范圍上為了脈沖電流部分而調(diào)節(jié)直流電流部分與脈沖電流部分之比。在圖4中利用30Α的IKD并且利用12Α的IKP的時(shí)間平均工作。而在圖6中在相同的直流電流部分的情況下利用70Α的時(shí)間平均的IKP工作。
[0065]在方法B中子脈沖束的生成現(xiàn)在是值得期望的。因此可以完全避免直流電流部分。在這種以斷續(xù)的脈沖為基礎(chǔ)的方法中，面對(duì)在每個(gè)脈沖時(shí)點(diǎn)燃的問(wèn)題，但是更多地面對(duì)各個(gè)子脈沖的要以高得多的序列實(shí)現(xiàn)的點(diǎn)燃的問(wèn)題。利用目前的技術(shù)水平的點(diǎn)火機(jī)構(gòu)不能解決所述問(wèn)題。
[0066]因此嘗試，火花電流限制、提高的放電電壓和較高的序列的組合是否能夠在這樣生成的子脈沖的情況下生成足夠地并且足夠長(zhǎng)時(shí)間地導(dǎo)電的等離子體，以便放棄外源點(diǎn)燃，只有通過(guò)5結(jié)合機(jī)械點(diǎn)火極11的一次性的初始點(diǎn)火除外。
[0067]為了這個(gè)目的，如下采取行動(dòng)。在第一步驟中，通過(guò)點(diǎn)火極11與靶2之間的短時(shí)間的接觸利用40A的電流IK對(duì)直流火花放電進(jìn)行點(diǎn)火。然后，與方法A類似，接通脈沖電源并且使脈沖電流IKP與直流電流IKD疊加。作為下一個(gè)步驟，切斷直流電流電源5。在圖8中現(xiàn)在針對(duì)這種切斷的(對(duì)應(yīng)于只利用斷續(xù)的脈沖的運(yùn)行)直流電流電源5的情況示出了 IKP和UKA的時(shí)間變化曲線。預(yù)先給定1000 μ s的脈沖長(zhǎng)度和同樣1000 μ s的脈沖間歇。令人驚訝的是，利用這樣的運(yùn)行方式可以保證，在脈沖束之內(nèi)的子脈沖之間不需要重新的點(diǎn)火，但是，還要令人驚訝的是，在單個(gè)脈沖之間也不需要重新的點(diǎn)火。圖9以更好的時(shí)間分辨率顯示包括7個(gè)子脈沖的單個(gè)脈沖，由圖9得知，具有60V左右的絕對(duì)值的點(diǎn)火電壓就足以重新對(duì)單個(gè)脈沖之內(nèi)的子脈沖進(jìn)行點(diǎn)火，而不需要額外的點(diǎn)火裝置。令人驚訝的是，這些電壓也足以在1000 μ s之后重新對(duì)單個(gè)脈沖進(jìn)行點(diǎn)火。因此，該方法提供一種在不需要額外的點(diǎn)火裝置的情況下可以實(shí)現(xiàn)斷續(xù)的脈沖運(yùn)行的方法。除此之外，單個(gè)脈沖之內(nèi)的子脈沖的序列也可以被提高，在本情況中被提高到大約7kHz。
[0068]這種既快速又簡(jiǎn)單的火花點(diǎn)燃方法起作用的原因沒(méi)有完全被搞清楚。假設(shè)，由氬氣與蒸發(fā)的碳形成的混合物結(jié)合通過(guò)脈沖運(yùn)行的密集的離子化(高的電子流)足以足夠長(zhǎng)時(shí)間地形成良好導(dǎo)電的等離子體，在所述等離子體內(nèi)在小的電壓時(shí)火花放電可以再次被點(diǎn)燃。為了針對(duì)在這些實(shí)驗(yàn)中所使用的裝置和特殊的過(guò)程參數(shù)估計(jì)正好還能實(shí)現(xiàn)的點(diǎn)燃的極限，單個(gè)脈沖被設(shè)置得較短和脈沖間歇被設(shè)置得較長(zhǎng)。在圖10中示出了持續(xù)時(shí)間為900 μ S的脈沖，在所述脈沖的變化過(guò)程中生成6個(gè)子脈沖。作為脈沖間歇，選擇ΙΙΟΟμ s的時(shí)間。對(duì)于這種情況，利用純斷續(xù)的脈沖正好還能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火運(yùn)行。對(duì)于較短的脈沖長(zhǎng)度和較長(zhǎng)的脈沖間歇，不再能夠可靠地保證點(diǎn)燃。但是，對(duì)于專業(yè)人士來(lái)說(shuō)清楚的是，改變的電容、其它的電流斷開(kāi)水平、不同的(或沒(méi)有)氣流、電容器上的其它電壓等等影響?yīng)毩⒌狞c(diǎn)燃的這些極限并且能夠容易地針對(duì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)布置進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0069]按照本發(fā)明的方法針對(duì)碳的陰極火花蒸發(fā)被描述，因?yàn)樵谶@種材料的情況下特別困難的是，運(yùn)行陰極火花，也就是說(shuō)阻止“咬住“在靶位置上。但是，該方法同樣可以有利地被用于其它的材料。這可能是基本金屬靶或也可以是由多種材料形成的靶，諸如以粉末冶金方式制造的靶。對(duì)于熔點(diǎn)低的材料，該方法提供特殊的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵谶@里脈沖運(yùn)行也減少飛濺物形成。對(duì)于包含氧、氮或碳的氣體的反應(yīng)過(guò)程，也可以應(yīng)用具有優(yōu)點(diǎn)的該方法來(lái)提高離子化和降低飛濺物形成。
[0070]通過(guò)相對(duì)于靶中心地布置的陽(yáng)極和首先在斷續(xù)的運(yùn)行中火花電流的脈沖，可以保證穩(wěn)定的火花放電。
[0071]斷續(xù)的脈沖運(yùn)行同樣允許金屬含量最多達(dá)50at.%的碳靶的陰極蒸發(fā)。
[0072]把單個(gè)脈沖分為較高序列的和在較長(zhǎng)的時(shí)間上的子脈沖的束的方法允許斷續(xù)的脈沖運(yùn)行，而無(wú)僅在緊密相鄰的子脈沖之間而且在單個(gè)脈沖之間無(wú)需額外的外源點(diǎn)燃。
[0073]電容器上的電壓(電源6)可以在寬的極限內(nèi)被改變，以便生成在陰極火花放電中蒸發(fā)的材料的較高地加載的離子。
[0074]較高的放電電壓結(jié)合快速的但是電流受限制的放電降低在合成的碳層或含碳的層內(nèi)的飛濺物頻率。[0075]該方法是火花放電的斷續(xù)的脈沖運(yùn)行，而不必重新點(diǎn)燃。
[0076]基于該方法，不需要用于火花放電的直流保持電流。
[0077]在本說(shuō)明書的范圍內(nèi)，公開(kāi)了一種用于運(yùn)行脈沖斷續(xù)火花放電的方法，所述火花放電借助至少一個(gè)電容器的放電來(lái)實(shí)現(xiàn)并且相應(yīng)的放電電流通過(guò)周期性地接通和斷開(kāi)電容器進(jìn)行控制，其中在斷開(kāi)電容器的情況下在斷開(kāi)的時(shí)間間隔期間不從電源提供電流并且在接通的時(shí)間間隔期間放電電流在達(dá)到事先確定的大小時(shí)短時(shí)間地被中斷并且這在脈沖之內(nèi)導(dǎo)致子脈沖。
[0078]優(yōu)選地，第一多個(gè)斷開(kāi)的時(shí)間間隔被選擇為短的，使得在其相應(yīng)地到期之后電容器的接通沒(méi)有困難地造成重新點(diǎn)燃火花放電。
[0079]優(yōu)選地，第一次點(diǎn)燃火花放電借助點(diǎn)火裝置、特別優(yōu)選地借助直流電壓源來(lái)實(shí)現(xiàn)并且在點(diǎn)燃火花之后電容器被首次接通。優(yōu)選地，電容器在首次接通的時(shí)間點(diǎn)借助用于充電的裝置具有第一充電狀態(tài)并且隨后在直流電壓源斷開(kāi)的情況下火花放電繼續(xù)運(yùn)行。
[0080]可以根據(jù)至少一個(gè)電容器的用于充電的裝置存在第二多個(gè)斷開(kāi)的時(shí)間間隔，所述時(shí)間間隔被選擇為長(zhǎng)的，使得電容器在第二多個(gè)斷開(kāi)的時(shí)間間隔到期之后基本上已達(dá)到第一充電狀態(tài)。
[0081 ] 上述的火花放電可以被用于運(yùn)行陰極火花蒸發(fā)。
[0082]描述用于涂覆襯底的方法，所述方法包括下述步驟:
[0083]-提供襯底，
[0084]-將襯底引入真空室中，
[0085]-泵抽真空室，
[0086]-執(zhí)行上述方式的陰極火花蒸發(fā)。
[0087]借助所述涂覆方法可以制造沒(méi)有氫和/或含氫和/或沒(méi)有金屬和/或含金屬的碳層。
[0088]附圖標(biāo)記列表
[0089]I 容器
[0090]2 靶(陰極)
[0091]3 陽(yáng)極(優(yōu)選地，但是不必相對(duì)于靶在中心)
[0092]4 襯底支架(旋轉(zhuǎn)地)
[0093]5 直流電流(火花)電源
[0094]6 脈沖電流(火花)電源
[0095]7 用于通斷IKD的開(kāi)關(guān)
[0096]8 用于通斷IKP的開(kāi)關(guān)
[0097]9 用于將陽(yáng)極連接到地或浮動(dòng)電位上的開(kāi)關(guān)
[0098]10保護(hù)二極管
[0099]11機(jī)械點(diǎn)火極
[0100]12用于點(diǎn)火極與陽(yáng)極之間的電流限制的電阻
【權(quán)利要求】
1.用于運(yùn)行脈沖斷續(xù)火花放電的方法，所述火花放電借助至少一個(gè)電容器的放電來(lái)實(shí)現(xiàn)并且相應(yīng)的放電電流通過(guò)周期性地接通和斷開(kāi)電容器進(jìn)行控制，其中在被斷開(kāi)的電容器的情況下在斷開(kāi)的時(shí)間間隔期間不從電源提供電流，其特征在于，在接通的時(shí)間間隔之內(nèi)所述放電電流在達(dá)到事先確定的大小時(shí)短時(shí)間地被中斷并且這在脈沖之內(nèi)導(dǎo)致子脈沖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，至少第一多個(gè)斷開(kāi)的時(shí)間間隔被選擇為短的，使得在所述時(shí)間間隔相應(yīng)到期之后電容器的接通沒(méi)有困難地造成火花放電的重新點(diǎn)燃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2之一所述的方法，其特征在于，火花放電的第一次點(diǎn)燃借助點(diǎn)火裝置、優(yōu)選地借助直流電壓源來(lái)實(shí)現(xiàn)，在點(diǎn)燃火花之后電容器首次被接通并且該電容器在首次接通的時(shí)間點(diǎn)借助用于充電的裝置具有第一充電狀態(tài)并且隨后在直流電壓源被斷開(kāi)的情況下繼續(xù)運(yùn)行火花放電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，第二多個(gè)斷開(kāi)的時(shí)間間隔根據(jù)用于至少一個(gè)電容器的充電的裝置被選擇為長(zhǎng)的，使得電容器在第二多個(gè)斷開(kāi)的時(shí)間間隔到期之后基本上已達(dá)到第一充電狀態(tài)。
5.用于運(yùn)行陰極火花蒸發(fā)的方法，其特征在于，火花蒸發(fā)借助按照前述權(quán)利要求之一所述的火花放電來(lái)運(yùn)行。
6.用于涂覆襯底的方法，所述方法包括下述步驟: -提供襯底， -把襯底引入到真空室中， -泵抽真空室， -執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求5所述的陰極火花蒸發(fā)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，制造沒(méi)有氫和/或含氫和/或沒(méi)有金屬和/或含金屬的碳層。
【文檔編號(hào)】H01J37/32GK103748655SQ201280018132
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月11日
【發(fā)明者】J·拉姆, B·維德里希, K·魯姆 申請(qǐng)人:歐瑞康貿(mào)易股份公司(特呂巴赫)