Сharging of a macroparticle in cathodic arc sheath

Abstract

The macroparticle (MP) contamination is the most important technological problem of cathodic vacuum arc deposition of coatings. The electrostatic reflection of MP from the substrate is considered as a possible reason for the reduction in number of MPs in the presence of reactive gas. It is shown that the probability of the electrostatic reflection increases with increasing the nitrogen pressure due to expansion of the region in the sheath where MP charge is negative. The MP charge in the collisional plasma sheath is calculated taking into account the dependence of the charge state of ions, ion fluxes and ion energies on the background gas pressure.

Наиболее важной технологической проблемой вакуумно-дугового осаждения покрытий является загрязнение макрочастицами (МЧ). Одной из возможных причин уменьшения числа частиц при наличии реактивного газа является электростатическое отражение МЧ от подложки. Показано, что вероятность электростатического отражения увеличивается с давлением азота благодаря расширению области в плазменном слое, где заряд МЧ отрицателен. Заряд МЧ рассчитан с учетом зависимости зарядового состава ионов, потоков и энергий ионов от давления газа.

Найбільш важливою технологічною проблемою вакуумно-дугового осадження покриттів є забруднення макрочастинками (МЧ). Однією з можливих причин зменшення кількості частинок у присутності реактивного газу є електростатичне відбиття МЧ від підкладки. Показано, що ймовірність електростатичного відбиття зростає з тиском азоту завдяки розширенню ділянки плазмового шару, де заряд МЧ є від’ємним. Заряд МЧ розраховано з урахуванням залежності зарядового складу іонів, потоків та енергій іонів від тиску газу.