A fost proiectat și a fost realizat modelul experimental al unui generator de impulsuri de înaltaă tensiune apt pentru a fi cuplat la o instalație de depunere de straturi subțiri prin pulverizare catodică magnetron cu magnetron plan circular. Sistemul constă în aceea că, sursa de alimentare în curent continuu care este folosita de obicei pentru generarea curentului catodic a fost înlocuită cu un generator de impulsuri de înaltă tensiune. Puterea de vârf a unui astfel de generator poate ajunge la cațiva kW, la curenți în impuls cu intensități de până la 200 A și tensiuni maxime aplicate pe catodul magnetron de până la 1,1 KV. Durata impulsurilor de tensiune, aplicate pe catodul magnetron, poate varia între 5 si 200 μs cu o durată de creștere, respectiv descrestere a pulsului, de ordinul a o microsecundă. Pe măsura scăderii duratei impulsurilor se poate mări rata de repetiție până la cca 2 kHz, păstrându-se o putere medie constantă. Durata creșterii intensității curentului este dat, în primul rând, de caracteristica de formare a plasmei magnetizate dar și de impedanța circuitului de cuplaj cu catodul magnetron și este limitat inferior la 2 microsecunde. Scădera intensității curentului la intreruperea tensiunii este accelerată de un circuit de recuperare rezistivă a energiei inductive și este de ordinul a 2-5 μs în funcție și de curentul catodic maxim la care se întrerupe pulsul de înaltă tensiune aplicat pe catodul magnetron. Reproductibilitatea de declanșare și o durată a întarzierii convenabil alese între aplicarea impulsului de tensiune și începutul creșterii intenstății curentului catodic este asigurată de un curent de preionizare de ordinul 3-10 mA folosind un generator de curent continuu aplicat direct pe catod printr-un circuit de adaptare care permite suprapunerea cu pulsurile principale de curent [29].
In proiectarea generatorului de impulsuri de înaltă tensiune a trebuit să se asigure disiparea energiei inductive, limitarea curentului de arc electric cu un raspuns de durată foarte scurtă (sub 500 nanosecunde), obținerea unor curenți în impuls cu intensități de până la 200 A pe impedanțe neliniare și un sistem de protectie a generatorului de impulsuri la oscilații ale plasmei.
Realizarea practică cuprinde un generator de impulsuri scurte cu o perioada care poate fi reglată în domeniul Hz-kHz, un ansamblu de stocare capacitivă de inductanță mică, un etaj special de comutație pentru obținerea impulsurilor de înaltă tensiune, un etaj de adaptare pentru impedanțe de ieșire neliniare și un dispozitiv integrat de măsură a intensității curentului în impuls. O problemă esențială, care a fost rezolvată, a constituit adaptarea generatorului de impulsuri la plasmă astfel încât să se evite distrugerea generatorului atunci cand apar oscilații ale plasmei, pastrandu-se în același timp parametrii de funcționare ceruți.
Modelul experimental realizat este dat in figura 16 unde sunt prezentați: generatorul de impulsuri, sursa de înaltă tensiune și de curent continuu împreună cu formele de unda pe osciloscop.
 |
| Fig. 16 – Generator de impulsuri de inalta tensiune |
Avantajul mare al realizării unui astfel de sistem în impulsuri, în ciuda tuturor dificultăților, constă în posibilitatea varierii ratei de depunere variind durata impusurilor și a frecvenței de repetiție în așa fel încât puterea medie să rămână constantă.
Proiectarea și realizarea acestui generator special de impulsuri de înaltă tensiune, cu un grad mare de noutate, constituie obiectul unei propuneri de brevet aflată în stadiul de elaborare.
Acest generator de impusuri de mare putere (tensiuni de ordinul a 100-1000V și intensități de curent de până in 200 A) proiectat să funcționeze pe sarcini neliniare poate fi folosit și cu sarcini inductive pentru generarea pulsată a câmpurilor magnetice de interes pentru proiect prin adaptarea sistemului de acumulare capacitivă și a sistemului de cuplaj cu sarcina. Soluțiile concrete de realizare, împreună cu un sistem de bobine adecvat, cuplate pe un reactor adaptat, constituie revendicări în cadrul unei cereri de brevet care urmează a fi depuse.
Cele doua generatoare de impulsuri, respectiv pentru generarea curentului pulsat magnetron și pentru generarea câmpului magnetic pulsat, suprapus peste câmpul magnetic inițial al magnetronului, pot fi sincronizate cu întârzieri variabile cu ajutorul sistemelor de sincronizare integrate in generatoare.