Импульсный вакуумно-дуговой технологический источник плазмы

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Селифанов Сергей Олегович Селифанов Олег Владимирович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Импульсный вакуумно-дуговой технологический источник плазмы, включающий электроразрядную систему и систему питания, в котором электроразрядная система содержит два основных охлаждаемых электрода и бесконтактную вакуумно-дуговую систему поджига, имеющие общую геометрическую ось, один из основных электродов представляет собой полый заземленный нерасходуемый анод во фланцевом исполнении, а другой расходуемый катод с плазмообразующим торцом, выполненный с возможностью осевого перемещения, бесконтактная вакуумно-дуговая система поджига расположена между основными электродами и содержит инициирующий электрод с центральным отверстием,размещенный на инициирующем электроде узел первичного плазмообразования, оснащенный изолятором с инициирующим тонкопленочным токопроводом и поджигающим 68372010.12.30 электродом, и полый вспомогательный электрод-экран, инициирующий тонкопленочный токопровод электрически соединен с поджигающим и инициирующим электродами, поджигающий электрод имеет плазмообразующую поверхность, ориентированную в направлении плазмообразующего торца расходуемого катода, полый вспомогательный электродэкран охватывает плазмообразующий торец расходуемого катода, а инициирующий электрод, упомянутый электрод-экран, система питания включает основную конденсаторную батарею и управляемый конденсаторный источник питания поджига, основная конденсаторная батарея соединена соответствующими полюсами с основными электродами, управляемый конденсаторный источник питания поджига содержит управляющий элемент и конденсаторный блок, имеющий три конденсаторные батареи поджига - инициирующую,вспомогательную и дополнительную, положительный полюс инициирующей конденсаторной батареи через управляющий элемент соединен с инициирующим электродом, положительный полюс вспомогательной соединен с вспомогательным электродом-экраном,отрицательный полюс дополнительной - с расходуемым катодом, а противоположные полюса конденсаторных батарей поджига объединены и являются общим электрическим выводом конденсаторного блока, отличающийся тем, что плазмообразующий торец расходуемого катода, полость вспомогательного электрода-экрана и центральное отверстие инициирующего электрода выполнены в виде протяженных прямоугольников, расположение инициирующего электрода и размеры его центрального отверстия выбраны таким образом, что кромки отверстия находятся вне зоны интенсивного плазмообразования, бесконтактная вакуумно-дуговая система поджига содержит, по меньшей мере, еще один узел первичного плазмообразования, узлы первичного плазмообразования являются линейными и расположены вдоль, по крайней мере, длинных кромок упомянутого отверстия, а управляемый конденсаторный источник питания поджига содержит, по меньшей мере,еще один конденсаторный блок, причем с общим электрическим выводом каждого конденсаторного блока соединен поджигающий электрод одного или двух узлов первичного плазмообразования. 2. Импульсный вакуумно-дуговой технологический источник плазмы по п. 1, отличающийся тем, что длина меньшей стороны протяженного прямоугольного плазмообразующего торца расходуемого катода выбрана из интервала 20-60 мм, а длина большей - из интервала 80-240 мм. 3. Импульсный вакуумно-дуговой технологический источник плазмы по п. 1, отличающийся тем, что полый нерасходуемый анод во фланцевом исполнении имеет прямоугольную конфигурацию. 4. Импульсный вакуумно-дуговой технологический источник плазмы по п. 1, отличающийся тем, что количество узлов первичного плазмообразования выбрано из интервала 2-8, а количество конденсаторных блоков - из интервала 2-4. 5. Импульсный вакуумно-дуговой технологический источник плазмы по п. 1, отличающийся тем, что каждый узел первичного плазмообразования оснащен, по меньшей мере, еще одним изолятором с инициирующим тонкопленочным токопроводом, а инициирующий электрод выполнен с возможностью обеспечения плотного прижима каждого изолятора к соответствующему поджигающему электроду. 6. Импульсный вакуумно-дуговой технологический источник плазмы по п. 1 или 5,отличающийся тем, что все узлы первичного плазмообразования идентичны. 7. Импульсный вакуумно-дуговой технологический источник плазмы по п. 5, отличающийся тем, что каждый узел первичного плазмообразования имеет множество изизоляторов. 8. Импульсный вакуумно-дуговой технологический источник плазмы по п. 5 или 7,отличающийся тем, что изоляторы с инициирующим тонкопленочным токопроводом представляют собойодинаковые прямоугольные пластины. 9. Импульсный вакуумно-дуговой технологический источник плазмы по п. 7, отличающийся тем, что значениеупомянутого множества выбрано из интервала 2-10. 2(56) 1. Аксенов Д.С., Аксенов И.И., Стрельницкий В.Е. Источники чистой эрозионной плазмы в технике вакуумно-дугового осаждения покрытий обзор Сборник трудов Межд. Харьковской нанотехнологической Ассамблеи, Ассамблея-2006. - Харьков, Украина. С. 106-113. 2. Маслов А.И., Дмитриев Т.К., Чистяков Ю.Д. Импульсный источник углеродной плазмы для технологических целей // Приборы и техника эксперимента. - 1985. -3. С. 143-149. 3. Патент 2153782 С 1, МПК 7 Н 1/24, Н 05 Н 1/34, 2000. 4. Патент 10555 С 1 МПК(2006) Н 05 Н 1/24, С 23 С 14/24, 2008. Предлагаемая полезная модель относится к области вакуумно-плазменной техники и технологии и может быть использована для получения наноструктурных тонкопленочных материалов различного функционального назначения осаждением импульсных потоков плазмы. Весьма перспективным представляется здесь применение импульсных вакуумнодуговых источников плазмы 1-3, в которых многократно повторяемый кратковременный сильноточный вакуумно-дуговой разряд характеризуется наличием множества катодных микропятен и возбуждается бесконтактным способом с помощью лазерного излучения или за счет осуществления поджигающих импульсных вакуумно-дуговых разрядов небольшой энергоемкости. Недостатками первых являются их сложность и высокая стоимость, а также низкая эффективность поджига 1. В свою очередь, широко известные импульсные вакуумно-дуговые источники (генераторы) плазмы с бесконтактным вакуумно-дуговым поджигом имеют низкий ресурс высокоэффективного поджига 1, малые (не более 80 мм) размеры зоны достаточно равномерного осаждения плазмы, нестабильную диаграмму направленности генерируемых импульсных плазменных потоков 2. Известен импульсный генератор углеродной плазмы 3. Он содержит два основных электрода, имеющих общую геометрическую ось, бесконтактную вакуумно-дуговую систему поджига и систему питания. Один из основных электродов представляет собой полый нерасходуемый анод во внутрикамерном исполнении. Другой основной электрод является плазмообразующим торцевым расходуемым графитовым катодом. Наибольший размер его плазмообразующего торца приблизительно равен наибольшему размеру поверхности, подлежащей осаждению плазмы, при этом расходуемый катод предпочтительно имеет форму кольца или призмы. Система поджига содержит множество двухэлектродных коаксиальных вакуумно-дуговых инжекторов поджигающей плазмы, обращенных к плазмообразующему торцу катода и расположенных в непосредственной близости от него. Электроды каждого инжектора разделены кольцевым изолятором с тонкопленочным токопроводом, электрически контактирующим с ними. Электрод любого инжектора, расположенный в отверстии изолятора, выполнен в виде стержня и служит инициирующим электродом, второй электрод представляет собой кольцевой плазмообразующий поджигающий электрод. Система поджига содержит также полый вспомогательный электрод,охватывающий расходуемый катод. Основные электроды источника плазмы расположены внутри корпуса технологической вакуумной камеры изолированно от него, равно как и инициирующие электроды инжекторов. Поджигающие электроды инжекторов электрически соединены с корпусом вакуумной камеры. Корпус вакуумной камеры заземлен. Система питания содержит основную конденсаторную батарею, являющуюся накопителем энергии, необходимой для осуществления основного импульсного вакуумно-дугового разряда, и управляемый конденсаторный блок питания поджига. Последний включает три конденсаторных батареи поджига и многоканальный коммутатор, обеспечивающий при включении блока питания поджига последовательное срабатывание инжекторов поджи 3 68372010.12.30 гающей плазмы и допускающий возможность многократного повторения актов трехступенчатого поджига мощного основного импульсного вакуумно-дугового разряда за счет осуществления маломощных инициирующего, вспомогательного и дополнительного вакуумно-дуговых разрядов. Для достижения более равномерной выработки расходуемого катода значительных размеров источник плазмы оснащают большим количеством инжекторов поджигающей плазмы либо катод и инжекторы выполняют с возможностью их относительного перемещения, при этом в случае кольцевого расходуемого катода его выполняют с возможностью осевого вращения, а в случае катода в форме призмы инжекторы выполняют с возможностью линейного перемещения относительно торцевых ребер призмы. Однако при большом количестве инжекторов вакуумная камера должна быть оснащена таким же количеством изолированных от ее корпуса вакуумных токовводов. В свою очередь, обеспечение вышеуказанных относительных перемещений катода и инжекторов требует наличия вакуумного ввода вращения или вакуумного ввода линейного перемещения. Все это существенно усложняет источник плазмы и значительно увеличивает его стоимость, снижая коммерческую привлекательность. К недостаткам данного источника плазмы следует отнести внутрикамерное, а не фланцевое исполнение его анода. Кроме того, необходимо отметить, что, с точки зрения электробезопасности, отсутствие заземления какого-либо из основных электродов рассматриваемого источника плазмы крайне нежелательно, поскольку эти электроды присоединены к конденсаторной батарее с большим запасом накопленной энергии и достаточно высоким значением предразрядного напряжения, как правило не ниже 200 В. Расположение инжекторов поджигающей плазмы в непосредственной близости от плазмообразующего торца расходуемого катода приводит к быстрому закорачиванию электродов того или иного инжектора в результате имеющего место интенсивного осаждения плазмы основного разряда на разделяющей электроды поверхности изолятора,а поскольку в каждом акте поджига основного импульсного вакуумно-дугового разряда участвует только один инжектор, то продолжительное функционирование источника плазмы с высокой (более 90-95 ) вероятностью поджига не представляется возможным. Отсутствие принудительного охлаждения основных электродов ограничивает мощность источника плазмы, а следовательно, и производительность технологического процесса. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели (прототипом) является импульсный вакуумно-дуговой источник плазмы 4. Он имеет два соосных основных охлаждаемых электрода, коаксильную бесконтактную вакуумно-дуговую систему поджига и систему питания. Основные электроды и система поджига образуют в совокупности электроразрядную систему источника плазмы. Один из основных электродов представляет собой кольцевой нерасходуемый анод, а другой - цилиндрический расходуемый катод с плазмообразующим торцом, выполненный с возможностью осевого перемещения. Кольцевой анод имеет фланцевое исполнение, поскольку он предназначен для формирования импульсных плазменных потоков, истекающих через его отверстие в объем технологической вакуумной камеры, а так как она заземлена, то, соответственно, и анод является заземленным. Бесконтактная вакуумно-дуговая система поджига расположена между основными электродами соосно с ними. Она содержит кольцевой инициирующий электрод с последовательно расположенными на нем кольцевым изолятором с инициирующим тонкопленочным токопроводом и кольцевым поджигающим (расходуемым) электродом и кольцевой вспомогательный электрод-экран. Тонкопленочный токопровод изолятора электрически соединен с инициирующим и поджигающим электродами. Последний имеет плазмообразующую поверхность, ориентированную в направлении плазмообразующего торца расходуемого катода. Таким образом, упомянутый изолятор и поджигающий электрод вместе представляют собой узел первичного плазмообразования. Кольцевой вспомогательный электрод-экран охватывает плазмообразующий торец расходуе 4 68372010.12.30 мого катода, а кольцевой инициирующий электрод - упомянутый электрод-экран. Система питания содержит основную конденсаторную батарею и управляемый конденсаторный источник питания поджига. Основная конденсаторная батарея соединена соответствующими полюсами с основными электродами. Управляемый конденсаторный источник питания поджига содержит ключевой элемент и три конденсаторные батареи поджига инициирующую, вспомогательную и дополнительную. Положительный полюс инициирующей конденсаторной батареи с помощью ключевого элемента соединен с инициирующим электродом, положительный полюс вспомогательной - с вспомогательным электродомэкраном, отрицательный полюс дополнительной - с расходуемым катодом. Противоположные полюса конденсаторных батарей поджига объединены и являются общим электрическим выводом, соединенным с поджигающим электродом. Поскольку оба основных электрода источника плазмы являются охлаждаемыми, обеспечивается высокая частота следования генерируемых импульсных плазменных потоков и, соответственно, высокая производительность технологического процесса. Такой импульсный вакуумно-дуговой источник плазмы, имеющий расходуемый катод из графита или какой-нибудь композиции графит-металл, способен длительно функционировать с высокой (более 95 ) вероятностью поджига. Однако протяженность зоны достаточно равномерного осаждения генерируемых им импульсных плазменных потоков ограничена диаметром плазмообразующего торца цилиндрического расходуемого катода и для диаметракатода, при котором обеспечивается высокая равномерность его выработки (как правило, 30 мм), не превышает 120-140 мм. Использование же катодов с протяженным плазмообразующим торцом в данном источнике плазмы не предусмотрено. В основу предлагаемой полезной модели положена задача создания импульсного вакуумно-дугового технологического источника плазмы с протяженным торцевым расходуемым катодом, длительно функционирующего с высокой (более 98 ) вероятностью поджига, имеющего достаточно равномерную выработку расходуемого катода и обеспечивающего увеличение размеров зоны эффективного осаждения генерируемых импульсных плазменных потоков. Задача решается следующим образом. В импульсном вакуумно-дуговом источнике плазмы, включающем электроразрядную систему и систему питания, в котором электроразрядная система содержит два основных охлаждаемых электрода и бесконтактную вакуумно-дуговую систему поджига, имеющие общую геометрическую ось, один из основных электродов представляет собой полый заземленный нерасходуемый анод во фланцевом исполнении, а другой - расходуемый катод с плазмообразующим торцом, выполненный с возможностью осевого перемещения, бесконтактная вакуумно-дуговая система поджига расположена между основными электродами и содержит инициирующий электрод с центральным отверстием, размещенный на инициирующем электроде узел первичного плазмообразования, оснащенный изолятором с инициирующим тонкопленочным токопроводом и поджигающим электродом, и полый вспомогательный электрод-экран, инициирующий тонкопленочный токопровод электрически соединен с поджигающим и инициирующим электродами, поджигающий электрод имеет плазмообразующую поверхность, ориентированную в направлении плазмообразующего торца расходуемого катода, полый вспомогательный электрод-экран охватывает плазмообразующий торец расходуемого катода, а инициирующий электрод - упомянутый электрод-экран, система питания включает основную конденсаторную батарею и управляемый конденсаторный источник питания поджига,основная конденсаторная батарея соединена соответствующими полюсами с основными электродами, управляемый конденсаторный источник питания поджига содержит управляющий элемент и конденсаторный блок, имеющий три конденсаторные батареи поджига инициирующую, вспомогательную и дополнительную, положительный полюс инициирующей конденсаторной батареи через управляющий элемент соединен с инициирующим электродом, положительный полюс вспомогательной соединен с вспомогательным элект 5 68372010.12.30 родом-экраном, отрицательный полюс дополнительной - с расходуемым катодом, а противоположные полюса конденсаторных батарей поджига объединены и являются общим электрическим выводом конденсаторного блока, согласно предлагаемому техническому решению, плазмообразующий торец расходуемого катода, полость вспомогательного электрода-экрана и центральное отверстие инициирующего электрода выполнены в виде протяженных прямоугольников, расположение инициирующего электрода и размеры его центрального отверстия выбраны таким образом, что кромки отверстия находятся вне зоны интенсивного плазмообразования, бесконтактная вакуумно-дуговая система поджига содержит, по меньшей мере, еще один узел первичного плазмообразования, узлы первичного плазмообразования являются линейными и расположены вдоль, по крайней мере,длинных кромок упомянутого отверстия, а управляемый конденсаторный источник питания поджига содержит, по меньшей мере, еще один конденсаторный блок, причем с общим электрическим выводом каждого конденсаторного блока соединен поджигающий электрод одного или двух узлов первичного плазмообразования. Предпочтительно, если длина меньшей стороны протяженного прямоугольного плазмообразующего торца расходуемого катода выбрана из интервала 20-60 мм, а длина большей - из интервала 80-240 мм. Хорошо, если полый заземленный анод во фланцевом исполнении имеет прямоугольную конфигурацию. Предпочтительно, если количество узлов первичного плазмообразования выбрано из интервала 2-8, а количество конденсаторных блоков - из интервала 2-4. Лучше, если каждый узел первичного плазмообразования оснащен, по меньшей мере,еще одним изолятором с инициирующим тонкопленочным токопроводом, а инициирующий электрод выполнен с возможностью обеспечения плотного прижима каждого изолятора к соответствующему поджигающему электроду. Удобно, если все узлы первичного плазмообразования идентичны. Хорошо, если каждый узел первичного плазмообразования имеет множество изизоляторов. Удобно, если все изоляторы с инициирующим тонкопленочным токопроводом представляют собой одинаковые прямоугольные пластины. Предпочтительно, если значениеупомянутого множества выбрано из интервала 2-10. Отсутствие научно-технических публикаций, касающихся вышеуказанных отличительных признаков импульсного вакуумно-дугового технологического источника плазмы,подтверждает новизну предлагаемой полезной модели. Признать же отличительные признаки существенными позволяет наличие ряда нижеперечисленных положительных факторов, способствующих решению задачи, поставленной при ее создании. Так, например, если в импульсном вакуумно-дуговом технологическом источнике плазмы плазмообразующий торец расходуемого катода, полость вспомогательного электрода-экрана и центральное отверстие инициирующего электрода выполнены в виде протяженных прямоугольников, расположение инициирующего электрода и размеры его центрального отверстия выбраны таким образом, что кромки отверстия находятся вне зоны интенсивного плазмообразования, бесконтактная вакуумно-дуговая система поджига содержит не менее чем два узла первичного плазмообразования, являющихся линейными и расположенными вдоль кромок упомянутого отверстия, а управляемый конденсаторный источник питания поджига содержит не менее двух конденсаторных блоков, с общим электрическим выводом каждого из которых соединен поджигающий электрод одного или двух узлов первичного плазмообразования, то такой источник плазмы обеспечивает при достаточно равномерной выработке расходуемого катода получение протяженных импульсных потоков осаждаемой плазмы с поперечными размерами не менее чем в 1,5-2,5 раза превосходящими размеры плазмообразующего торца расходуемого катода и длительно функционирует с высокой (более 98 ) вероятностью поджига. Последнее обусловлено 6 68372010.12.30 тем, что узлы первичного плазмообразования выполнены с возможностью обеспечения их одновременной работы, и если по какой-либо причине один из узлов окажется недостаточно эффективным для успешного поджига от него основного импульсного вакуумнодугового разряда, то один из других обязательно восполнит этот пробел. При длине меньшей стороны протяженного прямоугольного плазмообразующего торца расходуемого катода до 20 мм трудно обеспечить хорошие условия отвода тепла от него, при длине же ее более 60 мм нарушается равномерность выработки расходуемого катода поперек его плазмообразующего торца. При длине большей стороны менее 80 мм протяженность зоны эффективного осаждения генерируемых импульсных плазменных потоков существенно уменьшается, а при ее длине более 240 мм трудно обеспечить равномерность продольной выработки расходуемого катода и, кроме того, габариты и вес отдельных узлов источника плазмы становятся слишком большими. Прямоугольная конфигурация полого нерасходуемого анода, имеющего фланцевое исполнение, способствует, по сравнению с цилиндрической геометрией, формированию наиболее близких к прямоугольным и более протяженных импульсных плазменных потоков, истекающих через анодную полость в объем технологической вакуумной камеры. Уже при наличии в управляемом конденсаторном источнике питания поджига двухтрех конденсаторных блоков, а в системе поджига двух-шести узлов первичного плазмообразования, поджигающие электроды которых по одному или попарно соединены с общим электрическим выводом каждого конденсаторного блока, обеспечивается длительное функционирование источника плазмы с вероятностью срабатывания (поджига) 98 и более. При максимальных предпочтительных количествах узлов первичного плазмообразования и конденсаторных блоков, равных соответственно восьми и четырем, достигается практически 100 -ное его срабатывание. Поскольку в предлагаемом источнике плазмы при осуществлении каждого акта поджига участвует несколько одновременно срабатывающих узлов первичного плазмообразования, то в его вакуумно-дуговой системе поджига формируется, соответственно,несколько сгустков поджигающей плазмы, направленных на различные участки плазмообразующего торца расходуемого катода, при этом на плазмообразующем торце возникают параллельно существующие токовые каналы основного импульсного вакуумно-дугового разряда, что способствует увеличению равномерности выработки материала расходуемого катода при увеличении количества узлов первичного плазмообразования. Однако наличие в системе поджига очень большого количества узлов первичного плазмообразования требует применения достаточно большого количества конденсаторных блоков в источнике питания поджига и соответствующего числа вакуумных токовводов в электроразрядной системе источника плазмы. Практически достаточно не более восьми узлов первичного плазмообразования и не более четырех конденсаторных блоков, с общим выводом каждого из которых соединены поджигающие электроды двух узлов первичного плазмообразования. При оснащении любого узла первичного плазмообразования несколькими изоляторами с инициирующим тонкопленочным токопроводом и выполнении инициирующего электрода с возможностью обеспечения плотного прижима каждого изолятора к соответствующему поджигающему электроду обеспечивается наличие в каждом узле первичного плазмообразования нескольких резервных путей для прохождения разрядного тока от соответствующей инициирующей конденсаторной батареи, благодаря чему вызывается перемещение по поджигающему электроду зоны первичного плазмообразования и, соответственно, более равномерное его расходование. Источник плазмы упрощается, если узлы первичного плазмообразования идентичны. При наличии в каждом узле множества изизоляторов достигается тем более равномерное расходование его поджигающего электрода, чем большее значение имеет . Обычно достаточным значениемявляется значение, выбранное из интервала 2-10. Использование в каждом узле первичного плазмообразования изоляторов в виде одинаковых прямо 7 68372010.12.30 угольных пластин упрощает систему поджига в целом. В дальнейшем предлагаемая полезная модель поясняется описанием со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых фиг. 1 представляет собой схематичное изображение предлагаемого импульсного вакуумно-дугового технологического источника плазмы фиг. 2 изображает взаимное расположение расходуемого катода и элементов бесконтактной вакуумно-дуговой системы поджига с шестью узлами первичного плазмообразования и схемой включения управляемого конденсаторного источника питания поджига,оснащенного тремя конденсаторными блоками фиг. 3 изображает полый водоохлаждаемый нерасходуемый анод прямоугольной конфигурации во фланцевом исполнении фиг. 4 является поперечным разрезом системы поджига, узел первичного плазмообразования которой содержит множество изизоляторов. Импульсный вакуумно-дуговой технологический источник плазмы включает электроразрядную систему 1 и систему питания 2. Электроразрядная система 1 содержит два основных электрода - полый заземленный нерасходуемый анод 3 во фланцевом исполнении и расходуемый катод 4 с протяженным прямоугольным плазмообразующим торцом 5, а также бесконтактную вакуумно-дуговую систему поджига 6, имеющие общую геометрическую ось. Расходуемый катод 4 выполнен с возможностью осевого перемещения (показано штрихпунктирными стрелками). Оба основных электрода являются водоохлаждаемыми, по крайней мере косвенно. Бесконтактная вакуумно-дуговая система поджига 6 расположена между основными электродами нерасходуемым анодом 3 и расходуемым катодом 4. Она содержит инициирующий электрод 7 с центральным отверстием 8, по меньшей мере, два узла первичного плазмообразования 9, каждый из которых размещен на инициирующем электроде 7 и оснащен поджигающим электродом 10, имеющим плазмообразующую поверхность 11, ориентированную в направлении плазмообразующего торца 5 расходуемого катода 4 (показано стрелками), и изолятором 12 с инициирующим тонкопленочным токопроводом 13. В состав системы поджига 6 входит также полый вспомогательный электрод-экран 14. Центральное отверстие 8 инициирующего электрода 7 подобно по форме плазмообразующему торцу 5, но превосходит его по размерам настолько, что кромки центрального отверстия 8 инициирующего электрода 7 оказываются вне зоны интенсивного плазмообразования 15. Инициирующий тонкопленочный токопровод 13 изолятора 12 каждого узла первичного плазмообразования 9 электрически соединен с его поджигающим электродом 10 и инициирующим электродом 7 системы поджига 6 и является токопроводящей перемычкой между этими электродами. Каждый узел первичного плазмообразования 9 является линейным и расположен вдоль, по крайней мере, длинных кромок протяженного прямоугольного центрального отверстия 8 инициирующего электрода 7. Полый вспомогательный электрод-экран 14 имеет прямоугольную конфигурацию и охватывает прямоугольный плазмообразующий торец 5 расходуемого катода 4, а инициирующий электрод 7 с прямоугольным центральным отверстием 8 - полый вспомогательный электрод-экран 14. Система питания 2 включает основную конденсаторную батарею (С 0) 16 и управляемый конденсаторный источник питания поджига 17. Основная конденсаторная батарея 16 соединена соответствующими полюсами с основными электродами положительнымс нерасходуемым анодом 3, а отрицательнымс расходуемым катодом 4. Управляемый конденсаторный источник питания поджига 17 содержит управляющий элемент 18 и, по меньшей мере, два конденсаторных блока 19, как, например, показано на фиг. 1. Каждый из них имеет три конденсаторные батареи поджига - инициирующую (Си) 20, вспомогательную (Св) 21 и дополнительную (Сд) 22 - и общий электрический вывод 23, с которым соединен отрицательныйполюс его инициирующей (Си) конденсаторной батареи 20,отрицательныйполюс его вспомогательной (Св) конденсаторной батареи 21, положи 8 68372010.12.30 тельныйполюс его дополнительной (Сд) конденсаторной батареи 22 и поджигающий электрод 10 одного (фиг. 1) или двух (фиг. 2) узлов первичного плазмообразования 9 системы поджига 6. Остальные полюса конденсаторных батарей поджига 20, 21, 22 каждого конденсаторного блока 19 подключены следующим образом (фиг. 1 и 2). Положительныйполюс инициирующей (Си) конденсаторной батареи 20 через управляющий элемент 18 соединен с инициирующим электродом 7. Положительныйполюс вспомогательной(Св) конденсаторной батареи 21 соединен с вспомогательным электродом-экраном 14, а отрицательныйполюс дополнительной (Сд) конденсаторной батареи 22 - с расходуемым катодом 4. Длины сторон протяженного прямоугольного плазмообразующего торца 5 расходуемого катода 4 целесообразно выбирать следующим образом длину меньшей стороны из интервала 20-60 мм, а длину большей - из интервала 80-240 мм. Нерасходуемый охлаждаемый анод 3 во фланцевом исполнении предпочтительно имеет прямоугольную конфигурацию (фиг. 3). Количество узлов первичного плазмообразования 9 выбрано из интервала 2-8, а количество конденсаторных блоков 19 - из интервала 2-4. На фиг. 1 изображен источник плазмы с двумя узлами первичного плазмообразования 9 и двумя конденсаторными блоками 19. На фиг. 2 изображена система поджига 6, оснащенная шестью узлами первичного плазмообразования 9, поджигающие электроды 10 которых подключены попарно к каждому общему электрическому выводу 23 трех конденсаторных блоков 19, имеющихся в составе управляемого конденсаторного источника питания поджига 17. Безусловно, возможно и иное исполнение. Каждый узел первичного плазмообразования 9 предпочтительно оснащен, по меньшей мере, еще одним изолятором 12 с инициирующим тонкопленочным токопроводом 13(фиг. 2), при этом инициирующий электрод 7 выполнен с возможностью обеспечения плотного прижима каждого изолятора 12 к соответствующему поджигающему электроду 10, например, с помощью винтов, установленных в резьбовых отверстиях, выполненных в инициирующем электроде (на чертежах не показано). Все узлы первичного плазмообразования 9 могут быть идентичными, как показано на фиг. 2. Любой узел первичного плазмообразования 9 может иметь множество изизоляторов 12(фиг. 4). Изоляторы 12 могут представлять собой одинаковые прямоугольные пластины. Предпочтительное значениемножества изоляторов 12, как правило, выбрано из интервала 2-10. Предлагаемый импульсный вакуумно-дуговой технологический источник плазмы работает следующим образом. После откачки технологической вакуумной камеры, на фланце которой установлена его электроразрядная система 1, с помощью любых известных зарядных устройств заряжают конденсаторные батареи источника питания 2, в том числе основную конденсаторную батарею 16 и все конденсаторные батареи поджига инициирующую 20, вспомогательную 21 и дополнительную 22 каждого конденсаторного блока 19, входящего в состав управляемого конденсаторного источника питания поджига 17. При подаче в каждом акте поджига управляющего сигнала на его управляющий элемент 18 в системе поджига 6 одновременно возникает несколько инициирующих разрядов, количество которых соответствует количеству имеющихся конденсаторных блоков 19, при этом инициирующая батарея 20 каждого конденсаторного блока 19 разряжается по токопроводящей перемычке, образованной инициирующим тонкопленочным токопроводом 13 изолятора 12 между инициирующим электродом 7 системы поджига 6 и соответствующим поджигающим электродом 10 узла первичного плазмообразования 9, соединенными с управляемым конденсаторным источником питания поджига 17 по схеме, приведенной на фиг. 1 или 2. Если инициирующая (Си) конденсаторная батарея 20 имеет емкость не менее 2 мкФ и заряжена до напряжения 400-800 В, то при ее разряде имеет место не только 9 68372010.12.30 интенсивное электровзрывное испарение части материала инициирующего тонкопленочного токопровода 13 на каком-либо участке его контакта с поджигающим электродом 10,но и возникновение на поджигающем электроде 10 первичных катодных микропятен за счет возникновения инициирующего вакуумно-дугового разряда. Образующаяся при этом в узле первичного плазмообразования 9 первичная инициирующая плазма почти мгновенно закорачивает вакуумный промежуток между поджигающим электродом 10 и вспомогательным электродом-экраном 14, которые соединены соответственно с положительными отрицательнымполюсами вспомогательной (Св) конденсаторной батареи 21. При величине ее емкости не менее 25 мкФ и предразрядном напряжении на ней 300-600 В в вышеуказанном вакуумном промежутке практически безотказно возникает очень короткий, но достаточно мощный вспомогательный вакуумно-дуговой разряд, во время горения которого поджигающий электрод 10 служит плазмообразующим катодом системы поджига 6, а вспомогательный электрод-экран 14 - ее анодом. В возникающих в этом разряде собственных катодных микропятнах генерируется электроэрозионная плазма из материала поджигающего электрода 10, представляющая собой весьма плотный плазменный сгусток,направленный на определенный участок протяженного прямоугольного плазмообразующего торца 5 расходуемого катода 4. Этот сгусток перекрывает вакуумный промежуток,имеющийся между поджигающим электродом 10 и расходуемым катодом 4, которые соединены соответственно с положительными отрицательнымполюсами соответствующей дополнительной (Сд) конденсаторной батареи 22 емкостью 50-200 мкФ, заряженной до напряжения 250-600 В. По плазменной перемычке, образованной вышеупомянутым плазменным сгустком, загорается дополнительный вакуумно-дуговой разряд, в котором поджигающий электрод 10 служит дополнительным анодом источника плазмы,близко расположенным к расходуемому катоду 4. В результате на плазмообразующем торце 5 расходуемого катода 4 в области взаимодействия с плазменным сгустком возникают катодные микропятна. В них генерируется высокоплотная плазма из материала расходуемого катода 4. Вышеописанный трехступенчатый процесс имеет место при разряде конденсаторных батарей поджига 20, 21, 22 каждого конденсаторного блока 19. В результате вдоль протяженного прямоугольного плазмообразующего торца 5 расходуемого катода 4 образуется несколько участков со своими катодными микропятнами. Общее количество плазмы из материала катода 4, генерируемой всеми такими участками, оказывается вполне достаточным для заполнения ею межэлектродного промежутка катод 4 - анод 3 электроразрядной системы 1 в такой степени, что в ней практически безотказно возбуждается основной импульсный вакуумно-дуговой разряд, поддерживаемый основной конденсаторной батареей 16. Ее емкость и предразрядное напряжение предпочтительно составляют 1000-5000 мкФ и 200-500 В соответственно. Во время горения дополнительного и основного импульсных вакуумно-дуговых разрядов полый вспомогательный электрод-экран 14 выполняет свою вторую роль - роль экрана, препятствующего уходу катодных микропятен с плазмообразующего торца 5 расходуемого катода 4. По окончании основного импульсного вакуумно-дугового разряда незначительная доля плазмы осаждается на изоляторах 12 узлов первичного плазмообразования 9, восстанавливая каждый инициирующий тонкопленочный токопровод 13 и делая возможным осуществление очередного запуска источника плазмы. Материалом расходуемого катода 4 может быть не только графит или композиция графит-металл, но и некоторые металлы и их сплавы. Импульсные потоки плазмы из материала расходуемого катода 4, истекающие из полого анода 3 в объем технологической вакуумной камеры (на чертежах не показана), используются при нанесении наноструктурных тонких пленок и покрытий различного функционального назначения или для каких-нибудь иных технологических целей. 10 68372010.12.30 Предлагаемый импульсный вакуумно-дуговой источник плазмы, в котором электроразрядная система 1 имеет анод 3 во фланцевом исполнении, может быть использован в составе любой вакуумной установки, имеющей присоединительный фланец приемлемых размеров и формы, прошел испытания в вакуумных установках УВНИПА-1-001 и УВНИПА-1-002 для нанесения тонкопленочных износостойких и трибологических покрытий. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 11