[其他]濺射涂層設備用的靶中的陰極/接地屏蔽配置

無效

• 申請號: 86107820
• 申請日: 1986-11-14
• 公開（公告）號: CN86107820A
• 公開（公告）日: 1987-11-11
• 發明（設計）人: 阿爾伯特·丹尼爾·格拉瑟
• 申請（專利權）人: 西屋電氣公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 王申,王憲模

本發明一般涉及在襯底上沉積涂層用的設備，更具體地說，涉及一種濺射涂層設備用的靶中的陰極/接地屏蔽配置。

使用濺射涂層設備的一個領域是加工核燃料芯塊。如核反應堆技術中所熟知的，通常為正圓柱形的核燃料芯塊包含諸如二氧化鈾、二氧化釷、二氧化钚或其混合物之類的裂變物質。一疊首尾相接地放置在一根包覆管（通常由鋯合金或不銹鋼制成）中的此類芯塊構成一根燃料棒;一個組合在一起的此種燃料棒的陣列組成一個燃料組件;而許多個組合在一起的此種燃料組件組成一個核反應堆的堆芯。

同樣熟知的是，利用把最初較大量的裂變物質與計算好的較小量的可燃中子吸收體（在核反應堆技術中也稱為可燃毒物）結合在一起的辦法，可以延長核燃料組件的壽命。可燃中子吸收體是諸如硼、釓、釤、銪之類的物質，它們具有高的中子吸收概率（或截面），而它們在吸收中子時，生成對中子實際上透明的中子俘獲截面足夠小的同位素，始終不產生新的或額外的中子。于是中子吸收體在燃料組件的壽命初期平衡了裂變物質的較大量，而在反應堆運行期間，它的量逐漸減少。這導致處于相當恒定的裂變水準的燃料組件具有較長的壽命，這轉過來又意味著減少了費時費錢的燃料組件置換操作，即減少了反應堆燃料更換操作。

在申請人的美國專利說明書NO.4，587，088和NO.4，560，462中分別公開了在核燃料芯塊上濺射沉積可燃毒物層的一種方法和一種設備。在美國專利說明書NO.3，562，140和NO.3，632，494和NO，4，080，281中公開了在其它種類的產品上沉積涂層用的濺射設備。

在典型的于核燃料芯塊之類襯底上沉積涂層的濺射過程中，在包括一個陽極、襯底和一個靶陰極的真空室中引入了一種惰氣。在陽極和靶陰極之間加上了高壓。氣體分子被電離并打擊靶陰極，從而使靶陰極的原子和分子從其表面上濺射。襯底位于攔截這種濺射的靶物質的位置，后者在擊中襯底時在襯底上面形成一層附著的涂層。濺射通常是一種視線涂層過程。

在申請人的上述美國專利說明書NO.4，560，462中所公開的設備中利用了幾個靶，每個靶包括一個陰極，在陰極的上表面上安置了通常為矩形瓦形式的二硼化鋯靶物質。陰極通常用銅制成，內部安置了磁性材料，以便將電子集中在陰極附近。這種集中增強了碰撞陰極頂面上帶負電的靶物質的氬離子的產生。必須保護陰極的其余部分不受氬離子的轟擊，以免陰極材料本身受到濺射。因此，陰極的這些其余表面利用一個接地屏蔽來進行屏蔽，后者帶正電。因此收集電子而排斥氬離子。接地屏蔽和陰極用形成于其間的間隙彼此隔開，間隙通常要有足夠的寬度，以避免在間隙中產生電弧。但間隙又要足夠小，以避免產生等離子體。因為電子將不具備足夠的能量去電離氬。

在這種靶的使用中遇到一個問題，這個問題被發現是由于多孔靶瓦和涂層的核燃料芯塊的漏氣所引起的。人們發現，這種漏氣能在濺射涂層設備中產生相對濕度異常高的狀態，這一點轉過來能夠使陰極短路并使陰極和接地屏蔽之間的間隙產生電弧。人們同時發現這樣形成的電弧有時非常嚴重，以致于造成接地屏蔽中冷卻水通道的滲透，從而漏水。

本發明的主要目的是減輕這一問題，因此，本發明屬于一種濺射涂層設備用的靶，它包括一個陰極和一個接地屏蔽，陰極有一個在其上面配置了濺射靶物質的外表面，接地屏蔽與陰極有聯系，它對陰極的空間位置關系是使兩者之間形成一個將陰極和接地屏蔽互相隔開的間隙，這種靶的特征在于，該間隙完全填滿了電絕緣材料。

將間隙完全填滿到不留下可覺察的空間的絕緣材料，即使在相對濕度很高的狀態下，也能防止間隙中的介電擊穿和產生電弧。最好是，絕緣材料為氧化鋁之類的陶瓷絕緣材料。

在通向陰極和接地屏蔽之間的間隙的入口暴露于落到陰極上的濺射物質松散屑片的地方，如果此種屑片橋接間隙，那么在陰極和接地屏蔽之間仍然能夠發生短路。如果發生了這種短路，就必須暫時關閉涂層設備，并清除落入的濺射物質屑片，這造成相當大的費用和時間的損失。

因此，為了避免這種問題，體現本發明的靶包括安裝在承載濺射靶物質的陰極外表面周邊部分上的機構，它形成一個連續的周圍凸緣，該凸緣側向向外延伸，超出上述周邊部分，懸在陰極和接地屏蔽之間的間隙及接地屏蔽毗鄰邊緣的上面。

有了這種配置，外懸的凸緣將防止濺射物質松散屑片橋接間隙，并從而防止陰極與接地屏蔽的短路;任何掉落在陰極上的此種松散屑片將無害地停留在陰極上或外懸的凸緣上，或是被重新濺射，或是最終掉落到設備的底面上。

現在僅僅作為例子參考附圖描述本發明的一個最佳實施例，圖中：