Máy phát vi sóng & tín hiệu RF

Giải pháp xử lý hiện tượng phóng điện hồ quang trong buồng chân không

Anh em vận hành máy phủ chân không hay gặp tình trạng đang chạy êm thì áp suất dao động, dòng điện nhảy loạn xạ và trên bề mặt bia vật liệu xuất hiện các vết rỗ đen. Đây là dấu hiệu điển hình của hiện tượng phóng điện hồ quang, hay còn gọi dân dã là "đánh lửa". Nếu không xử lý triệt để, tình trạng này sẽ làm hỏng lớp màng phủ, nứt vỡ bia và thậm chí gây cháy nổ bộ nguồn công suất lớn. Bài viết dưới đây đi sâu vào nguyên nhân gốc rễ và các biện pháp kỹ thuật thực tế để khắc phục vấn đề nan giải này.

1. Bắt bệnh từ nguyên nhân tích tụ điện tích trên bề mặt bia

Quá trình tích tụ điện tích cục bộ tại các điểm cách điện trên bề mặt bia phóng xạ là nguyên nhân chính gây ra sự cố. Các vật liệu không dẫn điện hình thành trong quá trình phản ứng đóng vai trò như những tụ điện siêu nhỏ, nạp năng lượng liên tục cho đến khi vượt quá ngưỡng chịu đựng và bùng phát thành tia lửa điện. Dòng electron phóng thích ồ ạt lúc này sẽ bắn phá bề mặt vật liệu mục tiêu, để lại các hố sâu và làm văng các hạt vi mô không mong muốn lên sản phẩm.

Các hạt bụi lơ lửng hoặc tạp chất kích thước nhỏ trong buồng máy cũng thường xuyên gây ra hiện tượng nối tắt hai cực. Chúng di chuyển hỗn loạn dưới tác động của điện trường và vô tình tạo thành cầu dẫn điện giữa cực âm và cực dương hoặc giữa bia và tấm chắn mát. Những điểm lồi lõm, cạnh sắc nhọn trên đồ gá hoặc bia bị nứt vỡ cũng làm biến dạng đường sức điện trường, tạo ra các điểm tập trung mật độ dòng điện cực lớn kích hoạt tia lửa.

2. Cài đặt bộ nguồn thế nào để dập hồ quang hiệu quả

Các dòng máy phát RF Plasma như Máy phát RF Plasma elite MKS hoặc Nguồn vi sóng chuyển mạch MKS SM Series  hiện đại đều có chức năng quản lý hồ quang, người vận hành cần hiểu rõ để tinh chỉnh thông số cho đúng. Thay vì ngắt hẳn đầu ra khiến quá trình mạ bị gián đoạn và làm nguội buồng khí ion hóa, cơ chế đảo chiều điện áp tỏ ra hữu hiệu hơn nhiều trong thực tế.

Xung điện áp ngược này sẽ trung hòa ngay lập tức lượng điện tích dư thừa tại điểm sắp xảy ra sự cố, triệt tiêu mầm mống phóng điện mà vẫn giữ cho hệ thống hoạt động liên tục.

Tần số lấy mẫu của mạch điều khiển cần đủ nhanh để phát hiện sụt áp trong thời gian tính bằng micro giây. Kỹ thuật viên nên cài đặt ngưỡng phát hiện nhạy hơn đối với các quy trình phủ vật liệu gốm hoặc oxit kim loại, vốn rất dễ sinh ra hồ quang nhỏ liên tục. Giới hạn dòng điện đỉnh cũng cần được thiết lập chặt chẽ để bảo vệ bộ nguồn, ngăn chặn dòng ngắn mạch tăng vọt phá hủy các linh kiện bán dẫn công suất bên trong.

3. Xử lý tấm chắn và vệ sinh buồng máy đúng cách

Lớp vật liệu bám trên các tấm chắn sau thời gian dài hoạt động sẽ dày lên và chịu ứng suất nhiệt, dẫn đến hiện tượng tự bong tróc thành vảy. Những mảnh vụn kim loại này rơi vào khe hở cách điện hoặc vùng tối bao quanh bia vật liệu sẽ gây ra hiện tượng chập mạch dây chuyền rất khó kiểm soát. Phương pháp bắn cát tạo độ nhám cho bề mặt tấm chắn giúp lớp phủ bám dính chắc chắn hơn là giải pháp bắt buộc trong quy trình bảo dưỡng định kỳ.

Gia công cơ khí chính xác cho các chi tiết bên trong buồng cũng quan trọng không kém công đoạn làm sạch. Mọi góc cạnh của đồ gá, kẹp giữ mẫu hay tấm chắn cực dương đều phải được bo tròn để tránh tạo ra hiệu ứng mũi nhọn. Bề mặt kim loại càng trơn nhẵn và ít góc cạnh, điện trường phân bố càng đều, giúp loại bỏ hoàn toàn các điểm nóng có khả năng kích hoạt phóng điện không mong muốn.

4. Ổn định dòng khí và cân chỉnh hộp phối trở kháng

Hộp phối hợp trở kháng tự động đóng vai trò then chốt trong việc triệt tiêu công suất phản xạ quay ngược về nguồn phát. Để triệt tiêu công suất phản xạ quay ngược về nguồn phát, kỹ thuật viên nên sử dụng bộ ghép định hướng vi sóng kết hợp với hộp phối trở kháng tự động. Thiết bị này giúp đo lường chính xác dòng năng lượng tới và phản xạ, từ đó giúp hệ thống điều chỉnh kịp thời, ngăn chặn sự hình thành các điểm điện áp cao bất thường do sóng đứng.

Hệ thống cấp khí cũng phải duy trì lưu lượng ổn định tuyệt đối thông qua bộ điều khiển dòng khối lượng. Tỷ lệ giữa khí phản ứng và khí trơ được giữ cân bằng sẽ giúp mật độ ion hóa đồng đều trên toàn bộ bề mặt bia. Môi trường khí ion hóa ổn định sẽ giảm thiểu đáng kể các xung điện áp bất thường, từ đó ngăn chặn hiện tượng hồ quang ngay từ điều kiện môi trường hoạt động.