Источники плазмы с дугой в магнитном поле

Питание магнитных катушек в рассматриваемых устройствах может осуществляться как от отдельного устройства, так и от источника питания дуги при последовательном включении катушки в цепь питания дуги. Последний вариант выгоден экономически, так как позволяет избавиться от отдельного источника питания фокусирующей катушки. Однако при этом ток в катушке и, следовательно, её фокусирующее действие находятся в зависимости от токового режима дуги. Применение фокусировки позволяет снизить содержание МЧ в плазме примерно на порядок. По данным Тамагаки плотность МЧ размером 0,5 мкм и более в плёнке TiN толщиной 2,5 мкм, осаждённой в режиме фокусировки плазменного потока, не превышала 900 мм2, в то время как в отсутствие фокусировки она составляла 8500 мм2 при прочих равных условиях. Чтобы предотвратить прохождение МЧ на подложку вследствие многократного рикошетирования от стенок анода, последние рекомендуется выполнять ребристыми. Степень очистки плазмы от МЧ повышается также с увеличением длины анода.

Идея снижения содержания МЧ в плазменном потоке за счёт его фокусировки используется также Колем и др. в источнике плазмы, описанном в работах. Здесь для фокусировки плазменного потока используется сильное магнитное поле (до 150 мТл) короткой магнитной линзы, формируемой у катода в кольцевом зазоре между магнитными полюсами ферромагнитного магнитопровода, охватывающего катушку. В сильном магнитном поле устройства помимо сильной фокусировки плазменного потока наблюдается значительное изменение характеристик плазмы. В пространстве между катодом и сходящимся полем магнитной линзы энергия осевого движения сильно замагниченных электронов трансформируется в энергию радиально-колебательного движения.