真空離子鍍膜機靶源的陰極電弧放電燃燒的穩定性依賴于陰極表面的蒸發溫度,降低陰極表面溫度,會帶來很高的電弧燃燒穩定性。同時降低陰極蒸發表面的溫度,也會導致金屬蒸氣中的大的粒子數和大的濺射物降低。
觀察真空離子鍍膜機靶陰極電弧的燃燒情況,每當電弧熄滅前,總是發現電弧弧斑極為粗糙。有時甚至出現堆團狀弧斑。熄滅后觀察靶面已發紅,靶表面溫度很高。粗糙弧斑的出現,使弧電流較集中于靶面一點,導致了弧斑下靶面斑點電流過于集中,使弧斑下的靶面溫度更高而產生大量的熱電子發射。靶面局部大量的熱電子發射的結果,一方面中和了大量的空間電荷,使陰極表面上的電場成為減速場,甚至導致陰極表面上的電場等于零。另一方面,大量的熱電子發射對陰極表面產生相當大的冷卻作用。結果既沒有空間電荷產生的強大電場來維持表面發射,也不具備極高的表面溫度來產生熱電子發射,導致電弧的熄滅。
所以在真空離子鍍膜機多弧靶源的設計中,應注意給陰極靶以充分的冷卻,最好采用直接水冷,間接水冷時,陰極座等相鄰部件應選用導熱性能良好的材料(如銅、鋁等)。