Академия наук республики узбекистан

Fig. 2.12. 
Ion
fluxes as a 
function of emission current 
for chromium 
The
results of the 
measured ion current 
density 
J
i as a function 
of the emission current 
of the electron gun of the 
124 

---

evaporator 
I
e and bias potential on a substrate are shown in 
Fig.
2.12. 
Magnification
of the density of the ion current increases with an increase in 
the bias potential as seen in the figure. 
Obviously,
it is a common regularity for 
Cr
in ion assisted deposition process. 
At 
I
esv
= 
80 mA and 
V
s
= 1200 
V
the ion current density reaches a 
maximum
value 11µA·cm
-2
. 
The
curves for 
Cr
has in the middle of the 
range the emission currents 
change,
the rate of increase of current density with 
emission current decreases. 
This
decrease coincides for these metals with the 
beginning of formation of a melting area on the surface. All these distinctions in 
ion generation by EB
-
PVD for Cr are bound to depend on its coefficient of the 
evaporation, the heat losses by means of a thermoconductivity and radiation, as 
well as from the effective cross-
section of ionisation of atoms of Cr. To calculate 
an 
ionisation coefficient of the ion assisted EB
-
PVD process, the thickness of the 
deposition films was measured with a ‘Dectac 3030ST’ microprofilometer and 
with direct SEM examinations of sections. Measuring the time of the deposition 
process, the flow of 
deposited atoms was obtained and the calculation of the 
ionisation coefficient was possible. For Cr the ionisation coefficient of the flow of 
settled atoms is 0.15% at the emission current 40 mA.
For practical problems it is important to estimate the complete ion current, 
generated in the field of ionization near the surface of the evaporator. Using 
average effective values of physical quantities it is possible to obtain the following 
phenomenological formula for a complete ion current:
Ii=I
e
σ
eff 
nL
 
 
 
(2.16) 
where 
I
e
is the current of the electron gun (50
–
100 mA), 
σ
eff
the average value of 
effective cross-section of ionisation of the evaporated atoms at collision with 
electrons (~10
-17
cm
2
at energy of electrons 10 keV), 
n 
the average density of atoms 
in th
e field of ionisation (~10
14
cm
-3
), and 
L 
the average length of trajectories of 
electrons in the field of ionisation (~1
–
3 cm).
The morphology of the Cr films on nickel
-based supper alloy substrates was 
studied using scanning electron microscopy (SEM).
Fig
. 2.13 
gives an illustration, 
how the microstructure of a Cr coating can be controlled by controlling the 
parameters of the accelerated ions, influenced to the formation of the structure of 
coatings.
Fig. 2.
13
a shows the Cr coating without bias, 
I
ems = 40 
mA. The grains are large 
and separate. Fig. 2.
13
b: bias 800 V, 
I
ems = 
60 mA. The grains are smaller and