METHOD AND APPARATUS FOR METAL AND CERAMIC NANOLAYERING FOR ACCIDENT TOLERANT NUCLEAR FUEL, PARTICLE ACCELERATORS, AND AEROSPACE LEADING EDGES

A system is described that includes a sputter target and a magnetic element array including multiple sets of magnets arranged to have a Hall-Effect region that extends along a length of the sputter target. The elongated sputtering electrode material tube is interposed between the magnetic array and an object to be deposited with a sputtered material from the sputter target. During a direct current high-power impulse magnetron sputtering operation, the system performs a depositing on a surface of the object by generating and controlling an ion and neutral particle flux by: providing a vacuum apparatus containing a sputter target holder electrode; first generating a high-power pulsed plasma magnetron discharge with a high-current negative direct current (DC) pulse to the sputter a target holder electrode; and second generating a configurable positive voltage kick pulse to the sputter target holder electrode after terminating the negative DC pulse. La présente invention concerne un système qui comprend une cible de pulvérisation et un réseau d'éléments magnétiques comprenant des ensembles multiples d'aimants agencés de façon à avoir une région à effet Hall qui s'étend le long d'une longueur de la cible de pulvérisation. Le tube de matériau d'électrode de pulvérisation allongé est intercalé entre le réseau magnétique et un objet sur lequel doit être déposé un matériau pulvérisé depuis la cible de pulvérisation. Pendant une opération de pulvérisation à magnétron à impulsions à haute puissance à courant continu, le système effectue un dépôt sur une surface de l'objet par génération et commande d'un flux de particules ioniques et neutres par : fourniture d'un appareil à vide contenant une électrode de support de cible de pulvérisation; premièrement, génération d'une décharge de magnétron à plasma pulsé à haute puissance avec une impulsion de courant continu (CC) négatif à courant élevé vers une électrode de support de cible de pulvérisation; et deuxièmement, génération d'une impulsion d'attaque de tension positive configurable vers l'électrode de support de cible de pulvérisation après la fin de l'impulsion CC négative.