ES2293652T3

ES2293652T3 - Bombardeo de litio.

Info

Publication number: ES2293652T3
Application number: ES96943612T
Authority: ES
Inventors: Stephen C. Schulz
Original assignee: Sage Electrochromics Inc
Current assignee: Sage Electrochromics Inc
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 1996-12-05
Publication date: 2008-03-16
Anticipated expiration: 2016-12-05
Also published as: AU703062B2; JP2000509100A; KR19990071940A; CA2238319A1; WO1997020962A1; US6039850A; DE69637232T2; EP0865513A1; EP0865513B1; ATE372399T1; AU1281097A; DE69637232D1; BR9611887A; JP4059302B2; EP0865513A4; CA2238319C; US5830336A

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A LA PULVERIZACION CATODICA DE LITIO A PARTIR DE UN BLANCO (22) CON UNA SUPERFICIE DE LITIO METALICO, QUE UTILIZA UN POTENCIAL DE PULVERIZACION CATODICA ALTERNA (38) CON UNA FRECUENCIA COMPRENDIDA ENTRE 8 Y APROX. 120 KHZ, PREFERIBLEMENTE APROX. 10-100 KHZ, O BIEN UN POTENCIAL DE PULVERIZACION CATODICA DE CORRIENTE CONTINUA Y UN POTENCIAL DE LIMPIEZA INVERSO APLICADOS INTERMITENTEMENTE. DICHO PROCEDIMIENTO SE PUEDE UTILIZAR PARA APLICAR LITIO SOBRE MATERIALES ELECTROCROMICOS, COMO REVESTIMIENTOS DE CRISTALES DE VENTANA.

Description

Bombardeo de litio.

Campo técnico

La presente invención ser refiere a procesos para el bombardeo de litio y dianas de bombardeo útiles en dichos procesos.

Antecedentes de la invención

En ciertos procesos industriales, es necesario añadir litio a un sustrato. En particular, los dispositivos electrocrómicos, que están adaptados para cambiar las propiedades ópticas como respuesta a cambios en un potencial eléctrico aplicado típicamente incluyen una pluralidad de capas que incorporan iones litio móviles. Bajo la influencia de un potencial aplicado, los iones litio migrarán de una capa a otra. Las diversas capas se seleccionan de manera que las propiedades ópticas cambian dependiendo de la concentración de litio en cada capa. Los materiales de esta naturaleza se describen por ejemplo en la Patente de Estados Unidos Nº 5.370.775. Estos materiales pueden usarse en dispositivos optoelectrónicos tales como moduladores de la luz, dispositivos de presentación y similares. Los materiales electrocrómicos pueden usarse también en sistemas de ventanilla controlables selectivamente para diversas aplicaciones, incluyendo ventanas de edificios y vehículos. Ciertos procesos de producción para preparar materiales electrocrómicos requieren la aplicación de litio al material electrocrómico después de que este se forma. Como se describe en la patente '755 esto puede conseguirse exponiendo los materiales electrocrómicos a un proceso electrolítico usando un electrolito que contiene iones litio. Aunque este proceso es eficaz, requiere la exposición del sustrato que lleva la capa electrocrómica a un electrolito líquido. Esto, a su vez, puede añadirse al coste de manejar sustratos, particularmente sustratos grandes, tales como paneles de vidrio de ventanas.

Se ha propuesto hasta ahora usar bombardeo para aplicar litio a un sustrato tal como un sustrato electrocrómico. En el bombardeo, los iones se impulsan contra la superficie expuesta de una fuente o "diana" formada del material a aplicar, imponiendo un potencial eléctrico entre la diana y un contraelectrodo mientras que se mantiene la diana en las proximidades del sustrato. Los iones energéticos que impactan sobre la diana desalojan átomos de la diana, denominados a menudo "adátomos", que después se depositan sobre el sustrato. Típicamente, dicho proceso se realiza en una atmósfera gaseosa mantenida a una presión atmosférica muy baja. La atmósfera gaseosa se ioniza para formar un plasma, una mezcla de átomos gaseosos ionizados y electrones libres. Los iones del gas forman los iones energéticos que bombardean la diana. El potencial aplicado entre la diana y el contraelectrodo normalmente es un potencial (DC) fijo, en el que la diana es negativa con respecto al contraelectrodo, cuando la diana es un material conductor. Un potencial alternativo a radiofrecuencia (RF) se usa típicamente cuando la diana es un material dieléctrico. Más habitualmente, las radiofrecuencias usadas para dicho bombardeo están a las radiofrecuencias particulares reservadas por las autoridades de comunicaciones para usos industriales, científicos y médicos, las denominadas frecuencias "ISM", más típicamente de aproximadamente 13,56 MHz o mayores.

Las dianas formadas a partir de compuestos de litios tales como Li_{2}CO_{3} pueden bombardearse sucesivamente para depositar litio en los materiales electrocrómicos. En sistemas a gran escala, sin embargo, el potencial de bombardeo RF requerido con una diana de Li_{2}CO_{3} presenta problemas de proceso tales como no uniformidad y requiere un equipo caro para generar y manejar RF de alta potencia. Sería deseable usar una diana de bombardeo que tenga una superficie expuesta compuesta esencialmente de litio metálico puro. Dicha diana de bombardeo de litio metálico al menos en teoría debería proporcionar una deposición más rápida y uniforma de litio en el sustrato, particularmente en procesos a escala relativamente grande. Como se ha indicado en la Patente de Estados Unidos Nº 5.288.381, las proposiciones para usar una superficie diana de metal litio han avanzado. Sin embargo, no ha habido un proceso práctico hasta ahora para bombardear litio desde una diana que tiene una superficie de litio metálico. En particular, ha sido poco práctico bombardear litio a una velocidad razonablemente rápida desde una diana que tiene litio metálico en su superficie expuesta usando un potencial de bombardeo DC sin dañar la diana. Ha sido difícil también fabricar dianas de bombardeo de litio hasta ahora.

Por consiguiente, hay necesidades sustanciales no satisfechas para mejoras adicionales en procesos de bombardeo de litio. Hay otras necesidades adicionales de mejoras en las dianas de bombardeo para usar en dichos procesos y en métodos de preparación de dichas dianas.

Sumario de la invención

La presente invención se dirige a estas necesidades.

Un aspecto de la presente invención proporciona métodos para bombardear litio como se da en las reivindicaciones 1, 2 y 16. Los métodos de acuerdo con este aspecto de la invención incluyen preferiblemente las etapas de mantener una diana que tiene litio metálico sobre una superficie expuesta en un gas sustancialmente inerte a presión subatmosférica junto con un contraelectrodo y un sustrato. Los métodos incluyen adicionalmente la etapa de imponer un potencial eléctrico que se invierte periódicamente entre la diana y el contraelectrodo para formar un plasma adyacente a la diana y bombardear la superficie expuesta de la diana con iones del gas para sacar de esta manera el litio de la diana al sustrato. El potencial eléctrico deseablemente tiene una frecuencia de inversión entre aproximadamente 8 kHz y aproximadamente 120 kHz. La diana incluye una capa de litio metálico dispuesta sobre una capa de soporte formada a partir de un material metálico tal como cobre o una aleación basada en cobre, estando el litio enlazado metalúrgicamente a la capa de soporte.

Sorprendentemente, se ha descubierto que los procesos que emplean estas condiciones pueden permitir el bombardeo de litio desde una diana con superficie de litio para que transcurra a una velocidad sustancial. En contraste los intentos para bombardear litio desde una diana con superficie de litio metálico usando un potencial DC no inverso pueden dar como resultado la destrucción rápida de la diana cuando se aplican mayores niveles de energía. Aunque la presente invención no se limita a ninguna teoría de la causa de esas dificultades, se cree que la destrucción de la diana con potencial DC resulta de la formación de una capa resistente a bombardeo dieléctrica sobre la superficie diana o a partir de impurezas o defectos en la superficie diana. Se cree que estas capas, impurezas o defectos acumulan una carga estática según continúa el bombardeo DC, y que ocurre la formación de un arco eléctrico cuando la carga estática se acumula en el punto de rotura dieléctrica de la capa aislante. Se cree que invertir el potencial provoca la disipación de dichas cargas y por lo tanto evita la formación de arco eléctrico. Dichas capas dieléctricas teóricamente no deberían formarse en una atmósfera gaseosa inerte. Sin embargo, se cree que incluso cuando se usan gases inertes sustancialmente puros como materia prima para formar la atmósfera, e incluso con atención escrupulosa a la purga de la cámara de reacción, persisten algunos gases reactivos residuales tales como oxígeno y nitrógeno. Cualquier gas reactivo presente en el sistema reaccionará con el litio para formar las películas aislantes durante el proceso. Adicionalmente, se cree que la formación de la capa dieléctrica puede comenzar durante la exposición al aire incidente para manejar e instalar la diana y poner en marcha el sistema de bombardeo.

También, se cree que una capa de litio unida metalúrgicamente a la capa de soporte proporciona una trayectoria para la transferencia de calor desde la capa de litio a la capa de soporte que tiene sustancialmente menor resistencia térmica que la que puede conseguirse por contacto de apoyo entre el litio y la capa de soporte. Además, se cree que esta baja resistencia química se mantendrá durante el proceso. Como se usa en esta descripción, la expresión "enlace metalúrgico" significa una interferencia entre capas metálicas en las que las capas metálicas están unidas sustancialmente entre sí y en las que la interfaz está compuesta esencialmente por metales y compuestos intermetálicos. Se cree que la interfaz unida metalúrgicamente no será susceptible a contaminación por oxidación u otras reacciones con contaminantes atmosféricos durante el proceso de bombardeo. Los métodos preferiblemente incluyen adicionalmente la etapa de refrigerar la capa de soporte, refrigerando un contenedor que está en contacto con la capa de soporte, de manera que el calor se conduce continuamente desde la capa de litio hacia la capa de soporte.

Independientemente de los mecanismos de operación, se ha descubierto que los métodos de acuerdo con los aspectos anteriores de la presente invención pueden usarse con resultados sorprendentemente buenos para bombardear litio a velocidades sustanciales.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención se ha descubierto que si la diana se expone a un potencial de "aclaración" incluyendo un potencial de dirección inversa (diana positiva con respecto al contraelectrodo) durante uno o más intervalos en el proceso de bombardeo, los potenciales de bombardeo que de otra manera no se esperaría que funcionaran bien, tales como potencial de bombardeo DC hacia adelante puro o un potencial de bombardeo AC de baja frecuencia, pueden emplearse durante el resto del proceso de bombardeo. El potencial de aclaramiento puede incluir uno o más pulsos periódicos o no periódicos de potencial de dirección inversa intercalado con los pulsos de potencial de dirección hacia adelante, o pueden incluir un potencial convencional periódico alterno. Más preferiblemente, los intervalos durante los que se aplica el potencial de aclaramiento incluyen un primer intervalo antes de la aplicación del propio potencial de bombardeo. La diana debería mantenerse en la atmósfera inerte durante el proceso desde el primer intervalo hasta después terminado el potencial de bombardeo. El proceso típicamente se realiza en una cámara de bombardeo cerrada y la cámara permanece cerrada durante todo el proceso. Cualquier abertura de la cámara u otra exposición de la diana a la atmósfera ambiente deseablemente va seguida de aplicación del potencial de aclaramiento. Aunque la presente invención no está limitada por ninguna teoría de operación, se cree que la aplicación del potencial de inversión durante la puesta en marcha retira contaminantes tales como óxido de litio, dejando una superficie diana muy pura que a su vez facilita el bombardeo al potencial de bombardeo.

Dicho de otra manera, los procesos preferidos de acuerdo con este aspecto de la presente invención incluyen la etapa de aplicar el potencial de aclaramiento antes de aplicar el potencial de bombardeo, y después aplicar el potencial de bombardeo mientras que se mantiene la diana en la atmósfera inerte. La superficie expuesta de la diana se limpia entonces por bombardeo durante la aplicación del potencial de limpieza y esta limpieza puede continuar durante la aplicación inicial del potencial de bombardeo. La capacidad para empezar con una diana metálica de litio que tiene una superficie contaminada sobre la diana ofrece considerables ventajas en el diseño del proceso. De esta manera, se requeriría un cuidado considerable para instalar una diana de litio en una cámara de bombardeo sin contaminar de alguna manera su superficie, incluso por exposición momentánea al aire ambiente. De acuerdo con este aspecto de la invención, cantidades razonables de dicha contaminación pueden acomodarse sin alterar el proceso de bombardeo.

La aplicación del potencial de aclaramiento durante intervalos adicionales, separados por periodos de potencial de bombardeo, facilita adicionalmente el proceso. Aunque la presente invención actualmente no está limitada por ninguna teoría de operación, se cree que el potencial de aclaramiento contrarresta la tendencia de la diana de metal litio a formar una capa dieléctrica sobre su superficie expuesta durante el proceso de bombardeo. De esta manera, se cree que la capa dieléctrica se forma incluso en presencia de una atmósfera sustancialmente inerte como se usa en un proceso industrial debido a la presencia inevitable de pequeñas cantidades de gases contaminantes tales como oxígeno y/o nitrógeno, y debido a la alta reactividad del litio. Durante el proceso de bombardeo, y particularmente en un proceso de bombardeo DC, se cree que la capa dieléctrica a su vez acumula una carga positiva en el lado orientado al plasma, que a su vez puede conducir a la formación de un arco eléctrico con la diana cargada negativamente si la capa dieléctrica se rompe. Se cree que el potencial de aclaramiento actúa para disipar la carga positiva. Esto a su vez suprime la formación de arco eléctrico y facilita también la retirada de la capa dieléctrica que suprime adicionalmente la formación de arco eléctrico.

En un proceso particularmente preferido de acuerdo con este aspecto de la invención, la diana se expone a un potencial alterno tal como el potencial inverso analizado anteriormente, durante el comienzo del proceso de bombardeo, y pueden emplearse potenciales DC durante el resto del proceso de bombardeo. La diana se mantiene en la atmósfera inerte desde antes de la terminación del potencial alterno hasta después de la terminación del potencial DC. Dicho de otra manera, si el proceso de bombardeo se inicia usando el potencial alterno, puede continuar a una velocidad razonable usando un potencial directo. El proceso típicamente se realiza en una cámara de bombardeo cerrada y la cámara permanece cerrada durante todo el proceso. Cualquier abertura de la cámara u otra exposición de la diana a la atmósfera ambiente deseablemente va seguida de aplicación del potencial de inversión (AC). Aunque la presente invención no se limita a ninguna teoría de operación, se cree que la aplicación del potencial de inversión durante la puesta en marcha retira contaminantes, dejando una superficie de diana muy pura que a su vez permite el bombardeo DC en condiciones razonables.

Los procesos preferidos de acuerdo con estos aspectos de la invención proporcionan la capacidad para depositar litio uniformemente sobre grandes sustratos. Aunque el bombardeo DC puede emplearse como se ha analizado anteriormente, se prefiere aplicar un potencial inverso incluyendo periodos de polaridad inversa, durante todo el proceso de bombardeo. Cuando el sustrato incluye un material intercalable con litio como se analiza a continuación, se ha descubierto que el potencial de inversión promueve más rápidamente la transferencia del litio al sustrato. Las razones para este fenómeno no se entienden bien. De nuevo la presente invención no se limita a ninguna teoría de operación. Sin embargo, se cree que la aplicación de un potencial alterno a la diana y al contraelectrodo puede dar como resultado también la aplicación de un potencial alterno sobre el sustrato, y que este potencial puede facilitar el intercalado del litio en el sustrato.

El potencial inverso puede ser un potencial alterno, simétrico, sinusoidal o también puede tener otras formas tales como un potencial asimétrico, por pulsos, que la diana de bombardeo es negativa con respecto al contraelectrodo durante la mayor parte del ciclo y positiva durante la menor parte del ciclo. El potencial más preferiblemente tiene una frecuencia de inversión entre aproximadamente 10 kHz y aproximadamente 100 kHz.

El contraelectrodo puede incluir también una segunda diana que lleva litio, en cuyo caso la segunda diana se bombardea durante una fase del potencial de inversión. El sustrato puede incluir un material que puede intercalarse con litio en una superficie expuesta, y el litio expulsado de la diana se intercala deseablemente en este material intercalable con litio. El material intercalable con litio puede ser un calcogenuro metálico tal como un óxido de volframio o vanadio. El material intercalable con litio puede ser un material electrocrómico. El proceso es particularmente útil en el tratamiento de sustratos relativamente grandes. Más preferiblemente, el sustrato se mueve en una dirección preseleccionada de movimiento durante la etapa de aplicación de potencial de manera que nuevas regiones del sustrato se exponen continuamente al litio expulsado. El sustrato puede ser un artículo relativamente grande tal como una hoja o cristal de vidrio de ventana. El sustrato puede tener dimensiones transversales a la dirección de movimiento de al menos aproximadamente 0,2 m y deseablemente de aproximadamente 0, 2 m a aproximadamente 1,5 m. Pueden emplearse sustratos incluso más grandes. La diana puede incorporar una pluralidad de elementos diana, cada uno de manera que el elemento diana tenga una parte de superficie expuesta. Estos elementos diana múltiples pueden retenerse sobre un único contenedor de la diana. Más deseablemente, cada elemento diana incluye una capa superior de litio metálico que define la superficie expuesta y una capa de soporte metálico, estando la capa superior unida metalúrgicamente a la capa de soporte.

Otros aspectos de la presente invención proporcionan elementos diana de bombardeo como se dan la reivindicación 39. Cada uno de dichos elementos diana de bombardeo incluye una capa de soporte metálico como se ha analizado anteriormente junto con una capa de litio metálico que recubre una superficie frontal de la capa de soporte y unida metalúrgicamente a dicha capa de soporte. La capa de soporte deseablemente está formada a partir de un metal que no tiende a formar aleaciones con litio rápidamente a temperatura elevada. Deseablemente, el metal de la capa de soporte se selecciona entre el grupo compuesto por cobre, aleaciones basadas en cobre, cobre plateado con níquel y acero inoxidable. El indio deseablemente está presente como un recubrimiento fino o capa interfacial entre la capa superior de litio y la capa de soporte metálico, de manera que la capa de litio está unida a la capa de soporte mediante la interfaz de indio. Las dianas de bombardeo de acuerdo con este aspecto de la presente invención pueden utilizarse en procesos como los mencionados anteriormente. Se cree que el enlace metalúrgico entre la capa superior de litio y la capa de soporte potencia materialmente la transferencia de calor desde la capa de litio hasta la capa de soporte y a los otros componentes del aparato. Esto, a su vez, evita la fusión del litio incluso a niveles de potencia de bombardeo sustanciales.

Otros aspectos de la presente invención proporcionan métodos de preparación de dianas de bombardeo. Los métodos de acuerdo con este aspecto de la presente invención incluyen deseablemente las etapas de proporcionar una capa de soporte metálico, aplicar litio fundido a una superficie frontal de la capa de soporte y refrigerar el litio fundido para solidificar de esta manera el litio y formar una capa de litio unido metalúrgicamente a la capa de soporte. Más preferiblemente la capa de soporte incluye, en su superficie frontal, un metal seleccionado entre el grupo compuesto por cobre y aleaciones a base de cobre. La etapa de aplicar hierro fundido puede incluir la etapa de yuxtaponer un litio metálico sólido, preferiblemente en forma de una lámina de litio metálico, con la capa de soporte de manera que el litio sólido cubre la superficie superior y se funde con el litio sólido.

Más preferiblemente, el litio fundido se lleva a una temperatura elevada por encima de su punto de fusión deseablemente a al menos aproximadamente 230ºC, y más preferiblemente de aproximadamente 240 a aproximadamente 280ºC, y se mantiene a esta temperatura elevada durante al menos aproximadamente 20 minutos mientras que está en contacto con la capa de soporte. Pueden usarse también temperaturas aún más altas, y tiempos de mantenimiento mayores. Dicha temperatura elevada y tiempo de humectación prolongado facilita en gran medida el humedecimiento de la capa de soporte por el litio y la formación de un buen enlace metalúrgico entre el litio y la capa de soporte. Pueden usarse temperaturas menores, típicamente de aproximadamente 190ºC si la capa de soporte se limpia minuciosamente antes de la aplicación de litio. La etapa de proporcionar una capa de soporte metálico puede incluir adicionalmente la etapa de proporcionar un recubrimiento de indio sobre la superficie frontal de la capa de soporte. La capa de indio promueve también el humedecimiento. La etapa de fusión del litio sólido puede realizarse aplicando calor a la capa de soporte de manera que el calor se transfiere a través de la capa de soporte al litio sólido. Como se analiza adicionalmente a continuación, estas disposiciones preferidas proporcionan la aplicación sustancialmente uniforme de litio y la fusión sustancialmente uniforme del litio en toda la extensión de la superficie frontal. La capa de soporte puede tener una depresión en su superficie superior y un reborde que rodea la depresión. La etapa de aplicar litio fundido puede realizarse de manera que el litio fundido llena completamente la depresión que cubre el reborde. Este método preferido proporciona una porción relativamente gruesa de la capa de litio en la depresión y proporciona aún una porción fina de la capa en el reborde. La parte fina puede retenerse en el borde externo del reborde por tensión superficial. Esto proporciona el cubrimiento completo de la superficie diana de la capa de soporte. La operación de bombardeo deseablemente se realiza de manera que el litio se bombardea principalmente desde la parte gruesa de la capa alineando la parte gruesa de la capa con el campo magnético de un contenedor de la diana de tipo magnetrón. De esta manera, la diana tiene una vida de servicio prolongada.

Estos y otros objetos, características y ventajas de la presente invención resultarán más evidentes a partir de la descripción detallada de las realizaciones preferidas mostrada a continuación, tomada junto con los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista en perspectiva esquemática que representa un aparato de acuerdo con una realización de la invención, con partes que se han retirado para aclarar la ilustración.

La Figura 2 es una vista de sección fragmentada esquemática tomada a lo largo de las líneas 2-2 en la Figura 1.

La Figura 3 es una vista en planta esquemática tomada a lo largo de las líneas 3-3 en la Figura 2.

La Figura 4 es un gráfico de ciertos resultados experimentales.

La Figura 5 es una vista en perspectiva esquemática que describe un componente de acuerdo con otra realización de la invención.

Las Figuras 6 y 7 son vistas en perspectiva esquemáticas que representan partes del aparato de acuerdo con otras realizaciones de la invención.

La Figura 8 es un gráfico que representa otros resultados experimentales.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

El aparato utilizado en un proceso de la presente invención incluye una cámara de proceso 10 con paredes metálicas eléctricamente conectadas a tierra que tiene un extremo superior 12 y un extremo inferior 14. La cámara de proceso está equipada con cierres herméticos al aire u otros dispositivos (no mostrados) para permitir el suministro de artículos a tratar a la cámara a través del extremo superior y permitir la extracción de los artículos tratados en el extremo inferior 14. La cámara está equipada con sistema de transporte de sustrato representado esquemáticamente por un rodillo de suministro 16 adaptado para suministrar piezas de trabajo de tipo lámina plana desde el extremo superior al extremo inferior. El transportador de sustrato 16 y por lo tanto los sustratos tratados por los enfoques preferiblemente se aíslan eléctricamente de la pared de la cámara 10 y de esta manera se aíslan del potencial de tierra. La cámara está conectada también a un aparato de control atmosférico convencional 18 adaptado para llenar el espacio dentro de la cámara 10 con gas inerte a una presión subatmosférica baja. El aparato de control atmosférico puede incorporar elementos convencionales tales como cilindros de suministro de gas, reguladores de presión, bombas de vacío y similares. El aparato incluye adicionalmente un contenedor de elemento diana 20. El contenedor de la diana incluye una placa contenedora generalmente rectangular 21 de aproximadamente 40 cm de longitud y aproximadamente 13 cm de anchura. La placa contenedora rectangular está dispuesta dentro de la cámara 10 y se extiende transversalmente en la dirección de arriba abajo de la cámara. El contenedor de la diana incluye dispositivos de unión, representados simbólicamente por los pernos 24 que se extienden a través de la placa contenedora para asegurar una placa base 22 a la placa contenedora. La placa base 22 está provista con canales de fluido de refrigeración 26, que a su vez están conectados a una unidad de suministro de refrigerante 28 (Figura 1). La unidad de suministro de refrigerante está adaptada para hacer circular un líquido a través de los canales de refrigerante 26 y para mantener dicho líquido a una temperatura controlada, controlando de esta manera la temperatura de la placa base 22. La placa base 22 tiene una superficie frontal 30 orientada lejos de la pared de la cámara. El contenedor de la diana 20 incluye un equipo de magnetrón convencional 32 adaptado para proyectar flujo magnético a través de la cara frontal 30 de la placa base, y proporcionar dicho flujo magnético sobre una zona predeterminada de la cara frontal. Esta zona 34, indicada por líneas discontinuas en la Figura 3 generalmente tiene la forma de un bucle ovalado o "pista electrónica" y está orientado con su dimensión mayor transversal a la dirección de arriba abajo de la cámara. La placa contenedora 21 está conectada eléctricamente a un conductor 36, que a su vez está asilado eléctricamente de la carcasa 10. El conductor 36 está conectado a un lado de la fuente de energía AC 38. El lado opuesto de la fuente de energía está conectado a tierra 40 y a la pared metálica 10 de la cámara.

Un elemento diana de bombardeo 44 de acuerdo con una realización de la invención incluye una capa de soporte 46 que tiene una superficie frontal 48 y una superficie trasera 50. La capa de soporte 46 incluye un metal en su superficie frontal 48. Este metal debe tener una buena conductividad térmica, aunque no debería tender a difundirse rápidamente en litio para contaminar el litio que está lejos de la capa de soporte con el metal de la capa soporte cuando la capa de soporte se mantiene en contacto con litio a elevadas temperaturas. El metal deseablemente se selecciona entre el grupo compuesto por acero inoxidable, cobre y aleaciones basadas en cobre. Como se usa en esta descripción "aleación basada en cobre" significa una aleación que incluye más del 50% de cobre. Se prefiere el cobre sustancialmente puro. La capa de soporte 46 deseablemente es enteramente metálica. Preferiblemente, la capa de soporte 46 es de una composición uniforme en todo su espesor, desde su superficie 48 a su superficie trasera 50. Sin embargo, pueden usarse otras disposiciones. Por ejemplo, la capa de soporte puede incluir metales de otras composiciones en localizaciones lejanas de la superficie frontal. La capa de soporte 46 tiene un recubrimiento fino 54 de indio sobre su superficie frontal 48. El recubrimiento 54 es sustancialmente continuo sobre toda la superficie frontal 48. Cada elemento diana 44 incluye también una capa frontal 56 de litio metálico que cubre la superficie frontal de la capa de soporte y de esta manera cubre el recubrimiento de indio 54. Como se usa en esta descripción, la expresión "litio metálico" se refiere a composiciones esencialmente de metales en los que el litio es el metal predominante, siendo más del 75% de los metales en la composición y más preferiblemente siendo aproximadamente el 100% de la composición. El litio esencialmente puro es la forma más preferida de litio metálico aunque pueden emplearse aleaciones de litio con otros metales. La capa frontal 56 está unida metalúrgicamente a la capa de soporte mediante el recubrimiento de indio. El recubrimiento de indio incluye deseablemente únicamente la cantidad mínima de indio requerida para formar una capa continua sobre la superficie. De esta manera, la capa de indio deseablemente es únicamente de unos pocos micrómetros de espesor. Esta capa es esencialmente visible en la estructura; existe como una capa de concentración de indio relativamente alta en la interfaz entre el litio metálico de la capa frontal y el metal de la capa de soporte. Preferiblemente, la capa frontal de litio antes de usar el elemento diana está entre aproximadamente 1 mm y aproximadamente 10 mm de espesor.

Cada elemento de la diana de bombardeo 44 puede fabricarse limpiando en primer lugar la capa de soporte 46 y atacándola con un baño de ácido, preferiblemente ácido clorhídrico. Después de la retirada del residuo ácido mediante una enjuague con agua destilada, la capa de soporte se transfiere a la cámara de trabajo cerrada tal como una caja de manipulación con guantes mantenida en una atmósfera seca sustancialmente inerte tal como argón sin oxígeno esencialmente seco. Para asegurar la limpieza, la atmósfera en la cámara se purifica fundiendo una masa de restos de litio dentro de la caja de manipulación con guantes antes de limpiar la diana. Los restos de litio fundidos reaccionan con o "captan" cualquier gas contaminante de la atmósfera de la cámara. Los restos de litio fundido pueden mantenerse en la cámara de trabajo durante el proceso de fabricación de la diana. La capa de soporte se pone sobre un calentador tal como una placa caliente de laboratorio, con la superficie frontal 48 orientada hacia arriba. La superficie frontal debería estar a nivel, es decir, tan cerca de una superficie horizontal verdadera como sea posible. El calentador funciona para suministrar calor a la superficie trasera 50 y de esta manera transferir calor a través de la capa de soporte. Aunque la capa de soporte se calienta, un recubrimiento final de indio se aplica depositando una pequeña cantidad de indio sobre la superficie frontal. El indio tiende a fluir y humedecer la superficie frontal. Esta acción puede facilitarse por agitado mecánico del litio con escobillas de acero inoxidable. La cantidad de indio utilizada necesita ser únicamente suficiente para humedecer totalmente la superficie central y formar una película sustancialmente continua sobre toda la superficie frontal.

Después de la aplicación del indio, se aplica una placa de litio fundido. El litio fundido puede aplicarse depositando litio sólido sobre la superficie frontal. Pueden aplicarse piezas individuales de litio en localizaciones espaciadas sobre la superficie frontal. Preferiblemente, sin embargo, se aplica litio sólido como una lámina de espesor sustancialmente uniforme que cubre sustancialmente toda la superficie frontal de la capa de soporte. La temperatura de la capa de soporte debería mantenerse tan uniforme como sea posible durante la etapa de calentamiento. Cuando la temperatura de la capa de soporte alcanza aproximadamente 180ºC el litio sólido se funde y forma una capa de litio fundido sobre la superficie frontal. Durante este proceso, una pared o dique sustancialmente inerte, tal como una lámina de acero inoxidable puede mantenerse alrededor de los bordes de la superficie frontal para confinar el litio fundido. Como alternativa, la tensión superficial del litio fundido puede usarse para retener la capa de litio fundido sobre la capa de soporte. Después de la fusión del litio y del humedecimiento de la superficie recubierta con indio mediante litio fundido, el ensamblaje se deja enfriar en la atmósfera seca inerte. Después de enfriar, la diana acabada conservada en una atmósfera inerte, por ejemplo envasándola en un recipiente sellado con gas inerte seco.

En un proceso alternativo, se omite el recubrimiento de indio y el calentamiento de la capa de soporte y el litio fundido continua después de que la capa de litio se haya fundido completamente de manera que el litio fundido alcanza una temperatura sustancialmente por encima de su temperatura de fusión (liquidus) mientras que está en contacto con la capa de soporte. Preferiblemente, el litio fundido y la capa de soporte en contacto con el mismo se calienta a una temperatura elevada de al menos aproximadamente 230ºC y más preferiblemente de aproximadamente 240ºC a aproximadamente 280ºC, y se mantiene a esta temperatura durante al menos aproximadamente 10 minutos y más preferiblemente al menos 20 minutos. Dicho tratamiento de temperatura elevada promueve el humedecimiento y formación de un enlace metalúrgico entre el litio y la capa de soporte. La capa de indio puede usarse también con el tratamiento a temperatura elevada.

La diana de bombardeo se asegura a la placa base 22 mediante una capa de adhesivo térmicamente conductor, tal como una capa de epoxi 58 cargada con plata entre la superficie trasera 50 de la capa de soporte diana y la superficie central 30 de la placa base. La epoxi térmicamente conductora puede ser una epoxi cargada con plata. Preferiblemente la epoxi es capaz de soportar temperaturas de hasta aproximadamente 180ºC y deseablemente puede soportar temperaturas aún mayores. La capa 58 debe ser tan fina como sea posible aunque debe ser sustancialmente continua sobre las superficies de conexión de las partes para proporcionar la mejor transferencia de calor posible.

Como se observa mejor en la Figura 3, una pluralidad de elementos diana generalmente rectangulares 44 se aseguran a la placa base 22 en disposición de fin a fin, de manera que los elementos diana cubren juntos la zona del campo magnético 34 del contenedor de la diana 20. De esta manera los múltiples elementos diana forman una serie de elementos diana que se extiende transversal a la dirección de arriba abajo de la cámara 10.

En un proceso de bombardeo de acuerdo con una realización de la invención, los elementos diana como se ha analizado anteriormente se aseguran sobre un contenedor de la diana 20. Un sustrato 60 tal como una placa o lámina de vidrio con una capa 62 de una material electrocrómico intercalable con líquido se hace avanzar a través de la cámara en una dirección de arriba a abajo mediante el dispositivo de transporte 16. Como se usa en esta descripción, la expresión "material electrocrómico" se refiere a un material o combinación de materiales que puede usarse solo o en combinación con otros materiales para proporcionar un efecto electrocrómico. La capa 62 está orientada hacia el líquido metálico de las capas de los elementos diana 44. El sustrato se mueve deseablemente a una velocidad de aproximadamente 10-20 cm/minuto, aunque puede emplearse cualquier velocidad de movimiento dependiendo de la cantidad del líquido a depositar sobre el sustrato. La superficie del sustrato a tratar puede estar a cualquier distancia conveniente de las superficies expuestas de los elementos diana, por ejemplo a aproximadamente 7-8 cm. Cada parte del sustrato pasa delante de un elemento diana 44. La unidad de control atmosférico 18 está accionada para mantener una atmósfera de argón seco sustancialmente puro a una presión entre aproximadamente 1 y aproximadamente 100 miliTorr, y más preferiblemente a aproximadamente 10 miliTorr.

La unidad de energía AC 38 se acciona para imponer un potencial alterno sobre los plomos 36, y de esta manera sobre las placas de contenedoras 21, placas bases 22 y elementos diana 44. El potencial alterno tiene una frecuencia de aproximadamente 120 kHz, más preferiblemente de aproximadamente 10 kHz a aproximadamente 100 kHz y aún más preferiblemente de aproximadamente 10 kHz a aproximadamente 40 kHz. La fuente de energía se regula para aplicar un nivel de energía sustancialmente constante. Preferiblemente, el nivel de energía se regula para que sea entre aproximadamente 0,2 y aproximadamente 7 vatios por cm^{2} y preferiblemente aproximadamente 0,2 a aproximadamente 3,5 vatios por cm^{2} de superficie frontal del elemento diana. Otra medida de densidad de energía en el proceso es la energía por unidad de longitud de la región de bucle o pista electrónica 34. Usando esta medida, la energía aplicada debería estar entre aproximadamente entre 0,15 y aproximadamente 4 vatios por milímetro de longitud de bucle y preferiblemente aproximadamente entre 0,15 y aproximadamente 2,5 vatios por milímetro. La energía aplicada convierte el gas argón en las proximidades de los elementos diana en un plasma. El campo magnético proporcionado por los elementos magnéticos 32 potencia la formación del plasma en las proximidades de los elementos diana. De esta manera, el gas en la cámara lejos de los elementos diana permanece no ionizado en su mayor parte.

Durante cada ciclo del potencial aplicado los ensamblajes de electrodo, incluyendo placas bases 22 van a un potencial eléctrico negativo con respecto a tierra. Durante esta fase del ciclo, los iones de argón cargados positivamente del plasma se aceleran hacia el elemento diana e impactan sobre la superficie de la capa de litio, desalojando de esta manera los átomos de litio. Los átomos de litio desalojados pasan al sustrato y se intercalan con la capa intercalable con litio 62.

Si los elementos diana se han expuesto al aire ambiente u otros gases reactivos durante la instalación y puesta en marcha, la tensión desarrollada a través de la fuente de energía AC 38 en el inicio del proceso será relativamente alta. Se cree que esta alta tensión está provocada por contaminantes tales como óxidos, nitruros o hidruros formados por reacción del litio con la atmósfera ambiente. Estos contaminantes pueden retirarse por bombardeo continuado en la atmósfera de argón. Incluso con una cantidad sustancial de contaminación, que puede ser el resultado de la exposición durante todo un día de las superficies diana al aire ambiente, la operación de bombardeo puede realizarse sin formación de arco eléctrico apreciable o destrucción de los elementos diana. Durante este bombardeo inicial, no se retira esencialmente nada de litio de la diana, sin embargo, continuando la operación de este modo, los contaminantes se retiran y la tensión cae a su valor normal en estado estacionario, tras lo cual una transferencia de litio desde los elementos diana continúa a la velocidad normal para una diana no contaminada. La capacidad del proceso para soportar contaminación de las superficies diana de bombardeo de litio es particularmente importante en el funcionamiento industrial ya que permite procedimientos razonables de manejo y de mantenimiento de equipo.

Durante el proceso, una parte sustancial de la energía aplicada por la unidad 38 que se disipa como calor se aplica a las placas de litio en los elementos diana. El enlace metalúrgico en la interfaz entre cada capa de litio y la capa de sustrato de soporte 46 permite una buena conducción del calor desde la capa de litio a la capa de soporte. El calor se retira de la capa de soporte mediante la capa de epoxi cargada con plata 58 y la placa base 22 a los canales de refrigeración 26 y de esta manera al refrigerante que circula en la unidad de suministro 28.

Numerosas variaciones y combinaciones de las características descritas anteriormente pueden utilizarse sin alejarse de la presente invención. Por ejemplo, el número de elementos diana y el tamaño de cada elemento diana puede variarse según se desee para proporcionar un recubrimiento por bombardeo de esencialmente cualquier tamaño de sustrato. También, no es esencial mover el sustrato durante el proceso de bombardeo si todo el sustrato puede acomodarse en las proximidades de la superficie diana de bombardeo, o si se mueve la propia diana. Pueden emplearse gases inertes distintos de argón. Por ejemplo, puede usarse helio. El helio tiene una masa atómica próxima a la del litio. La similitud de masa atómica promueve el bombardeo eficaz. Pueden tratarse otros sustratos distintos de los materiales electrocrómicos. También, puede usarse esencialmente cualquier dispositivo de sujeción mecánico para asegurar la placa base 22 al contenedor del electrodo. De esta manera, otros medios tales como fijaciones, piezas de interbloqueo o pernos pueden usarse para asegurar la placa base y de esta manera el elemento diana al ensamblaje de electrodo del aparato. Típicamente, la configuración de estos elementos se ajusta mediante la configuración del propio contenedor del electrodo.

Un elemento diana de bombardeo 144 de acuerdo con otra realización de la invención (Figura 5) incluye una capa de soporte 146. La capa de soporte tiene una superficie 148 con una depresión 147 y un reborde 149 que rodea la depresión y que define los bordes de la superficie superior. Una capa superior 156 de litio metálico cubre la capa de soporte. La capa superior cubre toda la superficie superior de la capa de soporte, incluyendo la depresión 147 y el reborde 149. La superficie superior de la capa superior es sustancialmente plana o está ligeramente abombada hacia arriba en el centro. La capa superior incluye, por lo tanto, una parte relativamente gruesa 155 que cubre la depresión 147 y una parte relativamente fina que cubre el reborde 149.

Un elemento diana de acuerdo con esta realización de la invención puede prepararse aplicando litio fundido a la superficie superior de la capa de soporte y agitando el litio usando escobillas de acero inoxidable para pulverizar el litio sobre toda la superficie. El humedecimiento de cobre puro, mediante litio, sin una capa de indio, puede promoverse mediante dicha agitación y calentando el ensamblaje bastante por encima del punto de fusión del litio. De esta manera, cuando no se usa una capa de indio, el ensamblaje se calienta deseablemente a aproximadamente 240-280ºC, más preferiblemente a aproximadamente 260ºC, para promover el humedecimiento. El litio fundido se confina eficazmente por tensión superficial en los bordes externos del reborde 149. Como sólo una capa fina de litio está presente en el reborde, la presión ejercida por el litio fundido es mínima y se contrarresta eficazmente por la tensión superficial. Normalmente no hay necesidad de diques externos o barreras en los bordes.

Durante el uso, la diana 144 se sujeta a una placa base 122 que a su vez está asegurada a un contenedor de la diana 121. El contenedor 121 incluyen elementos magnéticos 132 similares a los analizados anteriormente, que proporcionan un campo magnético en una región de campo magnético 134. La diana 144 estaba asegurada al contenedor 121 de manera que la depresión 147 y la porción gruesa 155 de la capa superior están alineadas con la región de campo magnético 134. La intensidad del plasma y, por lo tanto, la velocidad de bombardeo, son a una velocidad mucho mayor en la región del campo magnético que en otras áreas. Por lo tanto, el litio se bombardeará principalmente desde la porción gruesa de la capa superior. La porción gruesa permite el uso prolongado de la diana.

Como se muestra en la Figura 6, dos dianas que llevan litio 244 y 245 pueden conectarse a lados opuestos de un suministro de energía AC 238. Estas dianas se disponen dentro de la cámara del aparato de bombardeo como se ha descrito anteriormente. Durante una fase del ciclo de energía AC, la primera diana 244 es negativa con respecto a la segunda diana 245 y, de esta manera, el litio se bombardea desde la primera diana. Durante esta fase, la segunda diana 245 sirve como contraelectrodo. Durante la siguiente fase, la segunda diana 245 es negativa y sirve como fuente de litio bombardeado mientras que la primera diana sirve como contraelectrodo.

Como se muestra en la Figura 7, pueden usarse los contraelectrodos 345 formados por separado de la cámara de bombardeo. Estos contraelectrodos pueden formarse a partir de materiales resistentes al bombardeo relativamente inertes tales como acero inoxidable. Los contraelectrodos pueden disponerse dentro de la cámara adyacente a la diana que lleva litio 344. La localización de los contraelectrodos puede ajustarse para una velocidad de bombardeo óptimo y uniformidad. Los contraelectrodos pueden conectarse a un lado del suministro de energía 338 y conectarse mediante una alta impedancia 339, deseablemente aproximadamente 500 ohmios o más, a tierra. El otro lado del lado de suministro de energía 338 está conectado a la diana mientras que la pared de la cámara está conectada a tierra.

Las realizaciones preferidas analizadas anteriormente utilizan potencial inverso o alterno (AC) en todo el proceso de bombardeo. En realizaciones adicionales de la invención, el potencial de inversión se aplica como potencial de aclaramiento durante el primer intervalo en el comienzo del proceso, seguido de un potencial de bombardeo en forma de potencial directo (DC) en el que la diana es negativa y el contraelectrodo es positivo. Deseablemente, la diana permanece dentro del entorno protegido de la cámara de bombardeo cerrada desde el comienzo del primer intervalo o potencial AC hasta el final del potencial DC o de bombardeo. El potencial DC puede comenzarse antes de la terminación del potencial AC, tras dicha terminación o después de dicha terminación. Sin embargo, cualquier tiempo de parada o sin potencial entre la terminación del aclaramiento o potencial AC y el comienzo del potencial DC o de bombardeo debe ser breve, deseablemente menor de un día y más preferiblemente menor de una hora. Si la cámara se abre y la diana se expone al aire ambiente durante cualquier tiempo apreciable, el potencial AC debería repetirse. En esta disposición se prefiere usar potenciales AC en los intervalos de frecuencia analizados anteriormente. Sin embargo, si el potencial AC se usa únicamente para el inicio y el potencial se cambia a DC antes de que los sustratos utilizables se procesen, entonces la uniformidad del proceso durante la parte AC de la operación será menos crítica. En este caso, el potencial de inversión puede ser un potencial de radiofrecuencia sin conferir uniformidad al proceso. Este enfoque es menos preferido debido a los otros inconvenientes asociados con el aparato RF.

El potencial de inversión empleado como potencial de aclaramiento no está limitado a un potencial alterno simétrico de frecuencia fija convencional tal como un AC sinusoidal convencional. Simplemente a modo de ejemplo, el potencial de aclaramiento puede incluir uno o más pulsos de potencial de dirección inversa (diana positiva con respecto al contraelectrodo) interpuesto con una serie de pulsos de potencial hacia delante durante cada uno de dichos intervalos. El potencial inverso aplicado durante cada pulso de potencial en dirección inversa puede ser de la misma magnitud que el potencial hacia delante empleado durante el bombardeo preferiblemente de una magnitud menor. Por ejemplo cuando un potencial DC hacia delante de aproximadamente 200 voltios se usa para el bombardeo, el potencial en la dirección inversa en las intervalos de aclaramiento puede ser de aproximadamente 10 a aproximadamente 200 voltios. También, el pulso en la dirección inversa puede ser de longitud igual, mayor o preferiblemente menor que los pulsos de potencial hacia delante intercalados con el mismo. Por ejemplo, cada intervalo de potencial de aclaramiento puede incluir pulsos de potencial inverso entre aproximadamente 1 \mus y a aproximadamente 10 \mus de longitud intercalados con pulsos de potencial hacia delante entre aproximadamente 10 \mus y aproximadamente 100 \mus de
duración.

El potencial de bombardeo tampoco está limitado a un potencial directo. Por ejemplo, el potencial de bombardeo puede ser un potencial alterno que tenga una primera frecuencia, mientras que el potencial de aclaramiento puede ser un potencial alterno que tenga una segunda frecuencia mayor.

Pueden utilizarse estas y otras combinaciones de las características descritas anteriormente, aunque la descripción anterior de las realizaciones preferidas debe tomarse a modo de ilustración en lugar de a modo de limitación de la invención como se define mediante las reivindicaciones.

Ciertos aspectos de la invención se ilustran adicionalmente mediante los siguientes ejemplos no limitantes:

Ejemplo 1

Un elemento diana generalmente rectangular como se ha descrito anteriormente, con una superficie de litio de aproximadamente 38 cm de longitud y 12 cm de anchura se fabrica vertiendo litio sobre una capa de soporte de cobre dura sin oxígeno de aproximadamente 3,2 mm de espesor. La capa de litio es de aproximadamente 5 mm de espesor. La capa de soporte se asegura a la placa de revestimiento de un ensamblaje de cátodo de bombardeo MRC (Materials Research Corporation) 903 usando una epoxi cargada con plata. La epoxi se cura por cocido a aproximadamente 60ºC durante tres horas y el ensamblaje se almacena después durante una noche a temperatura ambiente. El ensamblaje se mantiene en una atmósfera de argón durante el curado con epoxi durante el almacenamiento hasta su
uso.

Los sustratos se fabrican proporcionando láminas de vidrio con una capa fina transparente de un óxido eléctricamente conductor y después bombardeando volframio sobre la capa de óxido de la lámina en una atmósfera oxidante para formar una capa de WO_{3}. Los sustratos preparados usando una corriente de bombardeo de volframio de 8 amperios se denominan "WO_{3} de 8 amp" mientras que otros sustratos, preparados usando una corriente de bombardeo de volframio de 9 amperios se denominan "WO_{3} de 9 amp". Las muestras de WO_{3} de 9 amp tienen una capa más gruesa de WO_{3} sobre el vidrio. Los sustratos se recubren haciéndolos pasar hacia atrás y hacia delante repetidamente bajo la diana de bombardeo de litio mientras que se bombardea litio desde la diana. Durante esta operación, la dirección longitudinal de la diana de bombardeo se mantiene transversal a la dirección de movimiento del sustrato. El sustrato se mueve a una velocidad de aproximadamente 15 cm/minuto. Se aplica un potencial de bombardeo a
40 kHz.

La capa de WO_{3} en el sustrato se hace más oscura según se va intercalando litio en la misma. Por consiguiente, se mide la transmisión de la luz a través del sustrato y el cambio en la transmisión de la luz se usa como medida de la cantidad de litio bombardeado sobre el sustrato. Los resultados se muestran en la Figura 4. El proceso funciona de forma estable a niveles de energía de hasta 550 vatios.

Para propósitos de comparación, se usa el mismo aparato para bombardear carbonato de litio (Li_{2}CO_{3}) usando energía de radiofrecuencia. Estos resultados se indican también en la Figura 4 mediante la curva indicada como "dTLI_{2}CO_{3} 700 vatios".

Los datos mostrados en la Figura 4 indican que el bombardeo desde una diana de litio mecánica con 250 vatios de energía de bombardeo transfiere suficiente litio para provocar un cambio del 65% en la transmisión de la luz a través de una capa de WO_{3} de 8 amp en tres pasadas del sustrato bajo la diana (curva 100). En contraste, usando 700 vatios aplicando energía RF con una diana de bombardeo de Li_{2}CO_{3}, una capa similar de WO_{3} de 8 amp, requiere aproximadamente 13-14 pasadas para alcanzar el mismo nivel de transmisión de luz y por lo tanto el mismo nivel de litiación (curva 102).

Ejemplo 2

Usando procedimientos similares a los del Ejemplo 1, una serie de ensayos usando potenciales AC y DC se preparan con una única diana en una única cámara. La diana permanece en la cámara y la cámara se mantiene bajo la atmósfera inerte desde el principio de la primera ejecución hasta el final de la última ejecución. De nuevo, la transferencia de litio en las láminas de vidrio se mide por el porcentaje de transmisión de luz (% T, Figura 8) después de la exposición. Los menores valores de porcentaje T indican más litiación. El gráfico de la Figura 8 muestra los resultados para las diversas ejecuciones en el orden en el que se realizaron las ejecuciones viéndose las últimas ejecuciones en el lado derecho del dibujo. Los valores de %T para ejecuciones con potencial AC se muestran a una distancia por debajo del eje 400 en la Figura 8, mientras que los valores para las ejecuciones con potencial DC se muestran por encima del eje. En ambos casos, los puntos más cercanos al eje 400 representan mayores grados de litiación. La primera ejecución 402 después de cerrar la cámara se prepara usando potencial AC. Ejecuciones posteriores demuestran que aunque se consigue un grado razonable de litiación con las ejecuciones DC, las ejecuciones AC producen un mayor grado de litiación.

Claims

1. Un método de bombardear litio que comprende las etapas de:

(a) proporcionar una diana que incluye una capa superior de litio metálico que define dicha superficie expuesta y una capa de bombardeo metálico, un contraelectrodo y un sustrato.

(b) mantener la diana, contraelectrodo y sustrato en una atmósfera sustancialmente inerte a presión subatmosférica; y mientras se mantiene la diana en dicha atmósfera sustancialmente inerte;

(c) aplicar un potencial de bombardeo entre dicho contraelectrodo y dicha diana, incluyendo potencial de bombardeo, un potencial alterno o un potencial continuo en una dirección hacia delante de manera que dicha diana es negativa con respecto a dicho contraelectrodo, realizándose dicha etapa de aplicar un potencial de pulverización para mantener un plasma adyacente a dicha diana y el litio mecánico de bombardeo desde dicha diana bajo la influencia de dicho potencial de bombardeo; y

(d) durante uno o más intervalos antes de la terminación de dicho potencial de bombardeo, aplicando potencial de aclaramiento entre dicho contraelectrodo y dicha diana, dicho potencial de aclaramiento diferente de dicho potencial y de bombardeo incluyendo un potencial inverso en una dirección inversa opuesta a dicha dirección hacia delante.

2. Un método de bombardeo de litio que comprende las etapas de:

(a) proporcionar una diana que incluye una capa superior de litio metálico que define dicha superficie expuesta y una capa de soporte metálico, un contraelectrodo y un sustrato;

(c) aplicar un potencial de bombardeo entre dicho contraelectrodo y dicha diana, incluyendo dicho potencial de bombardeo un potencial alterno o un potencial continuo en una dirección hacia delante de manera que dicha diana es negativa con respecto a dicho contraelectrodo, realizándose dicha etapa de aplicar un potencial de bombardeo de manera que se mantiene un plasma adyacente de dicha diana y el litio metálico de pulverización desde dicha diana bajo la influencia de dicho potencial de bombardeo; y

(d) limpiar dicha superficie expuesta aplicando un potencial de aclaramiento entre dicho contraelectrodo y dicha diana durante un primer intervalo antes de la aplicación de dicho potencial de bombardeo, siendo dicho potencial de aclaramiento diferente de dicho potencial de bombardeo incluyendo un potencial inverso en una dirección inversa opuesta a dicha dirección hacia delante.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2 que comprende adicionalmente la etapa de aplicar dicho potencial de aclaramiento durante al menos un intervalo adicional después del comienzo de dicha etapa de aplicar dicho potencial de bombardeo.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 o la reivindicación 3 en el que dicha etapa de aplicar dicho potencial de aclaramiento incluye la etapa de aplicar un potencial alterno regular que tiene una frecuencia sustancialmente constante durante cada uno de dichos intervalos.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4, en el que dicho potencial de bombardeo es un potencial alterno periódico que tiene una primera frecuencia y dicho potencial de aclaramiento es un potencial alterno periódico que tiene una segunda frecuencia mayor que dicha primera frecuencia.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 4, en el que dicho potencial de aclaramiento es un potencial directo.

7. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, o la reivindicación 3 en el que dicha etapa de aplicar dicho potencial de aclaramiento incluye la etapa de aplicar un potencial inverso en dicha dirección inversa en uno o más pulsos durante cada uno de dichos intervalos.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que dichos pulsos se aplican como una serie de pulsos de potencial inversos intercalados con una serie de pulsos de potencial hacia delante durante cada uno de dichos intervalos.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 8 en el que cada uno de dichos pulsos de potencial inverso es entre aproximadamente 1 \mus y aproximadamente 10 \mus de duración y en el que cada uno de dichos pulsos de potencial hacia delante es entre aproximadamente 10 \mus y aproximadamente 100 \mus de duración.

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 8 en el que dicho potencial de bombardeo es un potencial continuo que tiene una primera magnitud y dicho potencial inverso tiene una magnitud menor que dicha primera magnitud.

11. Un método de acuerdo con la reivindicación 2 o la reivindicación 3 en el que dicha diana tiene uno o más compuestos de litio sobre dicha superficie expuesta desde dicho primer intervalo y en el que dichos compuestos de litio se retiran al menos parcialmente de dicha superficie expuesta durante dicho primer intervalo.

12. Un método de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicha etapa de aplicar dicho potencial de bombardeo comienza menos de una hora después de la terminación de dicho primer intervalo.

13. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 o la reivindicación 3 en el que dicha etapa de mantener dicha diana, contraelectrodo y sustrato en dicha atmósfera inerte incluye la etapa de mantener dicha diana, contraelectrodo y sustrato en una cámara cerrada y mantener dicha cámara sustancialmente cerrada antes de la terminación del primero de dichos intervalos hasta después de la terminación de dicho potencial de bombardeo.

14. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 o la reivindicación 3 que comprende adicionalmente la etapa de refrigerar la capa de litio metálico refrigerando la capa de soporte metálico de manera que el calor se conduce desde la capa de litio a la capa de soporte.

15. Un método de acuerdo con la reivindicación 14 en el que dicha capa de litio metálico está unida metalúrgicamente a dicha capa de soporte.

16. Un método de bombardear litio que comprende las etapas de mantener una primera diana que incluye una capa superior de litio metálico que define dicha superficie expuesta y una capa de soporte metálica, estando dicha capa superior unida metalúrgicamente a dicha capa de soporte, un contraelectrodo y un sustrato en un gas sustancialmente inerte a presión subatmosférica e imponiendo un potencial entre dicha diana y dicho contraelectrodo para formar un plasma adyacente a dicha diana y bombardear dicha superficie expuesta con iones de dicho gas para de esta manera sacar el litio de dicha diana a dicho sustrato, incluyendo dicha etapa de imponer dicho potencial la etapa de aplicar un potencial alterno que tiene una frecuencia inversa entre aproximadamente 8 kHz y aproximadamente 120 kHz.

17. Un método de acuerdo con la reivindicación 16 en el que dicha etapa de imponer dicho potencial incluye la etapa de aplicar un potencial continuo, dicho potencial continuo sigue después de la terminación de dicho potencial alterno, manteniéndose dicha diana continuamente en dicha atmósfera inerte desde el inicio de dicho potencial alterno hasta la terminación de dicho potencial continuo.

18. Un método de acuerdo con la reivindicación 16 en el que dicho potencial alterno se aplica a través de la totalidad de dicha etapa de imponer un potencial.

19. Un método de acuerdo con la reivindicación 18 en el que dicho contraelectrodo incluye una segunda diana que tiene litio metálico sobre una superficie expuesta, con lo que el litio se bombardeará desde dicha segunda diana así como desde dicha primera diana durante la aplicación de dicho potencial alterno.

20. Un método de acuerdo con la reivindicación 16 en el que dicho potencial alterno tiene una frecuencia inversa de entre aproximadamente 10 kHz y aproximadamente 100 kHz.

21. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 o la reivindicación 16 en el que dicho sustrato incluye un material intercalable con litio en una superficie expuesta, y en el que dicho litio que se saca de dicha diana se intercala en dicho material intercalable con litio.

22. Un método de acuerdo con la reivindicación 21 en el que dicho material intercalable con litio es un calcogenuro metálico.

23. Un método de acuerdo con la reivindicación 22 en el que dicho calcogenuro metálico está compuesto esencialmente de WO_{3}.

24. Un método de acuerdo con la reivindicación 21, en el que dicho material intercalable con litio es un material electrocrómico.

25. Un método de acuerdo con la reivindicación 16 en el que dicho potencial alterno tiene una forma de onda sustancialmente simétrica.

26. Un método de acuerdo con la reivindicación 16 en el que dicho potencial alterno tiene una forma de onda asimétrica de manera que dicha diana es negativa con respecto a dicho contraelectrodo durante la mayor parte de cada ciclo de dicha forma de onda.

27. Un método de acuerdo con la reivindicación 16 en el que dicho gas está compuesto esencialmente por argón o una mezcla de argón y helio.

28. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 o la reivindicación 16 que comprende adicionalmente la etapa de mover continuamente dicho sustrato en una dirección de movimiento durante dicha etapa de imponer un potencial para exponer de esta manera nuevas regiones del sustrato a dicho litio expulsado.

29. Un método de acuerdo con la reivindicación 28, en el que dicho sustrato y dicha superficie opuesta de dicha diana tienen dimensiones transversales a dicha dirección de movimiento de al menos aproximadamente 0,2 mm.

30. Un método de acuerdo con la reivindicación 29 en el que dicha diana incluye una pluralidad de elementos diana cada uno de los cuales tiene una superficie expuesta, la superficie de dicho uno o más elementos diana constituye comparativamente la superficie expuesta de dicha diana.

31. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 o la reivindicación 16 en el que dicha etapa de imponer un potencial se realiza para suministrar energía a una velocidad de entre aproximadamente 0,2 y aproximadamente 7 vatios por cm^{2} de dicha superficie expuesta.

32. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 o la reivindicación 16 que comprende adicionalmente la etapa de refrigerar la capa del litio metálico refrigerando la capa de soporte metálico de manera que el calor se conduce desde la capa de litio a la capa de soporte.

33. Un método de preparación de una diana de bombardeo que comprende las etapas de proporcionar una capa de soporte metálico, aplicar litio fundido a una superficie superior de dicha capa de soporte y refrigerar dicho litio fundido para solidificar así el litio y formar la capa superior de litio unida metalúrgicamente a dicha capa de soporte.

34. Un método de acuerdo con la reivindicación 33 en el que dicha superficie superior de dicha capa de soporte incluye una depresión y un reborde que rodea dicha depresión, realizándose dicha etapa de aplicar dicho litio fundido de manera que dicho litio fundido llena dicha depresión y cubre dicho reborde y, de manera que la tensión superficial de dicho litio fundido retiene el litio fundido en la periferia de dicho reborde.

35. Un método de acuerdo con la reivindicación 33 en el que dicha etapa de proporcionar una capa de soporte metálico incluye la etapa de proporcionar un recubrimiento de indio sobre dicha superficie superior.

36. Un método de acuerdo con la reivindicación 33 en el que dicha capa de soporte está formada principalmente a partir de un metal seleccionado entre el grupo compuesto por acero inoxidable.

37. Un método de acuerdo con la reivindicación 33 en el que dicha etapa de aplicar litio fundido incluye la etapa de yuxtaponer una lámina de litio metálico con dicha capa de soporte de manera que dicha lámina cubre dicha superficie superior y funde dicha lámina.

38. Un método de acuerdo con la reivindicación 37 en el que dicha etapa de fundir dicha lámina se realiza aplicando calor a dicha capa de soporte de manera que el calor se transfiere a través de dicha capa de soporte a dicha lámina.

39. Un elemento diana de bombardeo que comprende una capa de soporte metálico, una capa superior de litio metálico que cubre una superficie superior de dicha capa de soporte y que está unida metalúrgicamente a la misma.

40. Una diana de acuerdo con la reivindicación 39 en la que dicha capa de soporte está formada a partir de acero inoxidable.

41. Una diana de acuerdo con la reivindicación 39 que comprende adicionalmente indio dispuesto en dicha superficie superior de dicha capa de soporte, estando dicho litio unido a dicha capa de soporte a través de dicha superficie superior.

42. Un diana de acuerdo con la reivindicación 39 en la que dicha superficie superior y dicha capa superior son planas.

43. Una diana de acuerdo con la reivindicación 39 en la que dicha superficie superior define una depresión y un reborde que rodea dicha depresión, incluyendo dicha capa superior una parte relativamente fina que cubre dicho reborde y una parte relativamente gruesa que llena dicha depresión.

44. Un ensamblaje que incluye una diana de acuerdo con la reivindicación 43, y un contenedor de la diana que incluye medios magnéticos para proporcionar un campo magnético en un área preseleccionada y medios para asegurar dicha capa de soporte a dicho contenedor de la diana de manera que dicha área preseleccionada está alineada con dicha depresión y con dicha parte relativamente gruesa de dicha capa superior.

45. Un ensamblaje que incluye una diana de acuerdo con la reivindicación 39, un contenedor de la diana y medios para asegurar dicha de soporte a dicho contenedor de la diana.