A temperatura no cátodo está diretamente ligada com a pressão do gás de trabalho e da voltagem aplicada.
Se a temperatura no cátodo é baixa ou a pressão no reator é alta, ou ambos, a faixa de densidade de corrente para a descarga é estreita e levará a um plasma instável e alto risco de abertura de arco.
Se a temperatura no cátodo é alta ou a pressão no reator é baixa, ou ambos, a faixa de densidade de corrente para a descarga anormal será alargada, o plasma será estável, sem risco de abertura de arco. Entretanto, em baixa pressão haverá uma baixa taxa de aquecimento, o que torna o processo inviável quando se quer trabalhar em altas temperaturas (com peças de geometria complexa). Para se aquecer a peça sem risco de instabilidade do plasma, é preciso elevar a pressão lentamente até que a peça atinja uma temperatura alta (~200 0C), para, então,
elevar a pressão até o valor de trabalho. Esse procedimento torna o aquecimento da peça extremamente lento (GRÜN, R. et al, 1991).
A temperatura no catodo influencia os mecanismos de entrada de espécimes e na saída de material na HCD e ainda afeta a largura das linhas espectrais emitidas. Também tem um efeito sobre os mecanismos fundamentais da HCD (D. J. STURGES, 1964; H. L. WITTING, 1971). A temperatura do gás e a temperatura da descarga são afetadas (C. F. BRUCE et al, 1971), e isso é determinante no alargamento e ampliação nas linhas espectrais emitidas.
Esfriando o cátodo reduz o alargamento, aumenta e amplia a nitidez das linhas (H. SCHÜLER, 1930). O resfriamento em descarga de cátodo oco tem sido realizado com água, ar líquido e nitrogênio líquido. Até mesmo em cátodos que não foram refrigerados a temperatura do gás, estão de acordo em ser baixo (< 1500 K) para correntes de descarga tão elevados como 250 mA (H. KREMPL et al, 1967 - V. P. GOFMEISTER et al, 1969). É dependente na função de trabalho de elétron do material do cátodo (A. N. SCHTEINBERG, 1965), a natureza e pressão do gás de trabalho, e a potência da descarga de corrente. A temperatura relativamente baixa e pressão causam pouco alargamento ou alargamento de Lorentz das excitadas linhas espectrais. Na HCD, ampliação e alargamento são considerados o principal fator na determinação da largura das linhas (S. TOLANSKY, 1947). A largura de linha emitida por catodos não refrigerados é tipicamente de comprimento entre 0,001 a 0,004 nm.
Essa característica de linha nítida tem encontrado aplicações em AAS (AAS - Espectrometria de Absorção Atômica), AFS (AFS – Espectrometria de Florescência Atômica), análise espectroscópica, e estudo espectral hiper-fina. Para AES (AES – Espectrometria de Emissão Atômica), as larguras da linha e os efeitos de auto-absorção são de menor importância do que em aplicações de AAS ou AFS. A temperatura do cátodo tem um papel significativo a desempenhar no mecanismo de entrada dos espécimes na HCD. Podemos destacar três casos: (a) quando o cátodo é esfriado eficazmente, o mecanismo de atomização é
a pulverização catódico; (b) em cátodos que não foram refrigerados onde são usadas correntes baixas, a pulverização catódico e a volatilização seletiva contribuem na atomização; (c) em catodos quentes quando a temperatura na região é de 2000 K (A. MONFILS et al, 1952), volatilização parece ser o principal mecanismo de atomização. Todos os três casos são achados em aplicações de AES, mas os casos (a) e (c) são de interesse particular. O caso (a), a pulverização, tem sido discutido. Processo (c), o uso de catodos quentes para AES, tem sido especialmente popular na URSS. No cátodo (normalmente feito de grafite), a temperatura é controlada pela corrente. Variando isso, pode ser obtida vaporização fracionária de componentes diferentes na descarga. Parece que esse é o principal mecanismo de atomização (N. K. RUDNEVSKII et al, 1967 - N. P. IVANOV et al, 1963), embora algumas pulverizações catódica também ocorram (G. V. TRISHIN et al, 1973, A. N. SHTEINBERG et al, 1966). A utilização de hélio na HCD, aparentemente, elimina qualquer efeito significativo da pulverização no catodo em elevadas temperaturas. No entanto, a 2000 K, emissões termiônicas de elétrons do cátodo também devem ocorrer. O relacionamento corrente- voltagem pode não ser aquele da descarga de brilho anormal, mas sim representar uma região de transição entre uma descarga de brilho e um arco de baixa pressão.
2.3.1.2 Efeito da Temperatura no Alvo
Não está claro, em termos globais, qual é a temperatura destinada para ser usada na pulverização. Um aumento na temperatura causará desfocalização das cadeias de colisão necessárias para a saída de uma partícula (G. CARTER, 1968) e, conseqüentemente, seria esperado que a taxa de pulverização diminuísse com o aumento da temperatura. Porém, são criadas regiões de dano, durante o bombardeio, que reduz a eficiência de transferência no impulso ao longo de cadeias de colisão. Em temperaturas mais altas, essas regiões danificadas
podem recozer fora e causar um aumento no rendimento com a temperatura (G. CARTER, 1968). A importância relativa dessas duas tendências adversárias não é documentada completamente.
Além do rendimento da pulverização, a velocidade e distribuição angular são de interesse as partículas da pulverização. Energias típicas de partículas da pulverização que irradia energia do íon < 1 keV mentem na região 3 a 15 eV (M. KAMINSKY, 1963; G. CARTER, 1968, G.K. WEHNER, 1959 - G.K. WEHNER et al, 1962). Isso aumenta com energia de íon e com o bombardeando do ângulo oblíquo. Há pouca concordância na literatura na distribuição angular de material estalando, porém as partículas lançadas não são distribuídas fortuitamente, mas têm um ângulo ótimo de aparecimento pelo menos (G. CARTE et al, 1968).
Está claro das considerações anteriores que o processo de pulverização, até mesmo debaixo de circunstâncias idealizadas, não é ainda nitidamente definido. A aplicação dessas idéias para compreensão da pulverização catodo oca também não é simples. Para uma determinada utilização do cátodo com uma combinação de gás e fortes corrente: (1) os íons que golpeiam o cátodo não são de uma energia, mas têm uma expansão de energia, (2) os íons golpeiam a superfície de cátodo com muitos ângulos diferentes; (3) as partículas da pulverização são lançadas em diferentes ângulos com diferentes energias; (4) às densidades de gás altas e configuração geométrica empregadas em um HCD, uma fração grande dos átomos da pulverização pode difundir através do cátodo, espécies gasosas atraídas pelas re-deposição em locais preferenciais (A. D. WHITE, 1959) a superfície do cátodo (M. Kaminsky, 1965, G. CARTER et al, 1968, K. TAKATSU et al, 1966); (5) a história prévia do cátodo é de grande importância, um problema que não é sempre apreciado completamente.
Para a análise de um sólido, a descarga de pulverização do material deveria ser aumentada pelo o uso de um gás de trabalho mais pesado (por exemplo, uma pulverização
mais eficazmente que o Ar). A pulverização também é aumentada pelo uso operacionais da descarga de corrente e voltagens mais altas. A história do material de cátodo é de grande importância, até que uma superfície limpa é obtida, enquanto a pulverização é normalmente bastante fortuita. Para a análise de um filme da superfície que é o resultado de uma solução evaporada, não é evidente que parte da pulverização do material base (por exemplo, Cu, Fe, C) é trazida no filme depositado na descarga. Pesquisas indicam que pode ser significante (E.H. DAUGHTREY et al, 1973, E.H. DAUGHTRE et al, 1974), e a superfície do material base (geometrias macro e microscópicas) terá um efeito grande aqui. Com Microscópio Eletrônica de Varredura (SEM), estudos têm mostrado em diferentes áreas efetivas da superfície do cátodo como uma função do material base e tempo de rede da pulverização (E. H. DAUGHTREY et al, 1974). Isso poderia resultar em espessura discrepante de camadas depositadas e irreprodutível subseqüente taxa de pulverização. Para a análise de solução de resíduos, uma reprodutibilidade da superfície do metal base e filme devem ser obtidos. Isso parece ser extremamente crítico e talvez a maior fonte de erro em emissão atômica estuda com o HCD.