[实用新型]多功能离子束复合处理系统

说明书

(一)技术领域

本实用新型属于离子束材料表面改性领域，具体涉及一种多功能离子束复合处理系统。

(二)背景技术

磁控溅射技术又称为高速低温溅射，在磁场约束及增强下的等离子体中的工作气体离子(如Ar⁺)，在靶阴极电场的加速下，轰击阴极材料，使材料表面的原子或分子飞离靶面，穿越等离子体区以后在基片表面淀积、迁移最终形成薄膜。磁控溅射可以制备具有各种性能的薄膜，如各种硬质膜、超硬膜，以及具有各种光学特性的薄膜。但磁控溅射技术存在附着力差、结合力不强的缺点。

离子注入技术是将高能离子射入金属材料表面使之形成近表面合金层，从而改变表面性能的表面处理技术。离子注入能在不改变材料基体性能的情况下，有选择地改善材料表面的耐磨性、耐蚀性、抗氧化性和抗疲劳性等，利用离子注入技术，可把异类原子直接引入表层中进行表面合金化，引入的原子种类和数量不受任何常规合金化热力学条件限制。离子注入技术的特点有：

1.由于注入的离子能量很高，因此，离子注入的过程是非热力学平衡过程，可将在热力学上与基体不互溶的元素注入基体中；

2.由于离子的注入是高能量输入的动力学过程，因此获得的表面层组成相不受传统热力学限制，可获得其他方法得不到的新相；

3.离子的注入表层与基体材料无明显界面，力学性能在注入层至基材内部为连续过渡，保证了注入层与基材之间具有良好的动力学匹配性，与基体结合牢固，避免了表面层的破坏与剥落；

4.离子注入处理后的工件表面无形变，无氧化，能保持原有尺寸精度和表面光洁度，特别适合于高精密部件的最后工艺。如超精密轴承(超精密导轨)等；

5.由于离子注入处理可以在接近室温时完成，不需对零件进行再精整或再热处理。但离子注入技术也存在直射性、注入层浅以及载荷下长时间使用寿命短等问题。

(三)发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种集气体离子注入、磁控溅射、金属离子于一体，磁控溅射后(或磁控溅射时)既可以注入气体离子，也可以在注入气体离子的同时外加注入金属离子，从而达到提高沉积速度，增加改性层厚度的多功能离子束复合处理系统。

一种多功能离子束复合处理系统，包括真空室、离子注入装置和磁控溅射装置，真空室连接真空泵，离子注入装置安装在真空室上部，真空室内部设有样品台，样品台位于离子注入装置下方；所述的离子注入装置包括气体离子源和金属离子源，所述的磁控溅射装置为磁控溅射靶，磁控溅射靶、气体离子源和金属离子源分别连接电源，金属离子源和磁控溅射靶安装在气体离子源侧部，金属离子源与磁控溅射靶分别连接角度调节装置。

进一步，所述的磁控溅射靶包括第一磁控溅射靶和第二磁控溅射靶。

进一步，所述的样品台连接四工位转靶。

本实用新型集离子注入、磁控溅射、金属离子注入于一体，磁控溅射后(或磁控溅射时)既可以注入气体离子，也可以在注入气体离子的时候，还可以外加注入金属离子，从而既提高了沉积速度，又可以增加改性层厚度。

(四)附图说明

图1为本实用新型多功能离子束复合处理系统的结构示意图。

(五)具体实施方式

下面通过附图和具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步地详细地描述，但本实用新型的保护范围并不限于此。

如图1所示，一种多功能离子束复合处理系统，包括真空室1、离子注入装置和磁控溅射装置，真空室1连接真空泵2，离子注入装置安装在真空室1上部，真空室1内部设有样品台，样品台3位于离子注入装置下方；所述的离子注入装置包括气体离子源4和金属离子源5，所述的磁控溅射装置为磁控溅射靶6，磁控溅射靶6、气体离子源4和金属离子源5分别连接电源，金属离子源5和磁控溅射靶6安装在气体离子源4侧部，金属离子源5与磁控溅射靶6分别连接角度调节装置7。

所述的磁控溅射靶6包括第一磁控溅射靶和第二磁控溅射靶。所述的样品台3连接四工位转靶8。

本实用新型使用时，根据不同的目的要求，除了可以进行单一功能的工作之外，可以采用多种不同方式进行工作，此处列举几种复合模式：

(1)磁控溅射、金属离子注入结合：抽真空至极限真空，充入工作气体，开启磁控溅射源，同时进行金属离子注入。由于使用气压的要求不同，可以进行脉冲式间歇工作。

(2)气体离子注入与磁控溅射动态结合：抽真空至极限真空，充入工作气体，开启磁控溅射源，同时进行气体离子注入。由于使用气压的要求不同，可以进行脉冲式间歇工作。

(3)气体离子注入与金属离子注入动态结合：抽真空至极限真空，充入工作气体，开启金属离子源，同时开启气体离子源进行双注入。由于使用气压的要求不同，可以进行脉冲式间歇工作。