[发明专利]原位等离子体/激光混合技术

权利要求书

1.一种直流等离子体设备，包括：

壳；

设于所述壳中的阴极；

一般设置为与所述阴极相邻的环形通道，所述环形通道配置为流体传输等离子气体；

阳极，其可操作地设置为与所述阴极相邻，以允许它们之间的电连通足以点燃所述等离子气体中的等离子体射流；

包含前体材料的前体源；

延伸穿过所述阴极的至少一部分的前体出口管，所述前体出口管终止于至少一个开口，所述至少一个开口相对于所述阴极的尖端偏置，以一般防止所述前体材料沉积在所述阴极的所述尖端处，

其中所述等离子体射流能够夹带、熔化以及沉积至少一些所述前体材料到靶上。

2.根据权利要求1所述的直流等离子体设备，其中所述至少一个开口偏置于所述阴极的所述尖端的上游和所述等离子体射流的外部。

3.根据权利要求1所述的直流等离子体设备，其中所述至少一个开口偏置于所述尖端的下游，并且延伸超过所述尖端并进入所述等离子体射流中。

4.根据权利要求1所述的直流等离子体设备，还包括：

激光源，所述激光源在沉积所述至少一些前体材料之后将辐射能输出到所述靶上。

5.根据权利要求4所述的直流等离子体设备，其中所述激光源改变沉积在所述靶上的所述至少一些前体材料的致密性。

6.根据权利要求1所述的直流等离子体设备，其中所述前体材料包括纳米颗粒。

7.根据权利要求1所述的直流等离子体设备，其中所述前体材料是粉末。

8.根据权利要求1所述的直流等离子体设备，其中所述前体材料是液体。

9.根据权利要求1所述的直流等离子体设备，其中所述前体材料是气体。

10.根据权利要求1所述的直流等离子体设备，还包括：

通过其传输所述等离子体射流的喷嘴。

11.根据权利要求10所述的直流等离子体设备，其中所述喷嘴为环形、椭圆形或矩形形状。

12.一种直流等离子体设备，包括：

壳；

设置在所述壳中的阴极；

一般设置为与所述阴极相邻的环形通道，所述环形通道配置为流体传输等离子气体；

阳极，所述阳极可操作地设置为与所述阴极相邻，以允许它们之间的电连通足以点燃所述等离子气体中的等离子体射流；

包含前体材料的前体源；

可操作地连接在所述阳极下游位置处的前体出口组合件，所述前体出口组合件接收来自所述前体源的所述前体材料，并将所述前体材料与气体一起雾化成所述等离子体射流，

其中所述等离子体射流能够夹带、熔化以及沉积至少一些所述前体材料到靶上。

13.根据权利要求12所述的直流等离子体设备，还包括：

激光源，所述激光源在沉积所述至少一些前体材料之后将辐射能输出到所述靶上。

14.根据权利要求13所述的直流等离子体设备，其中所述激光源改变沉积在所述靶上的所述至少一些前体材料的致密性。

15.根据权利要求12所述的直流等离子体设备，其中所述前体材料是液体。

16.根据权利要求12所述的直流等离子体设备，其中所述前体材料是气体。

17.一种在靶上形成涂层的方法，所述方法包括：

使用直流等离子体设备，通过喷射夹带前体的等离子体来将第一层沉积到靶上；和

使用激光源重熔所述第一层的至少一部分以实现其原位致密化。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：

使用所述直流等离子体设备，通过喷射具有所述夹带前体的所述等离子体来将第二层沉积到所述靶的所述致密化的第一层上。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

使用所述激光源重熔所述第二层的至少部分以实现其原位致密化。

20.根据权利要求17所述的方法，其中所述激光源的激光束波长和功率选择为使所述第一层横向的密度逐级变化以增强抗热冲击性。