[实用新型]一种弧光放电型离子源装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种放电型离子源装置，具体为一种弧光放电型离子源装置。本实用新型可安装到各种真空设备中，为各种金属材料表面处理提供各种等离子体。此装置具体可用于金属材料表面等离子体渗氮、真空镀膜过程中的溅射清洗及离子辅助沉积等。

背景技术

目前等离子体氮化一般采用直流辉光放电等离子体进行，采用纯的氨气或氮气-氢气混合气体。辉光放电渗氮技术尽管得到了一定发展，但是其仍存在气压较高（100-1000Pa）、渗氮时间长、生产效率低等缺点。

发明内容

为了解决以上问题，本实用新型提供一种弧光放电型离子源装置，不仅可用于等离子体渗氮，有效提高渗氮效率，还可用于真空镀膜过程中的离子轰击清洗及离子束辅助沉积。

一种弧光放电型离子源装置，其特征在于：密封圆筒的一端与过渡法兰、上密封环、端面外法兰依次连接，密封圆筒的另一端与下密封环、端面内法兰依次连接；端面外法兰一端与空心圆筒的一端连接，空心圆筒另一端悬浮在密封圆筒内；与热丝电源连接的金属电极从端面外法兰的另一端插入空心圆筒内，并与热丝连接构成回路；端面外法兰外部设置电弧电源，电弧电源的正、负极分别连接金属电极的正极与密封圆筒；在端面外法兰上设置向空心圆筒内进气的气体入口，其位于金属电极之间；在密封圆筒外表面缠绕聚焦电磁线圈，聚焦电磁线圈电源给聚焦电磁线圈供电。

本发明的有益效果是：

1、该实用新型结构简单、渗氮效率高，渗层质量好，渗氮气压低（0.1-5Pa）。

2、该离子源装置不仅可用于等离子体渗氮，还可安装在真空镀膜设备中，为工件提供离子轰击清洗及离子束辅助沉积。

附图说明

图1是弧光放电型离子源装置示意图

1热丝电源，2电极，3热丝，4气体入口，5端面外法兰，6电弧电源，7上密封环，8过渡法兰，9聚焦电磁线圈，10聚焦电磁线圈电源，11下密封环，12密封圆筒，13空心圆筒，14端面内法兰。

具体实施方式

以下参照附图，进一步描述本实用新型的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本实用新型。

如图1所示，一种弧光放电型离子源装置，其特征在于：密封圆筒12的一端与过渡法兰8、上密封环7、端面外法兰5依次连接，密封圆筒12的另一端与下密封环11、端面内法兰14依次连接；端面外法兰5一端与空心圆筒13的一端连接，空心圆筒13另一端悬浮在密封圆筒12内；与热丝电源1连接的金属电极2从端面外法兰5的另一端插入内部的空心圆筒13内，并与热丝3连接构成回路；密封体的外部设置电弧电源6，电弧电源6的正、负极分别连接金属电极2的正极与密封圆筒12；在端面外法兰5上设置向空心圆筒内进气的气体入口4，其位于金属电极2之间；在密封圆筒12外表面缠绕聚焦电磁线圈9，聚焦电磁线圈电源10给聚焦电磁线圈9供电。

将弧光放电型离子源装置安装到真空设备中，当真空设备中的气压为0.001Pa-0.01Pa时，氮气通过气体入口4进入到离子源内部，开启聚焦电磁线圈电源，电流为0.1安培，再开启热丝电源1，电极2之间的电流为直流100安培，最后开启电弧电源6，电流从小到大至30安培（电流在30安培到150安培）。本装置通过热丝发射热电子，从而将通入的气体电离，在引发弧光放电电极的条件下产生弧光放电，产生气体离子及电子，通过聚焦电磁线圈产生的轴向磁场将离子和电子引出，产生等离子体束流。

被处理工件距离本装置100毫米到500毫米左右，此时，已离子化了的气体成分被电场加速，撞击被处理工件表面而使其加热。同时依靠溅射及热化学扩散作用等进行渗氮处理。