[实用新型]多级磁场电弧离子镀的内衬正偏压锥形管装置

权利要求书

1.多级磁场电弧离子镀的内衬正偏压锥形管装置，其特征在于，该装置包括偏压电源1、弧电源2、电弧离子镀靶源3、多级磁场装置4、多级磁场电源5、内衬正偏压锥形管装置6、正偏压电源7、样品台8、偏压电源波形示波器9和真空室10，内衬正偏压锥形管装置6与真空室10和多级磁场装置4之间绝缘；待处理基体工件置于真空室10内的样品台8上，工件和样品台8接偏压电源1的负极输出端，电弧离子镀靶源3安装在真空室10上，接弧电源2的负极输出端，多级磁场装置4的各级磁场接多级磁场电源5的各个输出端，正负极接法依据输出磁场方向进行确定，内衬正偏压锥形管装置6接正偏压电源7的正极输出端，电弧离子镀靶源3和多级磁场装置4通过水冷方式避免工作过程中的温度升高问题。

2.根据权利要求1所述的多级磁场电弧离子镀的内衬正偏压锥形管装置，其特征在于，内衬正偏压锥形管装置6与多级磁场装置4之间活动绝缘连接，内衬正偏压锥形管装置6视表面污染程度及时拆卸清理和安装，避免了无衬板状态下多级磁场装置4的管内壁污染和难于清理的问题；内衬正偏压锥形管装置6的长度H和多级磁场装置4的长度相同，内衬正偏压锥形管装置6右侧进口处的内径D_进大于电弧离子镀靶源3的外径，内衬正偏压锥形管装置6右侧的外径小于多级磁场装置4的内径，内衬正偏压锥形管装置6左侧出口处的内径D_出根据不同靶材和工艺参数进行选择，通过进口处和出口处的内径变化，实现对大颗粒的机械阻挡屏蔽；内衬正偏压锥形管装置6配合多级磁场装置4设计1级锥形管、2级锥形管、3级锥形管或者4级锥形管的结构和进出口布局，每级锥形管之间通过螺栓螺母连接固定，便于拆解组装和清理污染物；内衬正偏压锥形管装置6的材料选择无磁性、耐清理的304不锈钢材料，根据锥形管长度和刚度需要选择合适的厚度，按照实际设计参数加工。

3.根据权利要求1所述的多级磁场电弧离子镀的内衬正偏压锥形管装置，其特征在于，在镀膜过程中，配合偏压电源1、弧电源2、电弧离子镀靶源3、多级磁场装置4和多级磁场电源5使用，正偏压电源7开启，内衬正偏压锥形管装置6保持直流正偏压，利用电场抑制机理，对带负电荷的大颗粒进行有效吸引清除，对带正电荷的沉积离子排斥，提高出口处等离子体的传输效率；正偏压电源7调整输出电压，内衬正偏压锥形管装置6对大颗粒进行吸引，对沉积离子进行排斥，减少等离子体在锥形管内传输过程中的损耗，提高等离子体的传输效率和薄膜的沉积速度；正偏压电源7的电压为0 ~ +200V，直流电压电源，在沉积过程中对大颗粒缺陷产生持续稳定的吸引，大大减少大颗粒通过多级磁场装置4到达薄膜表面的机率。

4.根据权利要求1所述的多级磁场电弧离子镀的内衬正偏压锥形管装置，其特征在于，所使用装置还包括偏压电源波形示波器9，显示偏压电源1发出的脉冲电压和电流波形，通过调整偏压电源1的输出波形，对从多级磁场电弧离子镀的内衬正偏压锥形管装置中传输过来的镀膜离子进行有效吸引，进行样品表面薄膜的沉积和控制沉积靶材元素在薄膜中的比例，实现对等离子体能量的调节和残留的大颗粒缺陷进行电场排斥清除。

5.根据权利要求1所述的多级磁场电弧离子镀的内衬正偏压锥形管装置，其特征在于，偏压电源1输出脉冲为单脉冲、直流脉冲复合或多脉冲复合。

6.根据权利要求1所述的多级磁场电弧离子镀的内衬正偏压锥形管装置，其特征在于，该装置以单套或者多套组合来制备纯金属薄膜、不同元素比例的化合物陶瓷薄膜、功能薄膜及具有纳米多层或梯度结构的优质薄膜。

7.根据权利要求1所述的多级磁场电弧离子镀的内衬正偏压锥形管装置，其特征在于，该装置结合采用传统直流磁控溅射、脉冲磁控溅射、传统电弧离子镀和脉冲阴极弧与直流偏压、脉冲偏压或直流脉冲复合偏压装置进行薄膜沉积，来制备纯金属薄膜、不同元素比例的化合物陶瓷薄膜、功能薄膜及具有纳米多层或梯度结构的优质薄膜。

8.根据权利要求1所述的多级磁场电弧离子镀的内衬正偏压锥形管装置，其特征在于，工作气体选用氩气，或工作气体选用氮气、乙炔、甲烷、硅烷或氧气中一种或多种的混合气体，来制备纯金属薄膜、不同元素比例的化合物陶瓷薄膜、功能薄膜及具有纳米多层或梯度结构的优质薄膜。