[发明专利]一种具有双层屏蔽罩的阴极弧头

说明书

本发明公开了一种具有双层屏蔽罩的阴极弧头，涉及离子束产生装置领域。该方案包括固定法兰盘、阴极靶材、触发电极、屏蔽系统、辅助阳极板，屏蔽系统包括第一屏蔽罩以及第二屏蔽罩，第一屏蔽罩与第二屏蔽罩均与阴极靶材同轴设置，且第一屏蔽罩与所述第二屏蔽罩均套于阴极靶材外并与阴极靶材之间保持间距，第一屏蔽罩由导磁材料制成，第二屏蔽罩由非导磁材料制成。设置双层屏蔽罩，对阴极靶材上的弧斑点形成更好的约束，使阴极靶材表面均匀烧蚀，提高阴极靶材的利用率，降低阴极靶材更换的频率，减少对生产的影响。

技术领域

本发明涉及离子束产生装置领域，具体涉及一种具有双层屏蔽罩的阴极弧头。

背景技术

金属离子注入可以综合改善材料表面的摩擦、磨损、腐蚀和抗高温氧化等性能，比氮离子注入的表面改性效果更显著，其应用范围也更广泛。

金属阴极真空弧等离子体源具有金属等离子体离化率高、金属离子产出量大、离子纯度高、能产生几乎所有金属的等离子体、结构简单等特点。但阴极弧产生的大颗粒对该源的应用不利。随着阴极弧等离子体工业应用的日益广泛，特别是阴极弧等离子体制备纳米叠层膜和超硬膜等新一代表面技术的出现，消除大颗粒和提高阴极弧等离子体传输效率研究工作也成为研究重点。

现有专利申请文件中，申请号为201910174802.7的中国发明专利申请公开了一种沉积装置，具体公开了一种由阴极靶材、触发系统、陶瓷屏蔽系统、辅助阳极板，凹形冷却装置组成的阴极弧头。

现有技术中的阴极弧头采用单层的屏蔽罩，对弧斑运动的约束作用有限，不能很好的保证弧源的长期稳定烧蚀，容易在阴极靶材表面形成深坑引发断弧，导致阴极靶材利用率不高，且更换阴极靶影响使用效率。

因此，在不影响沉积功效的功能前提下，必须阴极结构进行重新设计，提高阴极利用率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种具有双层屏蔽罩的阴极弧头，本发明从控制弧源附近的磁场分布，试图从起源上消除大颗粒，继而提高沉积薄膜的质量，其包括固定法兰盘、阴极靶材、触发电极、屏蔽系统、辅助阳极板，该屏蔽系统包括双层屏蔽罩，提高了对弧斑的控制效果，使弧板在阴极靶材上稳定烧蚀，提高阴极靶材的利用率。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种具有双层屏蔽罩的阴极弧头，包括固定法兰盘、阴极靶材、触发电极、屏蔽系统、辅助阳极板，所述阴极靶材固定于所述固定法兰盘上，所述屏蔽系统包括第一屏蔽罩以及第二屏蔽罩，所述第一屏蔽罩与所述第二屏蔽罩均与所述阴极靶材同轴设置，且所述第一屏蔽罩与所述第二屏蔽罩均套于所述阴极靶材外并沿径向与所述阴极靶材之间保持1mm-10mm的间距，第一屏蔽罩、第二屏蔽罩均与所述固定法兰盘绝缘，所述第一屏蔽罩背离所述固定法兰盘的表面靠所述阴极靶材背离所述固定法兰盘的表面设置，以所述阴极靶材背离所述固定法兰盘的表面为基准表面，所述第一屏蔽罩背离所述固定法兰盘的表面与所述基准表面保持-20mm～+20mm的高度差，所述第二屏蔽罩固定于所述固定法兰盘上，所述第一屏蔽罩活动设置于所述第二屏蔽罩上，且所述第一屏蔽罩沿其轴线方向相对于所述第二屏蔽罩可调，所述第一屏蔽罩由导磁材料制成，所述第二屏蔽罩由非导磁材料制成。

通过这样设置，由导磁材料制成的第一屏蔽罩与非导磁材料制成的第二屏蔽罩形成双层屏蔽罩，双层屏蔽罩与常规的单层屏蔽罩相比，能对阴极靶材上的弧斑点形成更好的约束，此外，第一屏蔽罩相对于第二屏蔽罩活动设置且沿轴线方向可调，从而可以是的第一屏蔽罩与阴极靶材上表面的间距保持在±10mm的高度差范围内，避免弧斑仅在某一个点烧蚀而形成凹坑的情况，从而对阴极靶材表面均匀烧蚀，提高阴极靶材的利用率，降低阴极靶材更换的频率，减少对生产的影响。

作为优选，所述第一屏蔽罩可转动地设置于所述第二屏蔽罩上。