[发明专利]一种多方位角下的三维溅射沉积收集装置

说明书

本发明公开一种多方位角下的三维溅射沉积收集装置，包括真空仓，真空仓内设置有支撑底板和射频离子推力器，支撑底板的顶部可拆卸安装有溅射沉积三维收集机构，支撑底板的顶端设置有靶材，靶材设置于溅射沉积三维收集机构的内侧，射频离子推力器设置于溅射沉积三维收集机构的上方，射频离子推力器用于产生离子束，离子束用于轰击靶材。本发明通过实验收集多方位角度下的靶材溅射沉积质量，基于经离子轰击靶材后溅射粒子产生的三维球型溅射区域监测的需求，通过靶材及三维溅射沉积收集装置不同角度的摆放，实现离子不同轰击入射角的三维溅射区域监测。本发明采用机械结构组成，易于组装，加工简单，使用方便，数据采集稳定。

技术领域

本发明属于空间电推进溅射沉积技术领域，尤其涉及一种多方位角下的三维溅射沉积收集装置。

背景技术

空间电推力器因其长时间运行的优点，广泛应用于深空探测、长周期的在轨卫星的任务中，通常工作时间长达几千小时至上万小时。由于电推力器的运行，会发生溅射沉积现象，即高速离子轰击电推力器内部件材料，将材料轰击而出，从而使长时间运行的电推力器部件发生显著的腐蚀损耗，从而降低电推力器的使用寿命。因此电推力器内的溅射沉积是空间电推进的重要研究领域。如在电推力器中主流应用的霍尔推力器与离子推力器，溅射沉积是致使其推力器失效的关键因素。其中霍尔推力器的失效原因为放电室的壁面材料经高速离子轰击造成壁面的腐蚀，导致其推力器性能下降至失效；离子推力器失效可分为两个方面，第一由于离子对推力器内部的栅极部件的轰击，原本结构被腐蚀破坏，引发结构失效和电子回流，最终导致推力器性能下降，甚至整体失效；第二离子轰击溅射后的脱落的栅极材料在其他位置沉积后，造成栅极的局部电位发生变化，甚至电路短路，降低了离子引出能力，使推力器性能下降。因此，使用系统设备研究监测材料的溅射沉积现象是有必要。

目前，在地面的电推进溅射沉积监测系统建立于真空仓中，系统提供与空间电推力器实际运行时，相同工作参数的离子束和相同性质的目标靶材料，来进行离子对材料的溅射沉积现象的监测。但是，目前用于监测溅射沉积的装置存在成本高、装置复杂、耗时长等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多方位角下的三维溅射沉积收集装置，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种多方位角下的三维溅射沉积收集装置，包括真空仓，所述真空仓内设置有支撑底板和射频离子推力器，所述支撑底板的顶部可拆卸安装有溅射沉积三维收集机构，所述支撑底板的顶端设置有靶材，所述靶材设置于所述溅射沉积三维收集机构的内侧，所述射频离子推力器设置于所述溅射沉积三维收集机构的上方，所述射频离子推力器用于产生离子束，所述离子束用于轰击所述靶材。

优选的，所述溅射沉积三维收集机构包括沿所述靶材周向设置的若干个支撑座，所述支撑座可拆卸安装在所述支撑底板上，且所述支撑座位于所述靶材的下方；任一所述支撑座远离所述靶材的一端顶部均固定连接有圆弧形支架，所述圆弧形支架上沿竖直方向可拆卸安装有若干个金属块。

优选的，所述圆弧形支架上沿竖直方向开设有若干个安装孔，所述安装孔靠近所述靶材一侧的孔径小于所述安装孔远离所述靶材一侧的孔径，所述金属块限位安装在所述安装孔内，且所述金属块靠近所述靶材一侧端面的弧度与所述圆弧形支架的弧度相同。

优选的，所述圆弧形支架靠近所述靶材一面上的所述金属块所占面积不小于60％。

优选的，所述支撑座远离所述圆弧形支架的一端固定连接有U型夹子，所述U型夹子的顶面与所述支撑座的顶面齐平，所述支撑座通过所述U型夹子与所述支撑底板固定连接。

优选的，所述金属块远离所述靶材的一面固定连接有连接杆，所述连接杆上开设有夹取槽。

优选的，同一所述圆弧形支架上最上方的所述金属块与最下方的所述金属块所对应的圆心角不小于80°且不大于90°。

优选的，所述金属块为铁块。