[其他]用于离子镀膜的冷U阴极装置

说明书

本发明是属于一种阴极喷镀装置。

离子镀膜技术是近十几年在真空技术中一种新的表面物理气相沉积技术。它利用离子所具有的很大动能，轰击被镀工件表面而成膜，所以能使镀层和工件结合牢固，可以制成多种具有优异性能的表面膜。

已有的中空阴极离子镀膜技术存在的问题，多是阴极采用昂贵的钽管（约3800元/公斤），在工作过程中加热到约3000°K，使用寿命较短，遇到微量氧化气氛就被烧坏，对维护和使用离子镀膜技术带来困难。

已改正的冷电弧阴极离子镀膜技术，属于冷U阴极离子镀膜技术，它虽比上述中空阴极技术有很大改进，但仍存在进气方式欠佳、阴极内衬和自加热衬套不好、工作电流小、电弧不能偏转，使用较高的启动电压等缺点。

经查阅北京图书馆、中科院图书馆、国家情报所等单位有关资料，除本发明人发表过的与原有的冷电弧阴极离子镀膜技术有关文章外，未见其他报道。

通过国际联机检索服务部向欧洲空间检索中心检索，可以证明在相应的文档中，无发现有关冷电弧阴极离子镀膜技术的报道。

离子镀膜技术，主要依靠能够产生离化金属蒸汽的蒸发离化源。本发明的冷U阴极是一个对已有冷电弧阴极装置作了重要发展，可以更有效产生离化金属蒸汽的蒸发离化源。

本发明根据冷阴极电弧放电，能够提供低电压、大电流、电弧等离子体束的原理，发展了水冷杯形空腔电弧冷U阴极作为离子镀膜技术的蒸发离化源。

图1表示冷U阴极原理图：

1、-外壳

2、-绝缘密封支撑体

3、-阴极体

4、-阴极内衬

5、-屏

6、-反射衬套

A、-连接法兰及密封绝缘

冷U阴极的主体是杯形的水冷阴极体3，该腔内锒入阴极内衬4，内衬出口端封以屏5，使构成瓶胆形放电腔，径支撑体2，在放电腔出口内，置入自反射衬套6，阴极体经绝缘体2，实现真空绝缘，并罩以外壳1。

整个U阴极通过法蓝绝缘密封装入离子镀膜的真空室，通过适当的底部进气向阴极腔内注入氩，并经反射衬套6的阻尼作用，维持住产生电弧的气压，施以启动电压，即可引燃工作电弧。电弧的阴极斑在阴极内衬表面高速徘徊并穿过反射衬套内孔穿出阴极腔，再在适当偏置磁场的作用下，到达离子镀膜装置的阳极坩埚，使坩埚内金属变成离子化的金属蒸汽，处于悬浮电位的反射衬套6，靠电弧自加热到一定的高温，将阴极斑消耗的阴极内衬材料以蒸汽的形式反射回阴极腔，使内衬形成自恢复能力，并且将自加热功率有效耗散，以保证其本身不受烧损。

本发明的冷U阴极具有不用昂贵钽管，不用衬耐高温金属钼、结构简单、易于制造、使用寿命长，电弧可随意偏转等特点。

该冷U阴极装置提供了一个更有效产生离化金属蒸汽的蒸发离化源，与已有中空阴极和冷电弧阴极相比能提高生产工艺的稳定性和重复性，提高产品合格率，降低产品成本提高产品质量，是离子镀膜技术的新发展。