專利名稱：一種多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及薄膜與涂層制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置。
背景技術(shù)：
表面防護(hù)涂層技術(shù)是提高工模具及機(jī)械部件質(zhì)量和使用壽命的重要途徑，作為材料表面防護(hù)技術(shù)之一的離子鍍膜技術(shù)，由于由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、離化率高、入射粒子能量高，可以輕松得到其他方法難以獲得的高硬度、高耐磨性的陶瓷涂層、復(fù)合涂層，應(yīng)用在工具、模具上面，可以使壽命成倍提高，較好地實(shí)現(xiàn)了低成本、高收益的效果；此外，離子鍍涂層技術(shù)具有低溫、高能兩個(gè)特點(diǎn)，幾乎可以在任何基材上成膜，應(yīng)用范圍十分廣闊，展示出很大的經(jīng)濟(jì)效益和工業(yè)應(yīng)用前景。離子鍍電弧自持放電的必要條件是有持續(xù)大量的有效電子發(fā)射，從電子發(fā)射機(jī)理分析，大量電子發(fā)射發(fā)生的必要條件是有大量的電子能夠越過金屬表面勢(shì)壘與費(fèi)米能級(jí)之間的勢(shì)壘高度(逸出功)，這種情況發(fā)生在兩種狀態(tài)下，一是熱陰極電子發(fā)散，即金屬表面有大量的高能態(tài)電子(大于逸出功)存在，高能態(tài)電子的數(shù)量隨著金屬的溫度升高而增加，亦即熱電子發(fā)散的效應(yīng)越明顯；另外一種是降低表面勢(shì)壘即降低電子的逸出功，即提高陰極表面的外加電場(chǎng)強(qiáng)度，表面勢(shì)壘高度的降低值隨著外加電場(chǎng)強(qiáng)度的升高而增大。而陰極附近空間的正電荷密度決定了陰極處的電場(chǎng)強(qiáng)度，正離子電荷密度的增加促進(jìn)了電場(chǎng)強(qiáng)度的增加，在冷陰極情況下，為了形成有效的電子發(fā)散，維持弧光放電，電流的集中放電是最有效的途徑。集中放電一方面可以將陰極局部加熱到高溫狀態(tài)，提高高能態(tài)電子的數(shù)量，另一方面可以在局部形成高密度的正電荷鞘層，提高局部的電場(chǎng)強(qiáng)度，降低功函數(shù)，促進(jìn)電子的大量發(fā)射。在陰極弧斑放電中，只有那些溫度最高(離子轟擊和電阻熱效應(yīng))，電場(chǎng)最強(qiáng)，或者逸出功最低的微小區(qū)才能發(fā)射大量的電子，只有最有效的大量的電子發(fā)射才能維持弧斑的存在。因此觀察到的離子鍍弧斑的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上是弧斑最有效位置的移動(dòng)，更確切的說是正電荷密度最大值的位置的移動(dòng)引起新弧斑的形成、舊弧斑的熄滅造成了弧斑的運(yùn)動(dòng)。而正是由于電弧離子鍍陰極斑點(diǎn)的尺寸很小，功率密度非常高，所以陰極斑點(diǎn)在作為強(qiáng)烈的電子，金屬原子、離子和高速金屬蒸汽發(fā)射源的同時(shí)，也不斷的噴射金屬大顆粒。從電弧離子鍍液滴的產(chǎn)生機(jī)制可知，欲減少大顆粒的發(fā)射，就應(yīng)當(dāng)避免靶材局部過熱產(chǎn)生較大較深的弧斑熔池和局部的離子轟擊。因此，必須采用一定的方式控制弧斑的運(yùn)動(dòng)以及改善弧斑的放電形式，提高弧斑的運(yùn)動(dòng)速度，縮短弧斑在一點(diǎn)的停留時(shí)間，降低局部的功率密度和高密度離子轟擊。離子鍍弧源是電弧等離子體放電的源頭，是離子鍍技術(shù)的核心部件。為了更好的提高沉積薄膜的質(zhì)量和有效的利用靶材，提高放電穩(wěn)定性，必須對(duì)弧斑的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行合理的控制，而弧斑的有效控制必須有合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)與磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)配
口 ο目前的電弧離子鍍技術(shù)主要是在靶材附近施加磁場(chǎng)來控制弧斑的運(yùn)動(dòng)，來提高放電穩(wěn)定性和靶材刻蝕率。由于電弧離子鍍主要靠靶面上的陰極斑點(diǎn)的放電來沉積所需薄膜的，因此是一種點(diǎn)狀源，這些傳統(tǒng)的單純?cè)诎忻娓浇┘哟艌?chǎng)的方法雖然可以有效地控制弧斑在靶面的運(yùn)動(dòng)，但是并沒有解決等離子在傳輸空間分布的不均勻性，同時(shí)，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，造成了部分離子隨著靶材周圍磁場(chǎng)的分布運(yùn)動(dòng)而流失，造成了基體處離子密度的下降。而且長(zhǎng)時(shí)間的刻蝕容易在靶面上形成刻蝕軌道，造成靶材刻蝕的不均勻。由于真空電弧等離子體的物理特性，外加電磁場(chǎng)是改善弧斑放電、控制弧斑運(yùn)動(dòng)以及改善等離子體的傳輸特性的有效方法。離子鍍弧源是電弧等離子體放電的源頭，是離子鍍技術(shù)的核心部件，國(guó)內(nèi)外在離子鍍弧源的設(shè)計(jì)上都離不開磁場(chǎng)的設(shè)計(jì)。合理的磁場(chǎng)可以有效的改善弧斑的放電，同時(shí)保證等離子體的有效傳輸，而單獨(dú)的一種磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)往往難以構(gòu)建合適的空間磁場(chǎng)位形，既保證靶面所需磁場(chǎng)狀態(tài)，又保證等離子體傳輸空間的磁場(chǎng)分布，因此高效優(yōu)質(zhì)的離子鍍?cè)囱b置必須要有合理緊湊的結(jié)構(gòu)滿足設(shè)置多種耦合磁場(chǎng)發(fā)生裝置的需要。中國(guó)發(fā)明專利(專利號(hào)ZL200810010762.4)提出了一種利用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)控制弧斑運(yùn)動(dòng)的電弧離子鍍裝置，但是該發(fā)明沒有對(duì)具體的弧源結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，弧源頭及圍繞于靶材之外的法蘭套結(jié)構(gòu)不合理，占用空間體積過大，不利于整體結(jié)構(gòu)分布，整體結(jié)構(gòu)不緊湊，磁場(chǎng)漏磁嚴(yán)重，不利于鍍膜整機(jī)設(shè)計(jì)安排；最主要的是該發(fā)明只利用旋轉(zhuǎn)橫向磁場(chǎng)約束弧斑放電，對(duì)等離子體的傳輸和弧斑放電不利，大大降低了弧光等離子體的傳輸效率，大部分的等離子體約束在靶面附近，造成了沉積不均勻性和速率降低，同時(shí)單獨(dú)強(qiáng)度過大的橫向磁場(chǎng)減弱了弧斑放電的穩(wěn)定性。因此，正如前述，需要有合理緊湊的法蘭結(jié)構(gòu)及控制磁場(chǎng)組滿足設(shè)置多種耦合磁場(chǎng)發(fā)生裝置的需要，既保證靶面所需磁場(chǎng)狀態(tài)、改善弧斑放電、降低放電功率密度、提高放電穩(wěn)定性，又保證等離子體傳輸空間的磁場(chǎng)分布。但是頻率強(qiáng)度匹配的旋轉(zhuǎn)橫向磁場(chǎng)可以大大改善弧斑放電，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)擴(kuò)散弧的狀態(tài)，這點(diǎn)是值得在設(shè)計(jì)中采用的。因此，本實(shí)用新型進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)明，對(duì)傳統(tǒng)弧源的磁場(chǎng)裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，提出了一種多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置的設(shè)計(jì)方案。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，提供多種弧斑控制磁場(chǎng)模式，既滿足靶面附近的弧斑磁場(chǎng)狀態(tài)，改善弧斑放電形式，降低功率密度、減少大顆粒發(fā)射，又保證等離子體傳輸空間的磁場(chǎng)分布，提高等離子體的傳輸效率和傳輸均勻性。本實(shí)用新型技術(shù)方案是:一種多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，由雙層水冷法蘭套和多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組構(gòu)成，法蘭套的外側(cè)設(shè)有法蘭套絕緣套，法蘭套絕緣套的外側(cè)設(shè)有多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組；多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組單獨(dú)或耦合設(shè)有二極旋轉(zhuǎn)橫向磁場(chǎng)發(fā)生裝置、單個(gè)或兩個(gè)以上軸向形成梯度或均勻的軸向磁場(chǎng)的磁場(chǎng)發(fā)生裝置、同軸聚焦磁場(chǎng)磁軛。所述的多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，法蘭套中設(shè)有法蘭套冷卻水通道，法蘭套底部設(shè)有與法蘭套冷卻水通道相通的法蘭套進(jìn)水管、法蘭套出水管，法蘭套冷卻水通道的一端設(shè)置環(huán)形法蘭盤，法蘭盤邊緣開有法蘭連接孔。所述的多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組產(chǎn)生的磁場(chǎng)是以下單獨(dú)或耦合的磁場(chǎng)發(fā)生裝置形成的多型復(fù)合磁場(chǎng)之一:[0012](I)由單獨(dú)二極旋轉(zhuǎn)橫向磁場(chǎng)控制弧斑運(yùn)動(dòng)形成單型復(fù)合磁場(chǎng)；(2)由二極旋轉(zhuǎn)橫向磁場(chǎng)耦合法蘭端部軸向磁場(chǎng)形成兩型復(fù)合磁場(chǎng)；(3)由單獨(dú)軸向磁場(chǎng)裝置形成梯度或均勻復(fù)合磁場(chǎng)；(4)由兩個(gè)以上軸向磁場(chǎng)裝置形成梯度或均勻復(fù)合磁場(chǎng)。所述的多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，法蘭套為空心結(jié)構(gòu)，多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組、法蘭套與弧源頭的靶材三者之間同軸，多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組在法蘭套上的位置可調(diào)；法蘭套截面單邊形狀為L(zhǎng)形，中間法蘭套冷卻水通道由雙層不銹鋼筒同軸圍套組成，冷卻水通道上部設(shè)有環(huán)形法蘭盤。所述的多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，法蘭盤的內(nèi)徑與法蘭套內(nèi)徑平齊，法蘭盤的外徑與弧源頭的爐體法蘭外徑平齊，法蘭盤邊緣開有6-8個(gè)法蘭連接孔，法蘭盤整體通過法蘭連接孔與爐體連接；冷卻水通道下部連接不銹鋼法蘭環(huán)，法蘭環(huán)內(nèi)、外徑與法蘭套一致，法蘭環(huán)底部開有8個(gè)螺紋孔，其中對(duì)稱兩個(gè)螺紋孔為通孔，作為進(jìn)出水口，另外6個(gè)作為離子鍍槍底盤連接孔。所述的多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，二極橫向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)發(fā)生裝置由多磁極鐵芯骨架及漆包線繞組線圈組成，多磁極的數(shù)量為12η，η為整數(shù)，η彡2 ;鐵芯為環(huán)形硅鋼片疊壓而成，鐵芯內(nèi)圓開有嵌放繞組線圈的槽，槽形有開口、半開口或半閉口形式，槽數(shù)有24、36、48、54或72，鐵芯內(nèi)徑大于法蘭套外徑，鐵芯通過法蘭絕緣套圍套在法蘭套上；硅鋼片的表面涂有耐高壓絕緣漆，鐵芯采用冷軋或熱軋硅鋼或者采用非晶導(dǎo)磁材料的鐵芯；二極橫向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)發(fā)生裝置的漆包線繞組線圈采用聚氨酯漆包銅線或者鋁線繞制結(jié)構(gòu)，按二極磁場(chǎng)規(guī)律連接成對(duì)稱的三相繞組；繞組的連接方式有單層、雙層或單雙層混合，繞組端部的接線方式采用 疊式或者波式，繞組的端部形狀采用鏈?zhǔn)?、交叉式、同心式或疊式，繞組采用相位差為120°的三相變頻正弦交流電源。所述的多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，二極橫向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)發(fā)生裝置放置于弧源頭的靶材周圍，其中心高于靶材表面。所述的多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，梯度或均勻的軸向磁場(chǎng)發(fā)生裝置由漆包線繞制的單個(gè)或兩個(gè)以上電磁線圈組組成，電磁線圈組由漆包線繞制在線圈骨架上，電磁線圈組內(nèi)外設(shè)有絕緣保護(hù)層，軸向磁場(chǎng)發(fā)生裝置與法蘭套之間設(shè)置法蘭絕緣套。所述的多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組的外圍設(shè)置法
蘭套屏蔽罩。本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型采用由雙層水冷法蘭套和多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的控制磁場(chǎng)組成多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組單獨(dú)或耦合設(shè)有二極旋轉(zhuǎn)橫向磁場(chǎng)發(fā)生裝置、單個(gè)或兩個(gè)以上軸向磁場(chǎng)發(fā)生裝置(形成梯度或均勻的軸向磁場(chǎng))、同軸聚焦磁場(chǎng)磁軛。多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組提供了多種耦合磁場(chǎng)可行性，既滿足靶面附近的磁場(chǎng)狀態(tài)，改善弧斑放電形式，降低放電功率密度、減少大顆粒發(fā)射、提高放電穩(wěn)定性，提高靶材刻蝕均勻性和靶材利用率，又保證等離子體傳輸空間的磁場(chǎng)分布，提高等離子體的傳輸效率和傳輸均勻性，提高鍍膜效率和鍍膜均勻性，利于整機(jī)設(shè)計(jì)，促進(jìn)工具鍍膜和裝飾鍍膜的發(fā)展，使得該多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組結(jié)構(gòu)成為一種實(shí)用的離子鍍?cè)摧o助裝置。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I法蘭套；2法蘭套冷卻水通道；3法蘭套屏蔽罩；4法蘭連接孔；5法蘭盤；6多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組；7法蘭套進(jìn)水管；8法蘭套出水管；9法蘭套絕緣套；10 二極旋轉(zhuǎn)橫向磁場(chǎng)發(fā)生裝置；11軸向磁場(chǎng)發(fā)生裝置；12同軸聚焦磁場(chǎng)磁軛。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，本實(shí)用新型多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，由雙層水冷法蘭套和多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的控制磁場(chǎng)組成，主要包括:法蘭套1、法蘭套冷卻水通道2、法蘭套屏蔽罩3、法蘭連接孔4、法蘭盤5、多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組6、法蘭套進(jìn)水管7、法蘭套出水管8、法蘭套絕緣套9等,具體結(jié)構(gòu)如下:法蘭套I的外側(cè)設(shè)有法蘭套絕緣套9，法蘭套絕緣套9的外側(cè)設(shè)有多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組6 ;多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組單獨(dú)或耦合設(shè)有二極旋轉(zhuǎn)橫向磁場(chǎng)發(fā)生裝置10、單個(gè)或兩個(gè)以上軸向磁場(chǎng)發(fā)生裝置(形成梯度或均勻的軸向磁場(chǎng))11、同軸聚焦磁場(chǎng)磁軛12。法蘭套I中設(shè)有法蘭套冷卻水通道2，法蘭套I底部設(shè)有與法蘭套冷卻水通道2相通的法蘭套進(jìn)水管7、法蘭套出水管8，法蘭套冷卻水通道的一端設(shè)置環(huán)形法蘭盤5，法蘭盤5邊緣開有法蘭連接孔4。多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組6的外圍設(shè)置法蘭套屏蔽罩3，通過法蘭套屏蔽罩3對(duì)內(nèi)部的磁場(chǎng)發(fā)生裝置進(jìn)行保護(hù)。本實(shí)用新型中，多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組6產(chǎn)生的磁場(chǎng)是以下單獨(dú)或耦合的磁場(chǎng)發(fā)生裝置形成的多型復(fù)合磁場(chǎng)之一:(I)由單獨(dú)二極旋轉(zhuǎn)橫向磁場(chǎng)控制弧斑運(yùn)動(dòng)形成單型復(fù)合磁場(chǎng)；(2)由二極旋轉(zhuǎn)橫向磁場(chǎng)I禹合法蘭端部軸向磁場(chǎng)形成兩型復(fù)合磁場(chǎng)；(3)由單獨(dú)軸向磁場(chǎng)裝置形成梯度或均勻復(fù)合磁場(chǎng)；(4)由兩個(gè)以上軸向磁場(chǎng)裝置形成梯度或均勻復(fù)合磁場(chǎng)。本實(shí)用新型中，法蘭套I由不導(dǎo)磁的不銹鋼制作，法蘭套為空心結(jié)構(gòu)，通冷卻水保護(hù)；多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組6、法蘭套I與弧源頭的靶材三者之間同軸，多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組6在法蘭套I上的位置可調(diào)；法蘭套I截面單邊形狀為L(zhǎng)形，中間法蘭套冷卻水通道2由雙層不銹鋼筒同軸圍套組成，法蘭套冷卻水通道2上部焊接一環(huán)形法蘭盤5，法蘭盤5的內(nèi)徑與法蘭套I內(nèi)徑平齊，法蘭盤5的外徑與弧源頭的爐體法蘭外徑平齊，法蘭盤5邊緣開有6-8個(gè)法蘭連接孔4，通過法蘭連接孔4將法蘭盤5整體與爐體連接；法蘭套冷卻水通道2下部連接不銹鋼法蘭環(huán)，法蘭環(huán)內(nèi)、外徑與法蘭套一致，法蘭環(huán)底部開有8個(gè)螺紋孔，其中對(duì)稱兩個(gè)螺紋孔為通孔，作為進(jìn)出水口，另外6個(gè)作為離子鍍槍底盤連接孔。本實(shí)用新型中，多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組6設(shè)有的二極橫向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)發(fā)生裝置由多磁極(12η，η為整數(shù)，n ^ 2)鐵芯骨架及漆包線繞組線圈組成，鐵芯由導(dǎo)磁率高、厚
0.35-0.5mm的環(huán)形硅鋼片疊壓而成，鐵芯內(nèi)圓開有嵌放繞組線圈的槽，槽形有開口、半開口或半閉口形式，槽數(shù)有24、36、48、54或72，鐵芯內(nèi)徑按法蘭套尺寸選擇，大于法蘭套外徑，鐵芯外徑根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選擇，通過法蘭絕緣套圍套在法蘭套上；硅鋼片的表面涂有耐高壓絕緣漆，鐵芯材料采用冷軋或熱軋硅鋼或者采用非晶導(dǎo)磁材料；二極橫向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)發(fā)生裝置的漆包線繞組線圈采用高強(qiáng)度聚氨酯漆包銅線或者鋁線繞制，按二極磁場(chǎng)規(guī)律連接成對(duì)稱的三相繞組；繞組的連接方式有單層、雙層或單雙層混合，繞組端部的接線方式采用疊式或者波式，繞組的端部形狀采用鏈?zhǔn)?、交叉式、同心式或疊式；繞組采用相位差為120°的三相變頻正弦交流電源激勵(lì)，電流頻率和電壓可單獨(dú)調(diào)節(jié)，通過電壓調(diào)節(jié)二極橫向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)度，通過電流頻率調(diào)節(jié)二極橫向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度。二極橫向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)發(fā)生裝置放置于弧源頭的靶材周圍，其中心高于靶材表面。本實(shí)用新型中，多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組6設(shè)有的梯度或均勻的軸向磁場(chǎng)發(fā)生裝置由漆包線繞制的單個(gè)或兩個(gè)以上電磁線圈組組成，電磁線圈組內(nèi)外設(shè)有絕緣保護(hù)層，軸向磁場(chǎng)發(fā)生裝置與法蘭套之間設(shè)置法蘭絕緣套，軸向磁場(chǎng)發(fā)生裝置通過法蘭絕緣套與法蘭絕緣保護(hù)，電磁線圈組由漆包線繞制在線圈骨架上，電磁線圈組內(nèi)外通過絕緣保護(hù)；電磁線圈組通直流電，通過不同線圈的電壓大小調(diào)節(jié)軸向磁場(chǎng)的強(qiáng)度和梯度分布。實(shí)施例結(jié)果表明，本實(shí)用新型采用由雙層水冷法蘭套和多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的控制磁場(chǎng)組成多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置；多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組單獨(dú)或耦合設(shè)有二極旋轉(zhuǎn)橫向磁場(chǎng)發(fā)生裝置、單個(gè)或兩個(gè)以上形成梯度或均勻軸向磁場(chǎng)的軸向磁場(chǎng)發(fā)生裝置，提供了多種耦合磁場(chǎng)可行性，既滿足靶面附近的磁場(chǎng)狀態(tài)，改善弧斑放電形式，降低放電功率密度、減少大顆粒發(fā)射、提高放電穩(wěn)定性，提高靶材刻蝕均勻性和靶材利用率，又保證等離子體傳輸空間的磁場(chǎng)分布，提高等離子體的傳輸效率和傳輸均勻性，提高鍍膜效率和鍍膜均勻性，利于整機(jī)設(shè)計(jì)，促進(jìn)工具鍍膜和裝飾鍍膜的發(fā)展，使得該多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組結(jié)構(gòu)成為一種實(shí)用的離子鍍?cè)摧o助裝置。
權(quán)利要求1.一種多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，其特征在于，由雙層水冷法蘭套和多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組構(gòu)成，法蘭套的外側(cè)設(shè)有法蘭套絕緣套，法蘭套絕緣套的外側(cè)設(shè)有多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組；多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組單獨(dú)或耦合設(shè)有二極旋轉(zhuǎn)橫向磁場(chǎng)發(fā)生裝置、單個(gè)或兩個(gè)以上軸向形成梯度或均勻的軸向磁場(chǎng)的磁場(chǎng)發(fā)生裝置、同軸聚焦磁場(chǎng)磁軛。
2.按照權(quán)利要求1所述的多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，其特征在于，法蘭套中設(shè)有法蘭套冷卻水通道，法蘭套底部設(shè)有與法蘭套冷卻水通道相通的法蘭套進(jìn)水管、法蘭套出水管，法蘭套冷卻水通道的一端設(shè)置環(huán)形法蘭盤，法蘭盤邊緣開有法蘭連接孔。
3.按照權(quán)利要求1所述的多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，其特征在于:多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組產(chǎn)生的磁場(chǎng)是以下單獨(dú)或耦合的磁場(chǎng)發(fā)生裝置形成的多型復(fù)合磁場(chǎng)之一: (O由單獨(dú)二極旋轉(zhuǎn)橫向磁場(chǎng)控制弧斑運(yùn)動(dòng)形成單型復(fù)合磁場(chǎng)； (2)由二極旋轉(zhuǎn)橫向磁場(chǎng)I禹合法蘭端部軸向磁場(chǎng)形成兩型復(fù)合磁場(chǎng)； (3)由單獨(dú)軸向磁場(chǎng)裝 置形成梯度或均勻復(fù)合磁場(chǎng)； (4)由兩個(gè)以上軸向磁場(chǎng)裝置形成梯度或均勻復(fù)合磁場(chǎng)。
4.按照權(quán)利要求1所述的多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，其特征在于:法蘭套為空心結(jié)構(gòu)，多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組、法蘭套與弧源頭的靶材三者之間同軸，多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組在法蘭套上的位置可調(diào)；法蘭套截面單邊形狀為L(zhǎng)形，中間法蘭套冷卻水通道由雙層不銹鋼筒同軸圍套組成，冷卻水通道上部設(shè)有環(huán)形法蘭盤。
5.按照權(quán)利要求4所述的多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，其特征在于:法蘭盤的內(nèi)徑與法蘭套內(nèi)徑平齊，法蘭盤的外徑與弧源頭的爐體法蘭外徑平齊，法蘭盤邊緣開有6-8個(gè)法蘭連接孔，法蘭盤整體通過法蘭連接孔與爐體連接；冷卻水通道下部連接不銹鋼法蘭環(huán)，法蘭環(huán)內(nèi)、外徑與法蘭套一致，法蘭環(huán)底部開有8個(gè)螺紋孔，其中對(duì)稱兩個(gè)螺紋孔為通孔，作為進(jìn)出水口，另外6個(gè)作為離子鍍槍底盤連接孔。
6.按照權(quán)利要求1所述的多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，其特征在于:二極橫向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)發(fā)生裝置由多磁極鐵芯骨架及漆包線繞組線圈組成，多磁極的數(shù)量為12η，η為整數(shù)，η > 2 ;鐵芯為環(huán)形硅鋼片疊壓而成，鐵芯內(nèi)圓開有嵌放繞組線圈的槽，槽形有開口、半開口或半閉口形式，槽數(shù)有24、36、48、54或72，鐵芯內(nèi)徑大于法蘭套外徑，鐵芯通過法蘭絕緣套圍套在法蘭套上；硅鋼片的表面涂有耐高壓絕緣漆，鐵芯采用冷軋或熱軋硅鋼或者采用非晶導(dǎo)磁材料的鐵芯； 二極橫向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)發(fā)生裝置的漆包線繞組線圈采用聚氨酯漆包銅線或者鋁線繞制結(jié)構(gòu)，按二極磁場(chǎng)規(guī)律連接成對(duì)稱的三相繞組；繞組的連接方式有單層、雙層或單雙層混合，繞組端部的接線方式采用疊式或者波式，繞組的端部形狀采用鏈?zhǔn)?、交叉式、同心式或疊式，繞組采用相位差為120°的三相變頻正弦交流電源。
7.按照權(quán)利要求1或6所述的多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，其特征在于，二極橫向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)發(fā)生裝置放置于弧源頭的靶材周圍，其中心高于靶材表面。
8.按照權(quán)利要求1所述的多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，其特征在于:梯度或均勻的軸向磁場(chǎng)發(fā)生裝置由漆包線繞制的單個(gè)或兩個(gè)以上電磁線圈組組成，電磁線圈組由漆包線繞制在線圈骨架上，電磁線圈組內(nèi)外設(shè)有絕緣保護(hù)層，軸向磁場(chǎng)發(fā)生裝置與法蘭套之間設(shè)置法蘭絕緣套。
9.按照權(quán)利要求1所述的多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置，其特征在于:多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組的外圍設(shè)置法蘭套屏蔽罩 。
專利摘要本實(shí)用新型涉及薄膜與涂層制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置。多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組裝置由雙層水冷法蘭套和多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組構(gòu)成，法蘭套的外側(cè)設(shè)有法蘭套絕緣套，法蘭套絕緣套的外側(cè)設(shè)有多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組；多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)控制磁場(chǎng)組單獨(dú)或耦合設(shè)有二極旋轉(zhuǎn)橫向磁場(chǎng)發(fā)生裝置、單個(gè)或兩個(gè)以上軸向形成梯度或均勻的軸向磁場(chǎng)的磁場(chǎng)發(fā)生裝置、同軸聚焦磁場(chǎng)磁軛。本實(shí)用新型采用多磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性控制磁場(chǎng)組，提供多種弧斑控制磁場(chǎng)模式，既滿足靶面附近的弧斑磁場(chǎng)狀態(tài)，改善弧斑放電形式，降低功率密度、減少大顆粒發(fā)射，又保證等離子體傳輸空間的磁場(chǎng)分布，提高等離子體的傳輸效率和傳輸均勻性。
文檔編號(hào)C23C14/54GK203065569SQ20132009090
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者郎文昌 申請(qǐng)人:溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院