一种可控电弧蒸发加速器制造技术

本实用新型专利技术是真空气相沉积技术中一种可控电弧蒸发加速器，由靶体，弧电源，靶室，磁场线圈，绝缘密封圈和真空室组成。靶室由可加长的圆筒状非导磁材料构成，靶室一端密封，该端内放置靶体，另一端通过密封圈与真空室连接，靶室外有磁场线圈，该线圈与靶体电气串联，由电弧电源供电，本实用新型专利技术具有显著降低液滴而又不影响沉积速率，电弧过程非常稳定，结构简单，成本低，节能，实用等优点。（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属气相沉积领域。利用真空电弧作为气化手段，蒸发金属用于气相沉积，近年来获得了广泛的应用。因而产生了多种可控蒸发装置。可控电弧蒸发装置是通过控制电弧运动而达到I、改变电弧等离子体的物理特性，进而达到控制沉积过程；II、使靶材表面均匀蒸发，减低乃至消除蒸发中夹带的金属液滴。由于被蒸发金属粒子具有较高的能量(～几十电子伏特)，电弧等离子作用区间相对较宽。靶面包括近靶面区空间对靶的工作性能有着决定性影响。因为电弧等离子体的影响区域是包括靶表面及其近靶面空间区域。仅控制电弧在靶表面运动则只能实现电弧过程的部分控制或者说是弱控制。要实现强控制，达到预定目标必须对靶表面及其整个近表面区域进行控制。仅仅变化靶体结构或是控制磁场是不够的，需要对整个近靶面空间区域实现控制。迄今为止，现有技术有关可控电弧蒸发装置多考虑控制电弧在靶表面的行为。如本申请人已申请的技术“一种可控电弧靶”，申请号94230705.4。也有人采用电磁场在近靶面区对等离子传输进行控制，如文献“Reducion inmacroparticles during the deposition of TiN filmsprepared by arc ion plating(Surface and Coatings Technology，43/44，1990，312-323)”，该文献采用磁场控制等离子体的传输来降低液滴微粒，但通过磁场线圈的电流与靶的工作电流无直接关系，即产生磁场所需电源与弧靶工作电源各自独立为两套电源。虽也能对近靶面空间区域实现控制，但没有本技术内在的自稳弧作用，同时需专用的磁场电源。本技术的目的是要实现可控电弧蒸发装置对电弧过程的强控制，特别是在整个近靶面区域实现对电弧等离子体的会聚、加速作用提出本技术电弧蒸发装置结构。本技术一种可控电弧蒸发加速器由普通或可控型靶体，弧电源，靶室，磁场线圈、绝缘密封圈和真空室组成，其特征在于靶室由可加长的圆筒状非导磁材料构成，靶室一端密封，该端内放置靶体，另一端通过密封圈与真空室连接，靶室外有磁场线圈，该线圈与靶体电气串联，由电弧电源供电。弧电流通过靶周围磁场线圈产生的自磁场采控制电弧等离子体的传输，由于在电弧等离子体传递过程中施加纵向(传递方向)强磁场能够增加等离子体的碰撞，提高能量，显著降低夹带的液滴而不影响弧靶的蒸发速率，故能保持较高的沉积速率。为显著降低液滴、提高等离子体传递效率，轴向磁场必须达到较高的强度。如果采用专用的电源将会增加设备成本，并且增加能量损耗。本技术无需另加电源装置就能实现强磁场(电流一般＞40A)，并与弧电流同步增大。采用加长靶室更能增加等离子体控制区域，达到更好的效果。由于电弧与磁场的相互作用，电弧电流通过外线圈产生的约束磁场具有负反馈自稳弧作用。例如，由于某种原因使弧电流下降→磁场强度下降↑↓弧电流上升←弧电压上升同样，由于某种原因使弧电流上升→磁场强度增大↑↓弧电流下降←弧电压下降因而本技术具有以下优点1.显著降低液滴而又不影响沉积速率。现有技术的可控电弧靶为降低液滴在一定程度上是以牺牲蒸发速率为代价。本技术在电弧等离子体传递过程中施加强磁场，能够增加等离子体的碰撞，提高能量，显著降低夹带的液滴而并不降低弧靶的蒸发速率。2、电弧过程非常稳定由于本技术的磁场线圈与弧靶供电线路的串联，由弧电流产生自约束磁场，因而具有负反馈自稳弧功能。3、降低成本，节能。附图为本技术可控电弧蒸发加速器的结构及磁场分布示意图。(1)磁场线圈，(2)靶室，(2′)加长靶室。(3)靶体，(4)绝缘密封件，(5)真空室(炉体)，(6)弧电源。现结合附图进一步说明本技术的特征靶室(2)通过绝缘密封件(4)与相同材料和形状的加长靶室(2′)连接，再通过绝缘密封件与真空室(5)连接，靶体(3)安装在靶室(2)中，靶室(2)外有磁场线圈(1)，磁场线圈(1)与靶体(3)电气上串联，由弧电源(6)供电，在电弧靶(3)工作的同时磁场线圈(1)也通过相同电流。实施例1电弧靶(3)为一柱状钛靶。靶厚50mm，外径80mm。安放在以不锈钢材料制作的内径170mm靶室(2)中。加长靶室(2′)长150mm，不锈钢材料制成，通过绝缘密封圈(4)与真空室(5)和靶室(2)分别在两端连接，加长靶室(2′)外绕有线圈(1)，串联接入靶与弧电源(6)回路中。实施例2电弧靶(3)为一柱状钛靶。靶厚50mm，外径80mm。安放在以不锈钢材料制作的内径170mm靶室(2)中，通过绝缘密封圈(4)与真空室(5)连接，靶室外有线圈(1)，串联接入靶与弧电源(6)回路中。权利要求一种可控电弧蒸发加速器由普通或可控型靶体，弧电源，靶室，磁场线圈，绝缘密封圈和真空室组成，其特征在于靶室由可加长的圆筒状非导磁材料构成，靶室一端密封，该端内放置靶体，另一端通过密封圈与真空室连接，靶室外有磁场线圈，该线圈与靶体电气串联，由电弧电源供电。专利摘要本技术是真空气相沉积技术中一种可控电弧蒸发加速器，由靶体，弧电源，靶室，磁场线圈，绝缘密封圈和真空室组成。靶室由可加长的圆筒状非导磁材料构成，靶室一端密封，该端内放置靶体，另一端通过密封圈与真空室连接，靶室外有磁场线圈，该线圈与靶体电气串联，由电弧电源供电，本技术具有显著降低液滴而又不影响沉积速率，电弧过程非常稳定，结构简单，成本低，节能，实用等优点。文档编号C23C14/32GK2244054SQ9523698公开日1997年1月1日 申请日期1995年6月9日 优先权日1995年6月9日专利技术者凌国伟, 沈辉宇 申请人:机械工业部武汉材料保护研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可控电弧蒸发加速器由普通或可控型靶体，弧电源，靶室，磁场线圈，绝缘密封圈和真空室组成，其特征在于靶室由可加长的圆筒状非导磁材料构成，靶室一端密封，该端内放置靶体，另一端通过密封圈与真空室连接，靶室外有磁场线圈，该线圈与靶体电气串联，由电弧电源供电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：凌国伟，沈辉宇，
申请(专利权)人：机械工业部武汉材料保护研究所，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]