一种大型低压高效高束流直流空心阴极源制造技术

本发明专利技术提供了一种大型低压高效高束流直流空心阴极源，其包括阴极机构、第一阳极机构、第二阳极机构与控制电源，第一阳极机构与第二阳极机构之间形成辉光区，阴极机构的顶部设置有加气机构，其将在阳极座与阴极板之间加载电压使通入的气体辉光产生等离子体，并将阳极环与阳极座连接为一体，直接利用阳极环对等离子体进行集束加速，再利用第二阳极机构对等离子体中的电子进行牵引与吸收，解决了电子伤害靶材的技术问题，同时对Ar正离子进行导向加速，避免了逸散，提高工作效率。

A large low voltage high efficiency and high beam DC hollow cathode source

The invention provides a large low-voltage, high-efficiency and high-beam DC hollow cathode source, which comprises a cathode mechanism, a first anode mechanism, a second anode mechanism and a control power supply. A glow zone is formed between the first anode mechanism and the second anode mechanism, and an aeration mechanism is arranged at the top of the cathode mechanism, which will be between the anode seat and the cathode plate. The interloading voltage makes the incoming gas glow produce plasma and connects the anode ring with the anode seat. The plasma is accelerated by the anode ring directly. The second anode mechanism is used to tract and absorb the electrons in the plasma, which solves the technical problem of electronic damage to the target. The ion is guided to accelerate, avoiding escaping and improving work efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种大型低压高效高束流直流空心阴极源
本专利技术涉及真空镀膜用等离子发生
，具体为一种大型低压高效高束流直流空心阴极源。
技术介绍
在真空镀膜的方法中有一种物理气相沉积技术，其是指在真空条件下，利用各种物理方法，将镀料气化成原子、分子或使其离化为离子，直接沉积到基体表面上的方法。制备硬质反应膜大多以物理气相沉积方法制得，它利用某种物理过程，如物质的热蒸发，或受到离子轰击时物质表面原子的溅射等现象，实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移过程。而利用离子轰击物质表面原子的溅射方式，不仅运用于镀膜工作中，在对镀膜工作之前的对工件表面进行杂质剥离的过程中，也需要使用到。其工作原理是利用阴极与起辉电极之间产生的电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子或者其他惰性气体原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子，新电子飞向基片，Ar正离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在专利号为CN201620457732.8的技术专利中，公开了一种紧凑型大功率空心阴极放电装置，利用气体导入口经由密封管向空心阴极管中通入多种气体，通过控制电源中的起弧电源在阴极板和辅助阳极板之间加载一定的电压，使气体形成电弧放电的形式，永磁体在空心阴极管内部形成稳定的磁场，电弧放电数秒后，开启恒定电流源，并关闭起弧电源，使得空心阴极管内产生稳定的等离子体，并由辅助阳极板底部喷出，由于电场和磁场的作用，等离子体成发散状到达环状阳极板，从而形成高离化率的等离子体束流。在专利号为CN201620457557.2的技术专利中，公开了一种利用空心阴极调节离子能量的装置，将样品放置于样品放置架与环状阳极板之间，然后利用气体导入口经由密封管向空心阴极管中通入多种气体，此时，通过起弧电源在阴极板和辅助阳极板之间加载一定的电压，使气体形成电弧放电的形式，电弧放电维持数秒后，开启引弧电源，并关闭起弧电源，使得空心阴极管内产生稳定的等离子体，并由辅助阳极板底部逸出，进入真空腔室内，在磁场的约束下，等离子体到达环状阳极板并穿过环状阳极板，形成高离化率的等离子体束流，由于环状阳极板和样品放置架之间的负偏压，使得离子朝着样品放置架的方向加速，从而使样品获得不同的离子能量。但是，现有的空心阴极装置在发生Ar正离子和新的电子等离子后，对等离子进行集束后轰击靶材，等离子中的电子会对靶材造成伤害，且针对规格靶材时，由于辉光区的空间过大，等离子在移动过程中发生逸散，会发生大量损耗，影响工作效率。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提供了一种大型低压高效高束流直流空心阴极源，其将在阳极座与阴极板之间加载电压使通入的气体辉光产生等离子体，并将阳极环与阳极座连接为一体，直接利用阳极环对等离子体进行集束加速，再利用第二阳极机构对等离子体中的电子进行牵引与吸收，解决了电子伤害靶材的技术问题，同时对Ar正离子进行导向加速，避免了逸散，提高工作效率。为实现上述目的，本专利技术提供一种大型低压高效高束流直流空心阴极源，包括：阴极机构，所述阴极机构包括阴极板，该阴极板的下方可拆卸连接设置有阴极筒，该阴极筒的内部设置有柱形的空心阴极，该空心阴极的内部设置有进气管；第一阳极机构，所述第一阳极机构设置于所述阴极机构的下方，其与所述阴极机构可拆卸连接设置，且其为起弧电极机构，该第一阳极机构对所述空心阴极发出的等离子进行集束处理；第二阳极机构，所述第二阳极机构设置于所述第一阳极机构的下方，其与所述第一阳极机构之间间隔辉光区，且其为引弧电机机构，该第二阳极机构吸引所述阴极机构发出的电子；以及控制电源，所述控制电源包括起弧电源与引弧电源，所述起弧电源的连接所述阴极板与所述第一阳极机构，所述引弧电源的负极与所述阴极板连接，所述引弧电源的正极与所述第二阳极机构连接。作为改进，所述阴极机构还包括：中间电极，所述中间电极位于所述阴极板的下方，其与所述阴极机构之间通过上绝缘板可拆卸连接设置；以及外钢筒，所述外钢筒套设于所述阴极筒外侧，其上下两端通过绝缘环分别与括阴极板以及第一阳极机构连接设置。作为改进，所述阴极板的上部设置有第一冷却水道，所述中间电极的上下两端部分别设置有第二冷却水道。作为改进，所述空心阴极包括：钽管，所述钽管与所述阴极筒同轴设置，其下端部设置有钨管，且该钨管通过第一绝缘套与所述阴极筒架设连接。作为改进，所述阴极板的上部还设置有加气机构，该加气机构包括：加气座，所述加气座中部设置有气体流通通道，该气体流通通道的下端部与所述空心阴极中的进气管连通设置，所述加气座的外壁通过绝缘套与所述阴极板套合设置，且其顶部与所述阴极板可拆卸连接设置；以及加气管，所述加气管设置于所述加气座的顶部，其对所述气体流通通道输入气体。作为改进，所述第一阳极机构包括：阳极座，所述阳极座与所述阴极板之间设置有中绝缘板，该阳极座与所述阴极板同轴连接设置，且该阳极座与所述起弧电源连接；阳极环，所述阳极环设置于所述阳极座的中心位置处，其正对所述空心阴极设置，且其与所述阳极座可拆卸连接设置，该阳极环的顶部设置有保护环与保护环垫；下绝缘板，所述下绝缘板设置于所述阳极座的下端，其与该阳极座可拆卸连接；连接板，所述连接板设置于所述下绝缘板的下方，其与所述辉光区的上部隔板连接设置；以及保护筒，所述保护筒的上部与所述阳极座的下部连接涉足，该保护筒的下部伸入所述辉光区内。作为改进，所述阳极座上设置有围绕所述阳极环设置的第三冷却水道。作为改进，所述阳极环的下部开口为喇叭形朝外扩口设置。作为改进，所述第二阳极机构包括：辅助阳极座，所述辅助阳极座正对所述第一阳极机构设置，其与所述辉光区的下部隔板可拆卸连接设置，且其与所述下部隔板之间设置有绝缘隔板，该辅助阳极座与所述引弧电源的正极相连接；阳极杆，所述阳极杆设置于所述辅助阳极座的顶部，其与所述辅助阳极座可拆卸连接，且其顶部位于所述辉光区内；灭弧环，所述灭弧环套设于所述阳极杆的顶部，且其与所述辅助阳极座之间垫设有第一绝缘套环；以及外罩，所述外罩罩设于所述阳极杆的外部，其与所述灭弧环之间设置有第二绝缘套环。作为改进，所述辅助阳极座内设置有对其与阳极杆进行冷却的第四冷却水道。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术通过利用阳极座与阳极环合二为一与阴极板之间加载电压使通入的气体辉光产生等离子体后，阳极环对等离子体立即进行集束加速，再利用第二阳极机构对等离子体中的电子进行牵引与吸收，避免了电子伤害靶材，同时对Ar正离子进行导向加速，避免了逸散，提高Ar正离子工作效率；(2)本专利技术利用空心阴极内的进气管在外钢筒内部狭小的空间内形成高浓度的氩气，在阳极座与阴极板之间加载一个较低的电压，就可以形成强烈的辉光，可以有效的减小电压，保证安全，同时减小能耗；(3)本专利技术利用阳极环直接设置于空心阴极的下方，在氩气辉光后产生的等离子体直接由阳极环进行集束与加速处理，避免了等离子体在从空心阴极抵达阳极环过程中的逸散，同时增强了等离子体的能量；(4)本专利技术在第一阳极机构的下方设置保护筒，利用保护筒对经阳极环集束发出的等离子体进行隔离保护，避免等离子体受到装置的干扰与影响；(5)本专利技术利用第二阳极机构对等离子体进行吸引，避免等离子体聚集在空心阴极附近，辉光区域更大，可以适应于大规格产品的加工，等离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型低压高效高束流直流空心阴极源，其特征在于，包括：阴极机构(1)，所述阴极机构(1)包括阴极板(10)，该阴极板(10)的下方可拆卸连接设置有阴极筒(11)，该阴极筒(11)的内部设置有柱形的空心阴极(12)，该空心阴极(12)的内部设置有进气管(13)；第一阳极机构(2)，所述第一阳极机构(2)设置于所述阴极机构(1)的下方，其与所述阴极机构(1)可拆卸连接设置，且其为起弧电极机构，该第一阳极机构(2)对所述空心阴极(12)发出的等离子进行集束处理；第二阳极机构(3)，所述第二阳极机构(3)设置于所述第一阳极机构(2)的下方，其与所述第一阳极机构(2)之间间隔辉光区(4)，且其为引弧电机机构，该第二阳极机构(3)吸引所述阴极机构(1)发出的电子；以及控制电源(5)，所述控制电源(5)包括起弧电源(51)与引弧电源(52)，所述起弧电源(51)的连接所述阴极板(10)与所述第一阳极机构(2)，所述引弧电源(52)的负极与所述阴极板(10)连接，所述引弧电源(52)的正极与所述第二阳极机构(3)连接。

【技术特征摘要】
1.一种大型低压高效高束流直流空心阴极源，其特征在于，包括：阴极机构(1)，所述阴极机构(1)包括阴极板(10)，该阴极板(10)的下方可拆卸连接设置有阴极筒(11)，该阴极筒(11)的内部设置有柱形的空心阴极(12)，该空心阴极(12)的内部设置有进气管(13)；第一阳极机构(2)，所述第一阳极机构(2)设置于所述阴极机构(1)的下方，其与所述阴极机构(1)可拆卸连接设置，且其为起弧电极机构，该第一阳极机构(2)对所述空心阴极(12)发出的等离子进行集束处理；第二阳极机构(3)，所述第二阳极机构(3)设置于所述第一阳极机构(2)的下方，其与所述第一阳极机构(2)之间间隔辉光区(4)，且其为引弧电机机构，该第二阳极机构(3)吸引所述阴极机构(1)发出的电子；以及控制电源(5)，所述控制电源(5)包括起弧电源(51)与引弧电源(52)，所述起弧电源(51)的连接所述阴极板(10)与所述第一阳极机构(2)，所述引弧电源(52)的负极与所述阴极板(10)连接，所述引弧电源(52)的正极与所述第二阳极机构(3)连接。2.根据权利要求1所述的一种大型低压高效高束流直流空心阴极源，其特征在于，所述阴极机构(1)还包括：中间电极(14)，所述中间电极(14)位于所述阴极板(10)的下方，其与所述阴极板(10)之间通过上绝缘板(15)可拆卸连接设置；以及外钢筒(16)，所述外钢筒(16)套设于所述阴极筒(11)外侧，其上下两端通过绝缘环(17)分别与括阴极板(10)以及第一阳极机构(2)连接设置。3.根据权利要求2所述的一种大型低压高效高束流直流空心阴极源，其特征在于，所述阴极板(10)的上部设置有第一冷却水道(101)，所述中间电极(14)的上下两端部分别设置有第二冷却水道(141)。4.根据权利要求1所述的一种大型低压高效高束流直流空心阴极源，其特征在于，所述空心阴极(12)包括：钽管(121)，所述钽管(121)与所述阴极筒(11)同轴设置，其下端部设置有钨管(122)，且该钨管(122)通过第一绝缘套(123)与所述阴极筒(11)架设连接。5.根据权利要求1所述的一种大型低压高效高束流直流空心阴极源，其特征在于，所述阴极板(10)的上部还设置有加气机构(6)，该加气机构(6)包括：加气座(61)，所述加气座(61)中部设置有气体流通通道(611)，该气体流通通道(611)的下端部与所述空心阴极(12)中的进气管(13)连通设置，所述加气座(61)的外壁通过绝缘套(62)与所述阴极板(10)套合设置，且其顶部与...

【专利技术属性】
技术研发人员：王叔晖，沈平，孟庆学，
申请(专利权)人：法德浙江机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33