本发明专利技术提供了一种离子剂量和靶温检测方法，在离子溅射镀膜中对样品进行表面处理的检测过程中，对样品进行局部表面的掩蔽的方式进行表面处理的检测。采用这一系统可以减小同批样品预处理条件和真空处理条件波动的影响，可在不破坏真空的情况下提高材料真空表面处理的处理效率，避免频繁打开真空可能导致的污染，提高处理工艺的可重复性，加快处理技术的实用化进程。
【技术实现步骤摘要】
一种离子剂量和靶温检测方法
本专利技术属于物理电学
，具体涉及一种离子剂量和靶温监测系统，该系统主要用于涉及需在真空中进行稀土离子注入处理的样品或零件的监测技术，以提高处理效率、节约能源和缩短试验周期，保证后续的磨损测量评价的可重复性。
技术介绍
精密零件的真空表面处理效果评价问题一直是一个没能很好地解决。为了对多个零件或样品材料进行不同工艺条件下的真空表面处理(离子束、电子束和激光束处理等)，通常需要把零件或样品频繁地放入和取出真空室，这不仅浪费大量能源和时间，影响处理效率，也影响了处理技术的实用化进程。研究表明，离子注入剂量和靶温是影响离子注入样品性能的主要因素。由于稀土的导电性较差，稀土离子源的引出束流波动较大，因此难以获得整个束斑中部分区域的剂量，难以保证处理结果的可重复性。另外用辐射测温装置测出的通常是整个离子束斑内的平均靶温，无法得到一个微小区域的靶温，而如果采用热电偶，那么暴露在离子束斑内的热电偶会被动离子注入而使热电偶的材料成分发生变化，导致温度测量结果失真，同时热电偶材料还会被溅射进被注入样品而污染样品。如果把热电偶包裹起来，那又存在接触不好的问题。为了提高处理效率，保证获得处理条件可重复性好的样品，必须设法找到监测剂量和靶温的新方法，以便这些样品可以用来进行其表面性能和结构的测试。为了解决上述问题，本专利技术由此而来。
技术实现思路
针对上述现有技术表面处理检测存在的不足，本专利技术提供一种稀土离子剂量和靶温检测方法，采用这一方法可以减小同批样品预处理条件和稀土束流波动的影响，可在不破坏真空的情况下提高材料离子注入表面处理的处理效率，提高处理工艺的可重复性。本专利技术的目的在于提供一种离子剂量和靶温检测方法，在离子溅射镀膜中对样品进行表面处理的检测过程中，其特征在于，对样品进行局部表面的掩蔽的方式进行表面处理的检测。本专利技术优选的一技术方案中，对样品进行局部表面的掩蔽是在大样品上用大样品面积一半的小样品实现掩蔽处理，在大样品上获得处理和未处理区域，掩蔽小样品可以用来做其他性能和结构表征试验。本专利技术优选的一技术方案中，对样品进行局部表面的掩蔽是在大样品上用面积均为大样品面积四分之一的三个小样品实现掩蔽处理，每改变一种处理工艺，拿走一个小样品，这样可以在大样品上形成未处理区和三种工艺处理区，并同时得到三种工艺处理的小样品，这三种小样品与大样品相应区域的预处理条件和处理工艺是完全一致的。本专利技术优选的一技术方案中，对样品进行局部表面的掩蔽是在大样品上放上一个面积为大样品面积二分之一样品和一个面积为大样品面积四分之一样品，形成第一层掩蔽，然后在二分之一样品上放上面积为大样品面积四分之一的小样品实现双层掩蔽处理，随着处理工艺的改变和掩蔽样品的依次移出，最终可在大样品和二分之一样品上均形成未处理区和多种工艺处理区。本专利技术优选的一技术方案中，以上被掩蔽的大样品可用来做磨损试验，保证处理和未处理区域的预处理条件和磨损条件完全一致。本专利技术优选的一技术方案中，所述大样品是置于掩蔽机构上，掩蔽机构由尺寸略大于大样品一半面积和四分之一面积的两种托架和托架移动机构构成。本专利技术优选的一技术方案中，磨损体积测量和评价方法是指有两个处理区的样品可以通过销盘式或者往复式磨损机在样品上形成磨痕，有多个处理区的样品可以通过销盘式磨损机在样品上形成磨痕。采用干涉显微镜测量样品的干涉花样，数据收集可借助数码相机或计算机进行，用磨痕干涉条纹最大相对移动量d的倒数来衡量样品各区域的耐磨性。采用本专利技术的离子剂量和靶温监测系统(包括剂量和靶温技术、表面性能测量设计和测量结果评价方法)，对大小样品采用掩蔽注入并采用预镀被注入样品材料的方法，既避免了频繁打开真空室的麻烦，保证处理工艺的一致性，又可获得可靠的靶温测量结果，避免注入样品的被污染。有了上述处理工艺一致的样品，就可采用直观而精密的方法测量和评价精密零件的耐磨性，即用干涉显微镜一次性的测量经不同处理工艺处理的注入和未注入区的磨痕的深度和横截面积，从而分析改性效果与注入剂量和靶温之间的定量关系，为稀土离子注入的应用提供技术支撑。干涉法的基本原理：干涉显微镜可视为迈克尔逊干涉仪和显微镜的组合，由光源发出的一束光经聚光镜和分光镜后分成强度相同的两束光，分别经反射镜和带有磨痕的样品反射后汇合发生等厚干涉，产生明暗相间的干涉条纹。由于样品上有磨痕，因此从样品反射和从基片表面反射的光的光程随磨痕的形状和深度不同而不同，造成同一级次的干涉条纹发生相应的弯曲，根据条纹的弯曲情况可以测得磨痕的最大深度和横截面积，但是选用什么方法来计算横截面积仍然是一个需要探索的问题。有益效果：本专利技术提供了离子剂量和靶温监测系统，采用这一系统可以减小同批样品预处理条件和真空处理条件波动的影响，可在不破坏真空的情况下提高材料稀土离子表面处理的处理效率，减少稀土束流不稳定性对微区注入剂量的影响，避免热电偶的被动注入和样品污染，获得可靠的靶温测量结果，加快处理技术的实用化进程。该系统具有以下几个特征：采用单层和双层掩蔽技术，不仅可以在同一块样品上形成未处理区和多种工艺处理区，实现一次磨损试验就可以对未处理区和多种工艺处理区的磨损性能进行测量和评价，保证了预处理条件和磨损测试条件的完全一致，而且可以得到与对应磨损样品预处理条件完全一致的小样品，这些小样品通常可以用来进行其他表面性能测试。采用可垂直升降和可旋转的托架掩蔽机构可以在不破坏真空的前提下把掩蔽样品移出处理区，然后继续对被掩蔽样品进行不同工艺的表面处理。这样，不仅可以节约能源和处理时间，而且可以避免频繁开关真空可能导致的样品污染。3.在热电偶上预镀被注入样品的材料，可以避免热电偶暴露在注入区域导致的被动注入，避免组成热电偶的成分溅射进被注入样品导致样品被污染。由于预镀的是被注入样品材料，因此不仅可以保证热电偶的接触良好，还可以得到真正的注入样品表层的靶温。4.采用干涉法来评价各区域的耐磨性不仅可以避免“称重法”的两个明显的不足之处，而且各区域的预处理条件和干涉条件是完全一致的，只需要对条纹的弯曲量和横截面积进行相对测量就可以评价经各种处理工艺处理的样品的耐磨性了。本专利技术主要用在材料的稀土离子表面处理领域。例如，有一种基于金属蒸汽真空弧的宽束离子源的离子注入技术就可以借助该掩蔽技术提高注入效率和处理工艺的可重复性。附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：图1本专利技术中用大样品面积一半的小样品掩蔽大样品的示意图，图2本专利技术中三个用大样品面积四分之一的的小样品掩蔽大样品的示意图，图3本专利技术中用不同尺寸的小样品双层掩蔽大样品的示意图，图4本专利技术中样品掩蔽去除托架与升降转动机构的示意图，图5本专利技术中样品、掩蔽去除托架、升降转动机构连接示意图，图6本专利技术中在大样品上形成的未处理区和三种工艺处理区的示意图，图7本专利技术中采用销盘磨损机在大样品上形成的未处理区和三种工艺处理区进行磨损实验后形成的磨痕示意图，图8本专利技术中在大样品上形成的未处理区和一种工艺处理区的示意图，图9本专利技术中采用往复式磨损机在大样品上形成的未处理区和处理区进行磨损实验后形成的磨痕示意图，图10本专利技术中磨痕干涉显微照片示意图。具体实施方式以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种离子剂量和靶温检测方法，在离子溅射镀膜中对样品进行表面处理的检测过程中，其特征在于，对样品进行局部表面的掩蔽的方式进行表面处理的检测。
【技术特征摘要】
1.一种离子剂量和靶温检测方法，在离子溅射镀膜中对样品进行表面处理的检测过程中，其特征在于，对样品进行局部表面的掩蔽的方式进行表面处理的检测。2.根据权利要求1所述的离子剂量和靶温检测方法，其特征在于，对样品进行局部表面的掩蔽是在大样品上用大样品面积一半的小样品实现掩蔽处理，在大样品上获得处理和未处理区域，掩蔽小样品可用来做其他性能和结构表征试验。3.根据权利要求1所述的离子剂量和靶温检测方法，其特征在于，对样品进行局部表面的掩蔽是在大样品上用面积均为大样品面积四分之一的三个小样品实现掩蔽处理，每改变一种处理工艺，拿走一个小样品，这样可以在大样品上形成未处理区和三种工艺处理区，并同时得到三种工艺处理的小样品，这三种小样品与大样品相应区域的预处理条件和处理工艺是完全一致的。4...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨建华，黄小忠，丁一，钱月明，于鹏飞，祁万钰，杨北平，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。