一种具有双层屏蔽罩的阴极弧头制造技术

本发明专利技术公开了一种具有双层屏蔽罩的阴极弧头，涉及离子束产生装置领域。该方案包括固定法兰盘、阴极靶材、触发电极、屏蔽系统、辅助阳极板，屏蔽系统包括第一屏蔽罩以及第二屏蔽罩，第一屏蔽罩与第二屏蔽罩均与阴极靶材同轴设置，且第一屏蔽罩与所述第二屏蔽罩均套于阴极靶材外并与阴极靶材之间保持间距，第一屏蔽罩由导磁材料制成，第二屏蔽罩由非导磁材料制成。设置双层屏蔽罩，对阴极靶材上的弧斑点形成更好的约束，使阴极靶材表面均匀烧蚀，提高阴极靶材的利用率，降低阴极靶材更换的频率，减少对生产的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种具有双层屏蔽罩的阴极弧头
本专利技术涉及离子束产生装置领域，具体涉及一种具有双层屏蔽罩的阴极弧头。
技术介绍
金属离子注入可以综合改善材料表面的摩擦、磨损、腐蚀和抗高温氧化等性能，比氮离子注入的表面改性效果更显著，其应用范围也更广泛。金属阴极真空弧等离子体源具有金属等离子体离化率高、金属离子产出量大、离子纯度高、能产生几乎所有金属的等离子体、结构简单等特点。但阴极弧产生的大颗粒对该源的应用不利。随着阴极弧等离子体工业应用的日益广泛，特别是阴极弧等离子体制备纳米叠层膜和超硬膜等新一代表面技术的出现，消除大颗粒和提高阴极弧等离子体传输效率研究工作也成为研究重点。现有专利申请文件中，申请号为201910174802.7的中国专利技术专利申请公开了一种沉积装置，具体公开了一种由阴极靶材、触发系统、陶瓷屏蔽系统、辅助阳极板，凹形冷却装置组成的阴极弧头。现有技术中的阴极弧头采用单层的屏蔽罩，对弧斑运动的约束作用有限，不能很好的保证弧源的长期稳定烧蚀，容易在阴极靶材表面形成深坑引发断弧，导致阴极靶材利用率不高，且更换阴极靶影响使用效率。因此，在不影响沉积功效的功能前提下，必须阴极结构进行重新设计，提高阴极利用率。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种具有双层屏蔽罩的阴极弧头，本专利技术从控制弧源附近的磁场分布，试图从起源上消除大颗粒，继而提高沉积薄膜的质量，其包括固定法兰盘、阴极靶材、触发电极、屏蔽系统、辅助阳极板，该屏蔽系统包括双层屏蔽罩，提高了对弧斑的控制效果，使弧板在阴极靶材上稳定烧蚀，提高阴极靶材的利用率。为实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种具有双层屏蔽罩的阴极弧头，包括固定法兰盘、阴极靶材、触发电极、屏蔽系统、辅助阳极板，所述阴极靶材固定于所述固定法兰盘上，所述屏蔽系统包括第一屏蔽罩以及第二屏蔽罩，所述第一屏蔽罩与所述第二屏蔽罩均与所述阴极靶材同轴设置，且所述第一屏蔽罩与所述第二屏蔽罩均套于所述阴极靶材外并沿径向与所述阴极靶材之间保持1mm-10mm的间距，第一屏蔽罩、第二屏蔽罩均与所述固定法兰盘绝缘，所述第一屏蔽罩背离所述固定法兰盘的表面靠所述阴极靶材背离所述固定法兰盘的表面设置，以所述阴极靶材背离所述固定法兰盘的表面为基准表面，所述第一屏蔽罩背离所述固定法兰盘的表面与所述基准表面保持-20mm～+20mm的高度差，所述第二屏蔽罩固定于所述固定法兰盘上，所述第一屏蔽罩活动设置于所述第二屏蔽罩上，且所述第一屏蔽罩沿其轴线方向相对于所述第二屏蔽罩可调，所述第一屏蔽罩由导磁材料制成，所述第二屏蔽罩由非导磁材料制成。通过这样设置，由导磁材料制成的第一屏蔽罩与非导磁材料制成的第二屏蔽罩形成双层屏蔽罩，双层屏蔽罩与常规的单层屏蔽罩相比，能对阴极靶材上的弧斑点形成更好的约束，此外，第一屏蔽罩相对于第二屏蔽罩活动设置且沿轴线方向可调，从而可以是的第一屏蔽罩与阴极靶材上表面的间距保持在±10mm的高度差范围内，避免弧斑仅在某一个点烧蚀而形成凹坑的情况，从而对阴极靶材表面均匀烧蚀，提高阴极靶材的利用率，降低阴极靶材更换的频率，减少对生产的影响。作为优选，所述第一屏蔽罩可转动地设置于所述第二屏蔽罩上。通过这样设置，当阴极靶材由于烧蚀不理想而导致阴极靶材与第一屏蔽罩倾向于相互黏连时，第一屏蔽罩可相对于第二屏蔽罩可转动，可使得第一屏蔽罩与阴极靶材分离，从而阴极弧头能继续工作，维护方便。作为优选，所述第二屏蔽罩固定于所述固定法兰盘上，所述第二屏蔽罩背离所述固定法兰盘的一侧开设有内螺纹槽，所述第一屏蔽罩包括屏蔽环部以及与屏蔽环部连接的套轴部，所述屏蔽环部背离所述固定法兰盘设置，所述套轴部上设置有外螺纹，所述外螺纹与所述内螺纹槽连接。通过这样设置，第一屏蔽罩的外螺纹与第二屏蔽罩上的内螺纹槽连接，从而实现第一屏蔽罩可相对于第二屏蔽罩转动。作为优选，所述第二屏蔽罩上设置有驱动所述第一屏蔽罩相对于所述第二屏蔽罩转动的转动驱动组件。通过这样设置，通过转动驱动组件可驱动第一屏蔽罩相对于第二屏蔽罩转动，从而在阴极靶材与第一屏蔽罩粘连后，便于使得第一屏蔽罩与阴极靶材分离，从而使得阴极弧源能继续工作，便于维护。作为优选，所述转动驱动组件包括驱动电机以及传动组件，所述驱动电机固定于所述固定法兰盘上，所述传动组件包括传动齿环以及传动齿轮，所述传动齿环设置于所述第一屏蔽罩外壁上，所述传动齿轮与所述驱动电机的转轴固定，所述传动齿轮与所述传动齿环啮合。通过这样设置，作为一个方案，转动驱动组件的动力源为驱动电机，通过传动组件将动力传递至第一屏蔽罩，从而驱动第一屏蔽罩转动，该传动组件为传动齿轮以及传动齿环，结构紧凑，传动稳定。作为优选，所述转动驱动组件包括驱动电机以及传动组件，所述驱动电机固定于所述固定法兰盘上，所述传动组件包括传动链环、传动链轮以及链带，所述传动链环设置于所述第一屏蔽罩外壁上，所述传动链环包括啮合齿，所述链带与所述传动链环的啮合齿以及所述传动链轮啮合，所述传动链轮与所述驱动电机的转轴固定，所述传动链轮与所述驱动电机的转轴通过花键联轴器、渐开线花键联轴器、轴向可移式径向键刚性联轴器、鼓形齿式联轴器或者滑键连接。通过这样设置，作为另一种方案，转动驱动组件的动力源仍为驱动电机，通过传动组件将动力传递至第一屏蔽罩，从而驱动第一屏蔽罩转动，该传动组件为传动链环、传动链轮以及链带，由于第一屏蔽罩与第二屏蔽罩通过螺纹的方式连接，从而第一屏蔽罩相对于第二屏蔽罩转动时，第一屏蔽罩在轴线方向也相对于第二屏蔽罩移动，从而可通过花键联轴器、渐开线花键联轴器、轴向可移式径向键刚性联轴器、鼓形齿式联轴器或者滑键连接，使得驱动电机能通过传动链轮、链带，将动力传递至传动链环，最终驱动第一屏蔽罩转动。作为优选，所述固定法兰盘上还设置有永磁体调节组件，所述永磁体调节组件设置在所述固定法兰盘上背向所述阴极靶材的一侧，所述永磁体调节组件包括调节套、嵌设于调节套内的永磁块，所述固定法兰盘上沿其轴线方向开设有螺纹调节孔，所述调节套外设置有外连接螺纹，所述调节套与所述螺纹调节孔螺纹连接，所述调节套上还设置有延伸出所述螺纹调节孔外的调节部。通过这样设置，永磁体调节组件可对永磁块在固定法兰盘的位置进行调节，从而改变阴极靶材的磁场，起到辅助控制阴极靶材表面的弧斑运动的作用，调节时，通过螺纹调节孔外的调节部驱动调节套旋转，而调节套与螺纹调节孔螺纹连接，调节套旋转时，其与固定法兰盘之间发生相对移动，永磁块嵌设于调节套内，从而可调整永磁块靠近阴极靶材或远离阴极靶材，对阴极板材表面的磁场进行调节，有利于控制弧板运动，使得阴极靶材均匀烧蚀，提高阴极靶材的利用率。作为优选，所述第一屏蔽罩为纯铁、硅钢、坡莫合金、铌-钛合金、超导化合物铌三锡和钒三镓中的一种材料制成。相对于现有技术，本专利技术取得了有益的技术效果：1、设置双层屏蔽罩，对阴极靶材上的弧斑点形成更好的约束，使阴极靶材表面均匀烧蚀，提高阴极靶材的利用率，降低阴极靶材更换的频率，减少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有双层屏蔽罩的阴极弧头，包括固定法兰盘(1)、阴极靶材(2)、触发电极(3)、屏蔽系统(4)，所述阴极靶材(2)固定于所述固定法兰盘(1)上，其特征在于，所述屏蔽系统(4)包括第一屏蔽罩(401)以及第二屏蔽罩(402)，所述第一屏蔽罩(401)与所述第二屏蔽罩(402)均与所述阴极靶材(2)同轴设置，且所述第一屏蔽罩(401)与所述第二屏蔽罩(402)均套于所述阴极靶材(2)外并与所述阴极靶材(2)之间保持1mm-10mm的间距，第一屏蔽罩(401)、第二屏蔽罩(402)均与所述固定法兰盘(1)绝缘，所述第一屏蔽罩(401)背离所述固定法兰盘(1)的表面靠所述阴极靶材(2)背离所述固定法兰盘(1)的表面设置，以所述阴极靶材(2)背离所述固定法兰盘(1)的表面为基准表面，所述第一屏蔽罩(401)背离所述固定法兰盘(1)的表面与所述基准表面保持-20mm～+20mm的高度差，所述第二屏蔽罩(402)固定于所述固定法兰盘(1)上，所述第一屏蔽罩(401)活动设置于所述第二屏蔽罩(402)上，且所述第一屏蔽罩(401)沿其轴线方向相对于所述第二屏蔽罩可调，所述第二屏蔽罩(402)位于所述第一屏蔽罩(401)与所述法兰盘之间，所述第一屏蔽罩(401)由导磁材料制成，所述第二屏蔽罩(402)由非导磁材料制成。/n...

【技术特征摘要】
1.一种具有双层屏蔽罩的阴极弧头，包括固定法兰盘(1)、阴极靶材(2)、触发电极(3)、屏蔽系统(4)，所述阴极靶材(2)固定于所述固定法兰盘(1)上，其特征在于，所述屏蔽系统(4)包括第一屏蔽罩(401)以及第二屏蔽罩(402)，所述第一屏蔽罩(401)与所述第二屏蔽罩(402)均与所述阴极靶材(2)同轴设置，且所述第一屏蔽罩(401)与所述第二屏蔽罩(402)均套于所述阴极靶材(2)外并与所述阴极靶材(2)之间保持1mm-10mm的间距，第一屏蔽罩(401)、第二屏蔽罩(402)均与所述固定法兰盘(1)绝缘，所述第一屏蔽罩(401)背离所述固定法兰盘(1)的表面靠所述阴极靶材(2)背离所述固定法兰盘(1)的表面设置，以所述阴极靶材(2)背离所述固定法兰盘(1)的表面为基准表面，所述第一屏蔽罩(401)背离所述固定法兰盘(1)的表面与所述基准表面保持-20mm～+20mm的高度差，所述第二屏蔽罩(402)固定于所述固定法兰盘(1)上，所述第一屏蔽罩(401)活动设置于所述第二屏蔽罩(402)上，且所述第一屏蔽罩(401)沿其轴线方向相对于所述第二屏蔽罩可调，所述第二屏蔽罩(402)位于所述第一屏蔽罩(401)与所述法兰盘之间，所述第一屏蔽罩(401)由导磁材料制成，所述第二屏蔽罩(402)由非导磁材料制成。


2.根据权利要求1所述的具有双层屏蔽罩的阴极弧头，其特征在于，所述第一屏蔽罩(401)可转动地设置于所述第二屏蔽罩(402)上。


3.根据权利要求2所述的具有双层屏蔽罩的阴极弧头，其特征在于，所述第二屏蔽罩(402)固定于所述固定法兰盘(1)上，所述第二屏蔽罩(402)背离所述固定法兰盘(1)的一侧开设有内螺纹槽(4021)，所述第一屏蔽罩(401)包括屏蔽环部(4011)以及与屏蔽环部(4011)连接的套轴部(4012)，所述屏蔽环部(4011)背离所述固定法兰盘(1)设置，所述套轴部(4012)上设置有外螺纹(40121)，所述外螺纹(40121)与所述内螺纹槽(4021)连接。


4.根据权利要求2或3所述的具有双层屏蔽罩的阴极弧头，其特征在于，所述第二屏蔽罩(402)上设置有驱动所述第一屏蔽罩(401)相对于所述第二屏蔽罩(402)转动的转动驱动组件(5)。

【专利技术属性】
技术研发人员：廖斌，庞盼，王国梁，罗军，陈琳，
申请(专利权)人：廖斌，广东省广新离子束科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44