用离子束对聚合物，金属和陶瓷材料进行表面改性的装置制造方法及图纸

公开了一种用离子束（ＩＢ）对聚合物，金属和陶瓷材料进行表面改性的装置，该装置能够提供并控制一种施加于材料上进行表面改性的电压（２２０）以控制照射到该材料上的离子束的能量，能够区别在部分真空室中的反应气体的真空度，在该真空室中离子束从产生离子束的部分照射，而且该装置也能够用于两面照射处理和连续处理。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用离子束(IB)对聚合物，金属和陶瓷材料进行表面改性的装置，特别是涉及一种用离子束(IB)对聚合物，金属和陶瓷材料进行表面改性的改进装置，该装置能够控制反应气体的量和离子束的能量，能够对粉末材料表面进行改性，并实现材料的连续表面改性。
技术介绍
传统的离子束改性方法包括基于薄膜制造的方法和基于表面清洁处理的方法。在薄膜制造方法中，提出了使用高能量(从几十千伏到几兆伏)的离子灌输，离子束照射，通过从产生低能量(0到几千伏)粒子的离子源将离子化粒子照射在目标物上从而形成被沉积的材料而实现的离子束喷射沉积，多离子束沉积，用于促进薄膜制造的过程，以及离子辅助的沉积。另外，在表面清洁方法中，提出了通过将活跃粒子照射到材料表面而产生的表面清洁，和通过向真空室输送反应气体而实现的活性离子束刻蚀。在使用离子束的薄膜制造的情况下，通过控制被沉积的粒子和辅助离子束粒子之间的粒子相对比例来制造薄膜。在使用离子束的清洁方法的情况下，在控制等离子体产生和反应气体的量的同时使反应气体离子化从而实现快速表面清洁，而传统的湿反应清洁法需要的时间长。附图说明图1是描述较早申请(韩国专利申请第2465/1996，11994/1996，11995/1996和11996/1996号，它们的公开文本在此作为本专利技术的参考)的表面改性装置的示意图，该装置包括带有产生离子束IB的离子枪12和产生辅助离子束AB的辅助离子枪14的离子源10，用于分别测定和控制照射的活跃离子量的离子束流测定单元40和控制器42，用于握住表面被离子改性的样品材料22的样品夹持器20，带有用于向样品材料22提供反应气体的反应气体入口管26的反应气体控制单元(未给出)，用于在封闭的真空室30中产生真空以产生离子束IB和AB的真空泵28。该装置可以通过下列方式实现操作。首先，在聚合物材料周围提供氧气作为反应气体，将氩离子照射到该材料的表面，从而在聚合物材料表面产生亲水的官能团，其中一个氧原子与一个碳环化学键合。另外，氩离子与提供的氧气一起被照射到氮化物AIN的表面，从而在表面形成AION的键合和一种新材料而不破坏材料本身。因此，由于表面固有性质的改变而可以解决各种问题。例如可以改变与其它材料的粘合性，吸附性能，与水的亲水性，以及材料的表面强度。在离子束辅助反应中，具有低能量带的粒子能量一般用于与早期的沉积方法比较，粒子照射的量为1013-1018离子/厘米2，反应气体的量的特征在于材料周围的分压高于真空室中总的真空度。但是在上述的离子束照射装置中，只有通过反应气体的表面改性被认为是重要的。因此物理性质的改进和表面改性特征不能通过控制反应气体的量而获得。而且，施用于样品材料的离子束的能量仅仅通过离子束来控制。本专利技术的公开本专利技术的目的是提供一种用离子束对聚合物，金属和陶瓷材料进行表面改性的装置，该装置克服了现有技术中存在的上述问题。本专利技术的另一个目的是提供一种装置，该装置能够控制提供到被改性表面的反应气体的量，同时将特定量的离子束能量照射到希望进行表面改性的材料的表面，并能够控制施用到表面的离子束的离子能量，以在表面上形成具有新化学结构的材料，从而通过控制离子照射量、反应气体的灌输量以及活化粒子的粒子能量来控制表面改性的程度。本专利技术的另一个目的是提供一种用于表面改性的装置，该装置在工业实际中能够以两面照射类型和连续间歇类型过程使用。为了达到上述目的，提供了按照本专利技术的用离子束对聚合物，金属和陶瓷材料进行表面改性的装置，该装置包括室腔，用于在该室腔中保持真空的设施，带有用于产生离子束的离子枪的离子源，用于使希望进行表面改性的材料能够放置在其上被来自离子源的离子束照射的夹持器，以及用于向该材料表面输送反应气体的反应气体输送设施，其中在使夹持器与室腔绝缘的情况下对夹持器施加一个电压，以控制照射到该材料表面上的离子束的离子能量。为了达到上述目的，还提供了按照本专利技术的用离子束对聚合物，金属和陶瓷材料进行表面改性的装置，该装置包括室腔，用于在该室腔中保持真空的设施，带有用于产生离子束的离子枪的离子源，用于使希望进行表面改性的材料能够放置在其上被来自离子源的离子束照射的夹持器，用于向该材料表面输送反应气体的反应气体输送设施，以及用于将当反应气体施用到材料表面时使表面被改性的室腔的材料反应部分与提供有离子源的室腔的部分相互分离的分离设施，其中室腔的材料反应部分中的真空度高于提供有离子源的室腔的部分中的真空度。为了达到上述目的，还进一步提供了按照本专利技术的用离子束对聚合物，金属和陶瓷材料进行表面改性的装置，该装置包括室腔，用于在该室腔中保持真空的真空设施，带有用于产生离子束的离子枪的、安装在室腔上部的离子源，用于夹持被来自离子源的离子束照射的粉末材料同时搅拌该粉末材料的夹持器，以及用于向该粉末材料输送反应气体的反应气体输送设施。为了达到上述目的，再进一步提供了按照本专利技术的用离子束对聚合物，金属和陶瓷材料进行表面改性的装置，该装置包括室腔，用于在该室腔中保持真空的真空设施，每个带有一个离子枪的、安装在室腔的上部或下部、或者安装在室腔中至少二个相对位置的、用于分别产生离子束并分别将离子束照射到希望进行表面改性的材料的前和/或后或对面的一个或多个离子源，用于输送希望进行表面改性的材料的设施，以及用于将反应气体输送到被来自离子源的离子束照射的材料的相应表面的反应气体输送设施，其中该材料被连续输送到室腔中的照射离子束的反应区域，并从该反应区域中取出。在此，希望进行表面改性的材料可以盘绕成卷，材料的未盘绕的一端位于室腔的一侧被送至反应区域，被送至反应区域的材料部分用离子束照射而被表面改性，然后将改性的材料在室腔的另一侧重新盘绕。该材料也可以以晶片的形式输送和取出。另外，在室腔中可以安装多个真空设施，并且这些真空设施按照适当的顺序安装，以使当希望进行表面改性的材料从反应室腔外面输送至反应区域和将已被表面改性的材料移到室腔外时，室腔中的真空度在反应区域处于最大。Kaufman型离子源，冷中空阴极离子源，或高频离子源等可以用作所述离子源。从离子源产生的活化粒子在后面将称为离子束。照射的离子的量优选的是在1013-1018离子/厘米2范围内。吹到希望进行表面改性的材料上的反应气体的量优选为0-30毫升/分钟。反应室腔中反应气体的分压高于希望进行表面改性的材料周围的分压。真空室腔中反应气体的分压为10-1-10-7乇。本专利技术的其它优点、目的和特征将通过下面的描述变得更清楚。附图的简要说明通过后面的详细描述和附图将对本专利技术有更充分的理解，这些附图仅用于描述，因而并不限定本专利技术，其中图1为描述现有技术中使用反应气体的离子辅助反应装置的示意图；图2为描述按照本专利技术的离子辅助反应装置的示意图，该装置能对希望进行表面改性的材料的表面施加一个电压；图3为描述按照本专利技术的离子辅助反应装置的示意图，该装置能控制反应气体的分压；图4为描述按照本专利技术的离子辅助反应装置的示意图，该装置能对粉末材料表面实施改性；图5为描述按照本专利技术的离子辅助反应装置的透视示意图，该装置能对材料的多个面进行改性；图6为描述按照本专利技术的离子辅助反应装置的示意图，该装置能实现间歇式连续处理；图7为描述按照本专利技术的离子辅助反应装置的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用离子束对粉末材料进行表面改性的装置，该装置包括：室腔；用于在该室腔中保持真空的真空设施；带有用于产生离子束的离子枪的、安装在室腔上部的离子源；用于夹持被来自离子源的离子束照射的粉末材料并搅拌该粉末材料的 夹持器设施；和用于向该粉末材料输送反应气体的反应气体输送设施。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高锡勤，郑烔镇，崔原国，赵靖，
申请(专利权)人：韩国科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]