CN102953034B - 一种结构紧凑的特种多功能离子镀枪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及表面防护涂层制备领域，具体地说是一种结构紧凑的特种多功能离子镀枪。本发明靶材安装在靶材底座上，通过靶材底座冷却铜板间接冷却；靶材底座内部通过冷却通道隔板形成上下冷却水通道；靶材底座安装在细长型的靶材底柱上，电磁线圈围套在靶材底座后的靶材底柱周围；靶材底柱底部安装冷却水通道底座，与冷却水管相连接；电源接头端子安装在靶材底柱上；离子镀枪底盘通过绝缘套与靶材底柱安装，离子镀枪装置通过离子镀枪底盘的安装孔与真空室连接安装。本发明用以改善传统电弧离子镀弧源结构复杂、适应性差、功能单一、难以实现特殊镀膜需求、操作复杂、靶材更换难度大、位置可调性差、等离子体空缺区域大的缺点。

Description

一种结构紧凑的特种多功能离子镀枪

技术领域

本发明涉及表面防护涂层制备领域，具体地说是一种结构紧凑的特种多功能离子镀枪。

背景技术

表面防护涂层技术是提高工模具及机械部件质量和使用寿命的重要途径，作为材料表面防护技术之一的PVD技术,以其广泛的功能性、良好的环保性以及巨大的增效性等优势，可以提高工模具及机械零件表面的耐磨性、耐蚀性、耐热性及抗疲劳强度等力学性能，极大的提高产品附加值，以保证现代机械部件及工模具在高速、高温、高压、重载以及强腐蚀介质工况下可靠而持续地运行。PVD主要分为真空蒸镀、磁控溅射和离子镀三个类型。在实际应用中，高质量的防护涂层必须具有致密的组织结构、无穿透性针孔、高硬度、与基体结合牢固等特点。真空蒸镀和磁控溅射由于粒子能量和离化率低，导致膜层疏松多孔、力学性能差、难以获得良好的涂层与基体之间的结合力，严重限制了该类技术在防护涂层制备领域的应用。

而离子镀涂层技术由于结构简单、离化率高、入射粒子能量高，可以轻松得到其他方法难以获得的高硬度、高耐磨性的陶瓷涂层、复合涂层，应用在工具、模具上面，可以使寿命成倍提高，较好地实现了低成本、高收益的效果；此外，离子镀涂层技术具有低温、高能两个特点，几乎可以在任何基材上成膜，应用范围十分广阔。电弧离子镀所用的弧源结构是冷阴极弧源，电弧的行为被阴极表面许多快速游动，高度明亮的阴极斑点所控制，阴极斑点的运动对电弧等离子体的物理特性以及随后的镀膜特性有很大的影响。而离子镀弧源是电弧等离子体放电的源头，是离子镀技术的核心部件。为了更好的提高沉积薄膜的质量和有效的利用靶材，提高放电稳定性，必须对弧斑的运动进行合理的控制。而弧斑的有效控制必须有合理的机械结构与磁场结构配合，就目前工业常用的小尺寸弧源结构，常用的靶材结构有圆盘形、圆柱形、圆锥形、圆台形；常用的磁场结构有轴向发散磁场、轴向聚焦磁场、旋转磁场等；而不同的靶材与磁场位形配合的弧源结构都不一样，而且设计复杂，适应性差，功能单一，如果需要变换靶材与磁场方式，就得全套更换整个弧源，造成了极大地浪费。

对于工业镀膜生产，产品的稳定性、大面积均匀性、高效性都是必须考虑的。而由于弧源是点状源，弧源前段等离子体的分布都是不均匀的，传统的弧源机械结构复杂，靶材在真空室的位置固定，一般不会超过炉壁，对于一些特殊生产需求难以满足；部分弧源结构体积过大，窗口直径太小，等离子体交叉区域不明显，很难实现工业化均匀镀膜生产，产品合格率和均匀性大大降低，这也是磁过滤不能产业化生产的原因之一，磁过滤装置体积庞大，很难在一个炉体实现密集的分布，因此等离子体传输窗口窄，窗口之间难以交叉，容易形成等离子体密度低的空缺区，对镀膜生产不利。

本发明对传统弧源结构进行革新，提出了结构紧凑的特种多功能离子镀枪。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑的特种多功能离子镀枪，用以改善传统电弧离子镀弧源结构复杂、适应性差、功能单一、难以实现特殊镀膜需求、操作复杂、靶材更换难度大、位置可调性差、等离子体空缺区域大的缺点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种结构紧凑的特种多功能离子镀枪，该离子镀枪设有靶材、靶材底座、靶材屏蔽罩、永磁体或导磁环、冷却水进水管道、靶材底柱、靶材底柱绝缘套、离子镀枪底盘绝缘盘、离子镀枪底盘、离子镀枪底盘紧固板、冷却水通道底座、电磁线圈；靶材安装在靶材底座上，通过靶材底座冷却铜板间接冷却，靶材的外侧设置靶材屏蔽罩；靶材底座内部通过冷却通道隔板形成上下冷却水通道；靶材底座安装在细长型的靶材底柱上，电磁线圈围套在靶材底座后的靶材底柱周围；靶材底柱底部安装冷却水通道底座，与冷却水管相连接；电源接头端子安装在靶材底柱上；离子镀枪底盘通过靶材底柱绝缘套与靶材底柱安装，离子镀枪装置通过离子镀枪底盘的安装孔与真空室连接安装；

靶材底柱的外侧设置靶材底柱绝缘套，靶材底柱绝缘套的外侧设置离子镀枪底盘绝缘盘、离子镀枪底盘、离子镀枪底盘紧固板，离子镀枪底盘的一侧设置离子镀枪底盘紧固板，离子镀枪底盘紧固板通过靶材底柱绝缘套上的绝缘套盘与离子镀枪底盘隔开，离子镀枪底盘的另一侧设置离子镀枪底盘绝缘盘；

靶材底柱的内侧设置永磁体或导磁环和冷却水进水管道，永磁体或导磁环设置于冷却水进水管道的外侧。

所述的结构紧凑的特种多功能离子镀枪，靶材底座设有靶材底座盘、靶材底柱连接管、靶材底座冷却铜板、靶材底座冷却水通道、靶材安装柱环套、靶材底座冷却通道隔板、靶材底座冷却水进水管；靶材底座盘、靶材底柱连接管、靶材底座冷却铜板、靶材安装柱环套、靶材底座冷却通道隔板、靶材底座冷却水进水管同轴安装；靶材底座冷却铜板焊接在靶材安装柱环套上，与靶材安装柱环套上端面留有距离，靶材安装柱环套上端面与靶材底座冷却铜板之间的柱环套内壁设有螺纹，靶材通过该螺纹安装在靶材底座上，与冷却铜板紧密接触；靶材底座冷却通道隔板为中间有圆孔、边缘有间隔缝隙的薄圆板，间隔缝隙形状任意均匀设置，间隔缝隙作为冷却水出水通道口；靶材底座冷却通道隔板同轴焊接在靶材安装柱环套上，与靶材底座冷却铜板有间隔，形成底座冷却水上通道；与靶材底座盘有间隔，形成底座冷却水下通道；靶材底座冷却通道隔板中间的圆孔连接在靶材底座冷却水进水管上，进水管外壁有密封槽，冷却水进水管道通过密封槽内的密封圈与靶材底座冷却水进水管紧密连接；冷却水通过靶材底座冷却水进水管流入靶材底座冷却水上通道，通过靶材底座冷却通道隔板边缘间隔缝隙的出水通道口流入靶材底座冷却水下通道，冷却水在靶材底座冷却水上通道内从中间向边缘流通，形成对靶材底座冷却铜板上紧密接触的靶材的有效冷却；靶材底座盘为中间有一圆孔的薄圆盘，该圆孔与靶材底座冷却水进水管形成环形间隔，作为冷却出水口，冷却水通过该间隔冷却出水口从靶材底座冷却水下通道流出，流入靶材底柱内的冷却水通道中，形成冷却水的有效流通；靶材安装柱环套焊接在靶材底座盘上，靶材安装柱环套外径比靶材底座盘外径小，形成靶材屏蔽罩支撑台；靶材底柱连接管外壁设有螺纹，通过该螺纹与靶材底柱连接。

所述的结构紧凑的特种多功能离子镀枪，靶材形状为圆盘形、圆柱形、圆锥形或圆台形，靶材尺寸为直径30-200mm，靶材底部有外螺纹，靶材通过底部外螺纹安装在靶材底座上，与靶材底座冷却铜板紧密接触；

靶材底柱、靶材底座的靶材底柱连接管和冷却水通道底座外尺寸根据具体靶材尺寸及弧源结构调节，设置为靶材尺寸的1/4~1/1之间，采用细长型紧凑结构；

靶材屏蔽罩为低功函数的材料：钢环、陶瓷环或高温塑料环；靶材屏蔽罩为圆筒形，套装在靶材安装柱环套外的支撑台上；靶材屏蔽罩与靶材之间形成间隙，间隙尺寸小于3mm；

永磁体或导磁环围磁轭套在冷却水进水管道周围的环形支撑台上，永磁体采用钕铁硼类高磁导率的铁磁性材料，导磁环由高磁导率的镀镍纯铁或者其他材料制作。

所述的结构紧凑的特种多功能离子镀枪，冷却水进水管道为细不锈钢薄壁管，冷却水进水管道通过靶材底座冷却水进水管外壁的密封槽内的密封圈与靶材底座冷却水进水管紧密连接，形成冷却水进水通道；冷却水进水管道上部有一环形圆台，作为永磁体或导磁环支撑台，环形圆台与靶材底柱有间隔，形成冷却水出水通道，从靶材底座盘间隔冷却出水口流出的冷却水通过该冷却水出水通道流出，流入靶材底柱冷却水通道中，形成冷却水的有效流通。

所述的结构紧凑的特种多功能离子镀枪，靶材底柱为粗不锈钢厚壁管，靶材底柱外壁设有环形密封槽，通过槽内的密封圈与靶材底柱绝缘套之间形成有效的密封；靶材底柱上部设有柱环套，柱环套长度与靶材底座的靶材底柱连接管长度一致，柱环套外径与靶材底柱外径一致，柱环套内径与靶材底座的靶材底柱连接管外径一致，大于靶材底柱内径，形成底柱上部台阶，靶材底柱的内径与靶材底座的靶材底柱连接管内径一致，柱环套内壁设有螺纹，通过上部内螺纹与靶材底座的靶材底柱连接管连接，底柱上部台阶设有环形密封槽，靶材底座的靶材底柱连接管底部紧压密封槽内的密封圈，形成与靶材底柱的有效密封；靶材底柱与冷却水进水管道之间形成冷却水通道；靶材底柱下部外壁设有一定长度的螺纹，通过下部外螺纹与冷却水通道底座连接。

所述的结构紧凑的特种多功能离子镀枪，离子镀枪底盘为一带中心圆孔的不锈钢盘，底盘外尺寸与炉体法兰尺寸一致，中心孔直径与靶材底柱绝缘套外径一致，围套在靶材底柱绝缘套上，下部与绝缘套盘上面紧密接触；离子镀枪底盘靠近边缘设置有6-8个安装孔，与炉体法兰安装孔一致，通过该安装孔将离子镀枪装置安装在真空室上；离子镀枪底盘下部靠近中心孔设有密封槽，密封槽外径小于绝缘套盘外径，通过槽内密封圈与绝缘套盘之间紧密接触形成有效的密封；底盘靠近密封槽附近设置有6-8个螺纹孔，螺纹孔内边缘大于绝缘套盘外径，通过该螺纹孔与紧固板进行连接，将绝缘套盘紧固在离子镀枪底盘与离子镀枪底盘紧固板之间。

所述的结构紧凑的特种多功能离子镀枪，靶材底柱绝缘套为高分子管套，管套内径与靶材底柱外径一致，通过靶材底柱外壁的密封圈进行绝缘密封，管套围套在靶材底柱周围，管套上部与靶材底柱平齐；靶材底柱绝缘套外设有绝缘套盘，绝缘套盘的位置无限制，根据实际应用需求设置，通过绝缘套盘位置调节靶材在炉内的位置，调节靶基距以及等离子体分布；绝缘套盘上部与离子镀枪底盘接触，通过底盘密封圈形成有效的密封；绝缘套盘下部与离子镀枪底盘紧固板接触，通过底盘紧固板密封圈形成有效的密封。

所述的结构紧凑的特种多功能离子镀枪，离子镀枪底盘紧固板为一带中心圆孔的具有不锈钢盘，离子镀枪底盘外尺寸比绝缘套盘外尺寸大，中心孔直径与靶材底柱绝缘套外径一致，围套在靶材底柱绝缘套上，上部与绝缘套盘下面紧密接触；离子镀枪底盘紧固板靠近边缘设置有6-8个离子镀枪底盘紧固板安装孔，与离子镀枪底盘下部螺纹孔一致，通过该安装孔将绝缘套盘紧固在离子镀枪底盘与离子镀枪底盘紧固板之间；紧固板上部靠近中心孔设有密封槽，通过槽内密封圈与绝缘套盘之间紧密接触形成有效的密封。

所述的结构紧凑的特种多功能离子镀枪，冷却水通道底座由上部的不锈钢圆筒和下部的圆柱体组成，不锈钢圆筒顶部设有柱环套，柱环套长度与靶材底柱下部外螺纹长度一致，柱环套内径与靶材底柱外径一致，外径与不锈钢圆筒外径一致，不锈钢圆筒内径与靶材底柱内径一致，形成冷却水通道底座上部台阶，柱环套内壁设有螺纹，通过柱环套内螺纹与靶材底柱连接，冷却水通道底座上部台阶设有环形密封槽，靶材底柱底部紧压密封槽内的密封圈，形成与冷却水通道底座的有效密封；上部不锈钢圆筒侧壁开有一台阶形双孔，外孔内径大于内孔内径，该台阶形双孔作为出水管安装孔，出水管和外孔形成紧密结合，出水管外径和外孔内径一致，出水管内径和内孔内径一致，出水管底部与双孔台阶接触，双孔离下部的圆柱体上部有一距离；下部的圆柱体中心开有一台阶形三孔，上孔内径与冷却水进水管道外径一致，中孔内径与冷却水进水管道内径一致，上孔与中孔形成一台阶，冷却水进水管道底部与该台阶接触连接；下孔内径大于中孔内径，下孔与中孔形成台阶形孔，该台阶形孔作为进水管安装孔，进水管和下孔形成紧密结合，进水管外径和下孔内径一致，进水管内径和中孔内径一致或大于中孔，进水管底部与下孔与中孔之间的台阶接触连接；上部的不锈钢圆筒和下部的圆柱体的长度根据实际需要调节，冷却水通道底座、靶材底柱与冷却水进水管道之间形成冷却水通道底部储水腔，整个离子镀枪的冷却水从冷却水通道底座底部进水管流入，从冷却水通道底座侧壁出水管流出，形成对离子镀枪的有效冷却。

所述的结构紧凑的特种多功能离子镀枪，电磁线圈围套在靶材底座后端的靶材底柱绝缘套周围，与离子镀枪底盘之间通过一绝缘环接触；电磁线圈由漆包线绕制在线圈骨架上，电磁线圈内外通过绝缘保护；电磁线圈通直流电或交变电流，通过电压调节磁场的强度，通过交变频率调节磁场的变化频率；

交变流电形式为频率可调的直流偏置三角波、锯齿波、半正弦波、正弦波或其他形式的交变电流，交变电流电压幅度可调，偏置电流电压幅度可调；交流电发生电源采用数字合成任意波信号发生器和功率放大器组成，或电晶体放大方式，或PWM脉宽调制方式实现；交流电发生电源实现多种波形、实现高低频不同频段变频控制。

本发明的多用途多结构的优点和适应型体现在：

1.本发明可适用于靶材形状为圆盘形、圆柱形、圆锥形、圆台形等多种靶材结构，靶材尺寸为直径30-200mm等多尺寸，本发明靶材后电磁线圈产生的轴向磁场可对多种靶材结构的弧斑运动进行有效的控制。

2.本发明结构简易紧凑有效，可自由设置冷却水套的长度，自由调节靶材在真空室内的位置，操作简便、靶材更换容易、位置可调性好、便于整机设计及满足工业生产对真空室内等离子体分布的各种需求。

3.本发明靶座法兰盘后的结构紧凑简易，美观大方，节省空间，便于工业生产操作。

4.本发明的可以实现多种特殊镀膜需求、如内壁镀膜，多元复合镀膜等；同时，配合围绕靶材法兰外的各种磁场设置，如旋转磁场、轴向磁场等，实现多种复合磁控镀膜方式。

5.本发明中电磁线圈电流形式可以使直流、频率可调的直流偏置三角波、锯齿波、半正弦波、正弦波及其他形式的交变电流，可以实现对弧斑的多种控制方式，适应不同的条件和需要。

6.本发明中各个部件可以独立制作安装，装卸容易，可单独更换，调节范围大，成本低，易于推广。

附图说明

图1为本发明实施例1结构紧凑的特种多功能离子镀枪二维平面结构示意图；

图2（a）-图2（c）是本发明离子镀枪装置的靶材底座结构示意图；其中，图2（a）是主视图；图2（b）是图2（a）中靶材底座冷却水进水管的局部视图；图2（c）是图2（a）中靶材底座冷却水通道隔板的局部视图。

图3是本发明离子镀枪装置的冷却水进水管结构示意图；

图4是本发明离子镀枪装置的冷却水通道底座结构示意图；

图5（a）-图5（c）是本发明离子镀枪装置的离子镀枪底盘紧固板结构示意图；其中，图5（a）是主视图；图5（b）是图5（a）中的A-A剖视图；图5（c）是图5（a）中的B-B剖视图。

图6是本发明离子镀枪装置的离子镀枪底盘结构示意图；

图7（a）-图7（b）是本发明离子镀枪装置的靶材底柱结构示意图；其中，图7（a）是主视图；图7（b）是侧视图。

图8是本发明实施例1轴向磁场在圆盘形靶材周围分布示意图；

图9是本发明实施例2靶材为圆柱形的结构紧凑的特种多功能离子镀枪的二维平面结构示意图；

图10是本发明实施例2轴向磁场在圆柱形靶材周围分布示意图；

图11是本发明实施例3靶材为圆锥形的结构紧凑的特种多功能离子镀枪的二维平面结构示意图；

图12是本发明实施例3轴向磁场在圆锥形靶材周围分布示意图；

图13是本发明实施例4靶材为圆台形的结构紧凑的特种多功能离子镀枪的二维平面结构示意图；

图14是本发明实施例4轴向磁场在圆台形靶材周围分布示意图。

图中，1圆盘形靶材；2靶材屏蔽罩；3靶材底座冷却铜板；4靶材底座；5靶材底座冷却通道隔板；6靶材底柱连接管；7永磁体或导磁环；8冷却水进水管道；9电磁线圈；10靶材底柱；11靶材底柱绝缘套；12离子镀枪底盘绝缘盘；13离子镀枪底盘；14离子镀枪底盘紧固板；15冷却水通道底座；16进水口；17出水口；18永磁体或导磁环支撑台；19冷却水通道底座柱环套；20冷却水进水管道支撑台；21出水管支撑台；22进水管支撑台；23冷却水通道底座环形密封槽；24柱环套；25环形密封槽；26靶材底柱环形密封槽；27靶材底柱下螺纹；28离子镀枪底盘下密封槽；29离子镀枪底盘上密封槽；30离子镀枪底盘安装孔；31离子镀枪底盘紧固板密封槽；32离子镀枪底盘紧固板安装孔；33圆柱形靶材；34轴向磁力线；35圆锥形靶材；36靶材冷却水腔；37圆台形靶材；38磁场与靶材相交夹角；39靶材底座盘；40靶材底座冷却水下通道；41靶材安装柱环套；42靶材底座冷却水进水管；43绝缘套盘；44间隔缝隙；45密封槽；46靶材底座冷却水上通道。

具体实施方式

下面通过实施例和附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

图1为本发明实施例1结构紧凑的特种多功能离子镀枪二维平面结构示意图；从图可以看出，本发明实施例1结构紧凑的特种多功能离子镀枪包括：圆盘形靶材1、靶材屏蔽罩2、靶材底座冷却铜板3、靶材底座4、靶材底座冷却通道隔板5、靶材底柱连接管6、永磁体或导磁环7、冷却水进水管道8、电磁线圈9、靶材底柱10、靶材底柱绝缘套11、离子镀枪底盘绝缘盘12、离子镀枪底盘13、离子镀枪底盘紧固板14、冷却水通道底座15、进水口16、出水口17等，具体结构如下：

靶材1形状为圆盘形，靶材尺寸为直径100mm，靶材1的外侧设置靶材屏蔽罩2；靶材1底部有外螺纹，靶材1通过底部外螺纹安装在靶材底座4的靶材安装柱环套41上，靶材1底部与靶材底座冷却铜板3紧密接触，通过靶材底座冷却铜板3间接冷却；靶材底座4通过靶材底座盘39安装在靶材底柱10上，电磁线圈9围套在靶材底座4后的靶材底柱10周围；靶材底座4中设置有靶材底座冷却通道隔板5，靶材底座冷却通道隔板5将靶材底座4中的空腔分成靶材底座冷却水上通道46和靶材底座冷却水下通道40，靶材底座冷却通道隔板5中间的圆孔通过靶材底座冷却水进水管42与冷却水进水管道8连通。

靶材底柱10的外侧设置靶材底柱绝缘套11，靶材底柱绝缘套11的外侧设置离子镀枪底盘绝缘盘12、离子镀枪底盘13、离子镀枪底盘紧固板14，离子镀枪底盘13的一侧设置离子镀枪底盘紧固板14，离子镀枪底盘紧固板14通过靶材底柱绝缘套11上的绝缘套盘43与离子镀枪底盘13隔开，离子镀枪底盘13与离子镀枪底盘紧固板14之间，通过在离子镀枪底盘紧固板密封槽31中设置密封圈形成密封，离子镀枪底盘13的另一侧设置离子镀枪底盘绝缘盘12。

靶材底柱10的内侧设置永磁体或导磁环7和冷却水进水管道8，永磁体或导磁环7设置于冷却水进水管道8的外侧。

靶材底柱10的一端与冷却水通道底座15连接，冷却水进水管道8伸至冷却水通道底座15中，与冷却水通道底座15的进水口16相通，冷却水通道底座15与靶材底柱10之间的通道与出水口17相通。靶材底柱10的另一端，与靶材底柱连接管6连接。

图2是本发明离子镀枪装置的靶材底座结构示意图，可以看出靶材底座4设有靶材底座盘39、靶材底柱连接管6、靶材底座冷却铜板3、靶材底座冷却水下通道40、靶材安装柱环套41、靶材底座冷却通道隔板5、靶材底座冷却水进水管42；靶材底座盘39、靶材底柱连接管6、靶材底座冷却铜板3、靶材安装柱环套41、靶材底座冷却通道隔板5、靶材底座冷却水进水管42同轴安装；靶材底座冷却铜板3焊接在靶材安装柱环套41上，与靶材安装柱环套41上端面留有一定的距离，靶材安装柱环套41上端面与靶材底座冷却铜板3之间的环套内壁设有螺纹，靶材1通过该螺纹安装在靶材底座4上，靶材1与冷却铜板3紧密接触；靶材底座冷却通道隔板5为中间有圆孔、边缘有间隔缝隙44的薄圆板，间隔缝隙形状可任意均匀设置，间隔缝隙作为冷却水出水通道口，如图3靶材底座结构示意图所示。

靶材底座冷却通道隔板5同轴焊接在靶材安装柱环套41上，与靶材底座冷却铜板3有一定的间隔，形成靶材底座冷却水上通道46；靶材底座冷却通道隔板5与靶材底座盘39有一定的间隔，形成靶材底座冷却水下通道40；靶材底座冷却通道隔板5中间的圆孔连接在靶材底座冷却水进水管42上，靶材底座冷却水进水管42外壁有若干密封槽45，冷却水进水管道8通过密封槽内的密封圈与靶材底座冷却水进水管42紧密连接。冷却水通过靶材底座冷却水进水管42流入靶材底座冷却水上通道46，通过靶材底座冷却通道隔板5边缘间隔缝隙的出水通道口流入靶材底座冷却水下通道40，冷却水在靶材底座冷却水上通道46内从中间向边缘流通，形成对靶材底座冷却铜板3上紧密接触的靶材1的有效冷却；靶材底座盘39为中间有一圆孔的薄圆盘，该圆孔与靶材底座冷却水进水管42形成一定的环形间隔，作为冷却出水口，冷却水通过该间隔冷却出水口从靶材底座冷却水下通道40流出，流入靶材底柱10内的冷却水通道中，形成冷却水的有效流通。

图3是本发明离子镀枪装置的冷却水进水管8结构示意图，冷却水进水管道8为一薄壁不锈钢细长管，有一定的耐压强度，冷却水进水管道8通过靶材底座冷却水进水管42外壁的密封槽45内的密封圈与靶材底座冷却水进水管42紧密连接，形成冷却水进水通道；冷却水进水管道8上部有一环形圆台，作为永磁体或导磁环支撑台18，环形圆台与靶材底柱10有一定的间隔，形成冷却水出水通道，从靶材底座盘39间隔冷却出水口流出的冷却水通过该冷却水出水通道流出，流入靶材底柱10冷却水通道中，形成冷却水的有效流通。

图7是本发明离子镀枪装置的靶材底柱10结构示意图，靶材底柱10为一较厚的不锈钢圆筒（粗不锈钢厚壁管，壁厚为5mm），圆筒外壁设有若干环形密封槽：靶材底柱环形密封槽26，通过槽内的密封圈与靶材底柱绝缘套11之间形成有效的密封；靶材底柱上部设有柱环套24，柱环套24长度与靶材底座的靶材底柱连接管6长度一致，柱环套24外径与靶材底柱10外径一致，内径与靶材底座的靶材底柱连接管6外径一致，大于靶材底柱10内径，形成底柱上部台阶，靶材底柱10的内径与靶材底座的靶材底柱连接管6内径一致，柱环套24内壁设有螺纹，通过上部内螺纹与靶材底座的靶材底柱连接管6连接，底柱上部台阶设有环形密封槽25，靶材底座的靶材底柱连接管6底部紧压环形密封槽25内的密封圈，形成与靶材底柱10的有效密封；靶材底柱10与冷却水进水管道8之间形成冷却水通道；靶材底柱下部外壁设有一定长度的螺纹：靶材底柱下螺纹27，通过靶材底柱下螺纹27与冷却水通道底座15连接。靶材底柱10、靶材底座的靶材底柱连接管6和冷却水通道底座15外径设置为靶材尺寸100mm的1/4左右，即25-30mm，采用细长型紧凑结构，真空室内离子镀枪的长度为200mm，真空室外离子镀枪的长度为180mm，方便整机设计及磁场布置。

靶材安装柱环套41焊接在靶材底座盘39上，靶材安装柱环套41外径比靶材底座盘39外径小一定的距离，形成一定的靶材屏蔽罩2支撑台；靶材底柱连接管6外壁设有一定长度的螺纹，通过该螺纹与靶材底柱10连接。靶材屏蔽罩2为低功函数的材料，可为钢环、陶瓷环或高温塑料环等；靶材屏蔽罩2为圆筒形，套装在靶材安装柱环套41外的支撑台上；靶材屏蔽罩与靶材之间形成一定的间隙，间隙尺寸小于3mm。永磁体或导磁环7围磁轭套在冷却水进水管道8周围的环形永磁体或导磁环支撑台18上，永磁体采用钕铁硼铁磁性材料，导磁环7由高磁导率的镀镍纯铁或者其他材料制作，导磁环7的磁导率为2000～6000H/m。

图6是本发明离子镀枪装置的离子镀枪底盘13结构示意图，离子镀枪底盘13为一带中心圆孔的具有一定厚度的不锈钢盘，底盘外尺寸与炉体法兰尺寸一致，中心孔直径与靶材底柱绝缘套11外径一致，围套在靶材底柱绝缘套11上，离子镀枪底盘13下部与靶材底柱绝缘套11的绝缘套盘43上面紧密接触；离子镀枪底盘13靠近边缘设置有6-8个离子镀枪底盘安装孔30，与炉体法兰安装孔一致，通过该安装孔将离子镀枪装置安装在真空室上，离子镀枪底盘13上开有离子镀枪底盘上密封槽29，离子镀枪底盘上密封槽29中安装密封圈，离子镀枪底盘13通过所述密封圈与真空室密封；离子镀枪底盘13下部靠近中心孔设有离子镀枪底盘下密封槽28，离子镀枪底盘下密封槽28外径小于靶材底柱绝缘套11的绝缘套盘43外径，通过槽内密封圈与靶材底柱绝缘盘11之间紧密接触形成有效的密封；离子镀枪底盘13靠近密封槽附近设置有6-8个螺纹孔，螺纹孔内边缘大于绝缘套盘43外径，通过该螺纹孔与离子镀枪底盘紧固板14进行连接，将绝缘套盘43紧固在离子镀枪底盘13与离子镀枪底盘紧固板14之间。靶材底柱绝缘套11为一定厚度的高分子管套，靶材底柱绝缘套11内径与靶材底柱10外径一致，通过靶材底柱10外壁的靶材底柱环形密封槽26进行绝缘密封，管套围套在靶材底柱10周围，管套上部与靶材底柱10平齐；靶材底柱绝缘套11外设有一绝缘套盘43，绝缘套盘43上部与离子镀枪底盘13接触，通过离子镀枪底盘下密封槽28形成有效的密封；如图1和图5所示，绝缘套盘43下部与离子镀枪底盘紧固板14接触，离子镀枪底盘紧固板14与绝缘套盘43接触面上开有离子镀枪底盘紧固板密封槽31，通过离子镀枪底盘紧固板密封槽31上的密封圈形成有效的密封。离子镀枪底盘紧固板14为一带中心圆孔的具有一定厚度的不锈钢盘，离子镀枪底盘紧固板14外尺寸比绝缘套盘43外尺寸略大，中心孔直径与靶材底柱绝缘套11外径一致，围套在靶材底柱绝缘套11上，离子镀枪底盘紧固板14上部与绝缘套盘43下面紧密接触；离子镀枪底盘紧固板14靠近边缘设置有6-8个离子镀枪底盘紧固板安装孔32，与离子镀枪底盘13下部螺纹孔一致，通过该安装孔将绝缘套盘43紧固在离子镀枪底盘13与离子镀枪底盘紧固板14之间；离子镀枪底盘紧固板14上部靠近中心孔设有离子镀枪底盘紧固板密封槽31，通过槽内密封圈与绝缘套盘43之间紧密接触形成有效的密封。

图4是本发明离子镀枪装置的冷却水通道底座15结构示意图，冷却水通道底座15由上部较厚的不锈钢圆筒和下部的圆柱体组成，不锈钢圆筒顶部设有冷却水通道底座柱环套19，冷却水通道底座柱环套19长度与靶材底柱10下部外螺纹：靶材底柱下螺纹27长度一致，冷却水通道底座柱环套19内径与靶材底柱10外径一致，冷却水通道底座柱环套19外径与不锈钢圆筒外径一致，不锈钢圆筒内径与靶材底柱10内径一致，形成冷却水通道底座上部台阶，冷却水通道底座柱环套19内壁设有螺纹，通过柱环套内螺纹与靶材底柱10连接，冷却水通道底座15上部台阶设有冷却水通道底座环形密封槽23，靶材底柱10底部紧压密封槽内的密封圈，形成与冷却水通道底座15的有效密封；上部不锈钢圆筒侧壁开有一台阶形双孔，外孔内径略大于内孔内径，该台阶形双孔作为出水管的安装孔，出水管和外孔形成紧密结合，出水管外径和外孔内径一致，出水管内径和内孔内径一致，出水管底部与双孔台阶（出水管支撑台21）接触，双孔离下部的圆柱体上部有一定的距离；下部的圆柱体中心开有一台阶形三孔，上孔内径与冷却水进水管道外径一致，中孔内径与冷却水进水管道内径一致，上孔与中孔形成一台阶（冷却水进水管道支撑台20），冷却水进水管道8底部与该台阶接触连接；下孔内径略大于中孔内径，下孔与中孔形成台阶形孔，该台阶形孔作为进水管安装孔，进水管和下孔形成紧密结合，进水管外径和下孔内径一致，进水管内径和中孔内径一致或略大于中孔，进水管底部与下孔与中孔之间的台阶（进水管支撑台22）接触连接；上部较厚的不锈钢圆筒和下部的圆柱体的长度根据实际需要调节，冷却水通道底座15、靶材底柱10与冷却水进水管道8之间形成冷却水通道底部储水腔，整个离子镀枪的冷却水从冷却水通道底座15底部进水管流入，从冷却水通道底座15侧壁出水管流出，形成对离子镀枪的有效冷却。靶材底柱10底部安装冷却水通道底座15，与冷却水管相连接；电源接头端子安装在靶材底柱10上；离子镀枪底盘13通过靶材底柱绝缘套11与靶材底柱10安装，离子镀枪装置通过离子镀枪底盘13的安装孔与真空室连接安装。

电磁线圈9围套在靶材底座4后端的靶材底柱绝缘套11周围，与离子镀枪底盘13之间通过一绝缘环（离子镀枪底盘绝缘盘12）接触，电磁线圈9通直流电，通过电压磁场的强度。电磁线圈9在靶材产生的磁场（图8）是本发明实施例1轴向磁场在圆盘形靶材周围分布示意图。电磁线圈9产生轴向磁力线34形成的磁场为轴对称发散磁场，与圆盘形靶材形成指向靶材边缘的锐角，在此磁场作用下，弧斑做不断收缩和扩展的菊花状运动，较强的磁场可以将弧斑推向靶材的边缘。本发明结构简易紧凑有效，可自由设置冷却水套的长度，自由调节靶材在真空室内的位置，操作简便、靶材更换容易、位置可调性好、便于整机设计及满足工业生产对真空室内等离子体分布的各种需求。

实施例2：

图9是本发明实施例2靶材为圆柱形的结构紧凑的特种多功能离子镀枪的二维平面结构示意图；图10是本发明实施例2轴向磁场在圆柱形靶材周围分布示意图。与实施例1结构类似，只是靶材结构为圆柱形靶材33，电磁线圈9产生轴向磁力线34，轴向磁力线34之间为磁场与靶材相交夹角38；可以看出，轴向发散磁场与圆柱形磁场形成指向靶材顶部的锐角。同时，在圆柱形靶材侧面形成指向靶材顶部的平行分量。因此，弧斑在磁场的驱动下，在靶材侧面不断的旋转运动，在锐角的驱动下，向靶材顶部运动，形成螺旋形运动。磁场向靶材顶部运动的趋势和程度和磁场的强度有关系，强度越大，弧斑越容易向靶材顶部运动。由于弧斑自动趋于向电极连接方向运动，本发明实施例2的电极连接在靶材的底部，因此弧斑有自动向靶材底部运动的趋势，在磁场比较弱的时候，弧斑易于向靶材底部聚集，而在比较强的磁场作用下，弧斑可向靶材顶部运动。因此，电磁线圈的电流可以设置成交变电流，通过电压调节磁场的强度，通过交变频率调节磁场的变化频率。交变流电形式为频率可调的直流偏置三角波、锯齿波、半正弦波。通过电流的变化，磁场强度不断变化，因此弧斑在圆柱形靶材侧面不断的螺旋上下运动，因此本发明实施例2可以作为短柱弧使用，可以镀制一些内壁器件，满足特殊镀膜需求。如果两个离子镀枪对着使用，可以作为柱弧对大面积镀膜区间进行镀制。

实施例3：

图11是本发明实施例3靶材为圆锥形的结构紧凑的特种多功能离子镀枪的二维平面结构示意图；图12是本发明实施例3轴向磁场在圆锥形靶材周围分布示意图；与实施例2类似，只是靶材结构为圆锥形靶材35，证明了本发明的多靶材结构适应性，电磁线圈9产生轴向磁力线34，轴向磁力线34之间为磁场与靶材相交夹角38。圆锥形靶材35内开有锥台形靶材冷却水腔36，实施例3对靶座冷却铜板3做了改动，设置为与锥台形靶材冷却水腔36相配合的锥台形结构，便于对圆锥形靶材35进行有效的冷却。从图12可以看出，轴向磁场与靶材侧面形成指向锥顶的锐角，在锐角法则的驱动下，弧斑向锥顶运动。同实施例2，电磁线圈的电流可以设置成交变电流，通过电压调节磁场的强度，通过交变频率调节磁场的变化频率。交变流电形式为频率可调的直流偏置三角波、锯齿波、半正弦波。通过电流的变化，磁场强度不断变化，弧斑在圆锥形靶材侧面不断的螺旋上下运动。本发明实施例可以镀制一些喇叭口的器件，同时，在真空室内设置器件运动机构，使得管道器件在圆锥形靶材周围进出运动，可以镀制长管道工件，满足管道类产品镀制。本发明实施例2配合法兰外的轴向磁场，可以使得靶材周围的轴向磁场更加平行的穿过靶材侧面，形成更小的锐角以及更有效的等离子体的向前传输，对于避免过大的发散。

实施例4：

图13是本发明实施例4靶材为圆台形的结构紧凑的特种多功能离子镀枪的二维平面结构示意图；图14是本发明实施例4轴向磁场在圆台形靶材周围分布示意图。与实施例2类似，只是靶材结构为圆台形靶材37，证明了本发明的多靶材结构适应性，电磁线圈9产生轴向磁力线34，轴向磁力线34之间为磁场与靶材相交夹角38。该结构与常规俄罗斯弧源结构类似，只是结构更加简易紧凑，同时可自由设置冷却水套的长度，自由调节靶材在真空室内的位置，操作简便、靶材更换容易、位置可调性好、便于整机设计及满足工业生产对真空室内等离子体分布的各种需求。与实施例3的圆锥形靶材不同的是，圆台形靶材高度小，磁场对弧斑的控制作用更有效，如果圆锥形靶材或者圆柱形靶材过高，磁场很难将弧斑推向顶部，造成靶材不能有效的刻蚀，而圆台形靶材在磁场的浸没中，弧斑很容易运动到靶材的顶部，而且在靶材顶部纵向磁场的作用下，高速的随机运动，而运动到靶材顶部的弧斑在磁场作用下反而难以在侧面逃逸，因此圆台形靶材有效的放电的位置在靶材顶部，而不是侧面，这样可以将靶材顶部对着真空室，形成对真空室内有效的等离子体输运，对真空室内安置的工件进行镀制，而不是像圆柱形和圆锥形靶材那样，是利用靶材侧面放电，对侧面周围的器件或者内壁进行镀膜。

因此，本发明实施例5是实施例1的有效改制，本发明实施例3配合法兰外的轴向磁场，可以使得靶材周围的轴向磁场更加平行的穿过靶材侧面，形成更小的锐角以及更有效的等离子体的向前传输，作为高效简易的改进型俄罗斯弧源应用。

从以上实施例可以看出，本发明可适用于多种靶材结构，多种靶材尺寸，本发明靶材后电磁线圈产生的轴向磁场可对多种靶材结构的弧斑运动进行有效的控制，可以利用靶材顶部表面放电，对真空室内器件进行镀膜，也可以利用靶材侧面放电，实现多种特殊镀膜需求、如柱弧镀膜，内壁镀膜，多元复合镀膜等；本发明结构简易紧凑有效，可自由设置冷却水套的长度，自由调节靶材在真空室内的位置，操作简便、靶材更换容易、位置可调性好、便于整机设计及满足工业生产对真空室内等离子体分布的各种需求。从三维效果图可以看出，本发明靶座法兰盘后的结构紧凑简易，美观大方，节省空间，便于工业生产操作。本发明的可以同时，配合围绕靶材法兰外的各种磁场设置，如旋转磁场、轴向磁场等，实现多种复合磁控镀膜方式。本发明中电磁线圈电流形式可以使直流、频率可调的直流偏置三角波、锯齿波、半正弦波、正弦波及其他形式的交变电流，可以实现对弧斑的多种控制方式，适应不同的条件和需要。本发明中各个部件可以独立制作安装，装卸容易，可单独更换，调节范围大，成本低，易于推广。

Claims (10)

1.一种结构紧凑的特种多功能离子镀枪，其特征在于，该离子镀枪设有靶材、靶材底座、靶材屏蔽罩、永磁体或导磁环、冷却水进水管道、靶材底柱、靶材底柱绝缘套、离子镀枪底盘绝缘盘、离子镀枪底盘、离子镀枪底盘紧固板、冷却水通道底座、电磁线圈；靶材安装在靶材底座上，通过靶材底座冷却铜板间接冷却，靶材的外侧设置靶材屏蔽罩；靶材底座内部通过冷却通道隔板形成上下冷却水通道；靶材底座安装在细长型的靶材底柱上，电磁线圈围套在靶材底座后的靶材底柱周围；靶材底柱底部安装冷却水通道底座，与冷却水管相连接；电源接头端子安装在靶材底柱上；离子镀枪底盘通过靶材底柱绝缘套与靶材底柱安装，离子镀枪装置通过离子镀枪底盘的安装孔与真空室连接安装；

靶材底柱的外侧设置靶材底柱绝缘套，靶材底柱绝缘套的外侧设置离子镀枪底盘绝缘盘、离子镀枪底盘、离子镀枪底盘紧固板，离子镀枪底盘的一侧设置离子镀枪底盘紧固板，离子镀枪底盘紧固板通过靶材底柱绝缘套上的绝缘套盘与离子镀枪底盘隔开，离子镀枪底盘的另一侧设置离子镀枪底盘绝缘盘；

靶材底柱的内侧设置永磁体或导磁环和冷却水进水管道，永磁体或导磁环设置于冷却水进水管道的外侧。

2.按照权利要求1所述的结构紧凑的特种多功能离子镀枪，其特征在于，靶材底座设有靶材底座盘、靶材底柱连接管、靶材底座冷却铜板、靶材底座冷却水通道、靶材安装柱环套、靶材底座冷却通道隔板、靶材底座冷却水进水管；靶材底座盘、靶材底柱连接管、靶材底座冷却铜板、靶材安装柱环套、靶材底座冷却通道隔板、靶材底座冷却水进水管同轴安装；靶材底座冷却铜板焊接在靶材安装柱环套上，与靶材安装柱环套上端面留有距离，靶材安装柱环套上端面与靶材底座冷却铜板之间的柱环套内壁设有螺纹，靶材通过该螺纹安装在靶材底座上，与冷却铜板紧密接触；靶材底座冷却通道隔板为中间有圆孔、边缘有间隔缝隙的薄圆板，间隔缝隙形状任意均匀设置，间隔缝隙作为冷却水出水通道口；靶材底座冷却通道隔板同轴焊接在靶材安装柱环套上，与靶材底座冷却铜板有间隔，形成底座冷却水上通道；与靶材底座盘有间隔，形成底座冷却水下通道；靶材底座冷却通道隔板中间的圆孔连接在靶材底座冷却水进水管上，进水管外壁有密封槽，冷却水进水管道通过密封槽内的密封圈与靶材底座冷却水进水管紧密连接；冷却水通过靶材底座冷却水进水管流入靶材底座冷却水上通道，通过靶材底座冷却通道隔板边缘间隔缝隙的出水通道口流入靶材底座冷却水下通道，冷却水在靶材底座冷却水上通道内从中间向边缘流通，形成对靶材底座冷却铜板上紧密接触的靶材的有效冷却；靶材底座盘为中间有一圆孔的薄圆盘，该圆孔与靶材底座冷却水进水管形成环形间隔，作为冷却出水口，冷却水通过该间隔冷却出水口从靶材底座冷却水下通道流出，流入靶材底柱内的冷却水通道中，形成冷却水的有效流通；靶材安装柱环套焊接在靶材底座盘上，靶材安装柱环套外径比靶材底座盘外径小，形成靶材屏蔽罩支撑台；靶材底柱连接管外壁设有螺纹，通过该螺纹与靶材底柱连接。

3.按照权利要求1所述的结构紧凑的特种多功能离子镀枪，其特征在于，靶材形状为圆盘形、圆柱形、圆锥形或圆台形，靶材尺寸为直径30-200mm，靶材底部有外螺纹，靶材通过底部外螺纹安装在靶材底座上，与靶材底座冷却铜板紧密接触；

靶材底柱、靶材底座的靶材底柱连接管和冷却水通道底座外尺寸根据具体靶材尺寸及弧源结构调节，设置为靶材尺寸的1/4~1/1之间，采用细长型紧凑结构；

靶材屏蔽罩为低功函数的材料：钢环、陶瓷环或高温塑料环；靶材屏蔽罩为圆筒形，套装在靶材安装柱环套外的支撑台上；靶材屏蔽罩与靶材之间形成间隙，间隙尺寸小于3mm；

永磁体或导磁环围磁轭套在冷却水进水管道周围的环形支撑台上，永磁体采用钕铁硼类高磁导率的铁磁性材料，导磁环由高磁导率的镀镍纯铁或者其他材料制作。

4.按照权利要求1所述的结构紧凑的特种多功能离子镀枪，其特征在于，冷却水进水管道为细不锈钢薄壁管，冷却水进水管道通过靶材底座冷却水进水管外壁的密封槽内的密封圈与靶材底座冷却水进水管紧密连接，形成冷却水进水通道；冷却水进水管道上部有一环形圆台，作为永磁体或导磁环支撑台，环形圆台与靶材底柱有间隔，形成冷却水出水通道，从靶材底座盘间隔冷却出水口流出的冷却水通过该冷却水出水通道流出，流入靶材底柱冷却水通道中，形成冷却水的有效流通。

5.按照权利要求1所述的结构紧凑的特种多功能离子镀枪，其特征在于，靶材底柱为粗不锈钢厚壁管，靶材底柱外壁设有环形密封槽，通过槽内的密封圈与靶材底柱绝缘套之间形成有效的密封；靶材底柱上部设有柱环套，柱环套长度与靶材底座的靶材底柱连接管长度一致，柱环套外径与靶材底柱外径一致，柱环套内径与靶材底座的靶材底柱连接管外径一致，大于靶材底柱内径，形成底柱上部台阶，靶材底柱的内径与靶材底座的靶材底柱连接管内径一致，柱环套内壁设有螺纹，通过上部内螺纹与靶材底座的靶材底柱连接管连接，底柱上部台阶设有环形密封槽，靶材底座的靶材底柱连接管底部紧压密封槽内的密封圈，形成与靶材底柱的有效密封；靶材底柱与冷却水进水管道之间形成冷却水通道；靶材底柱下部外壁设有一定长度的螺纹，通过下部外螺纹与冷却水通道底座连接。

6.按照权利要求1所述的结构紧凑的特种多功能离子镀枪，其特征在于，离子镀枪底盘为一带中心圆孔的不锈钢盘，底盘外尺寸与炉体法兰尺寸一致，中心孔直径与靶材底柱绝缘套外径一致，围套在靶材底柱绝缘套上，下部与绝缘套盘上面紧密接触；离子镀枪底盘靠近边缘设置有6-8个安装孔，与炉体法兰安装孔一致，通过该安装孔将离子镀枪装置安装在真空室上；离子镀枪底盘下部靠近中心孔设有密封槽，密封槽外径小于绝缘套盘外径，通过槽内密封圈与绝缘套盘之间紧密接触形成有效的密封；底盘靠近密封槽附近设置有6-8个螺纹孔，螺纹孔内边缘大于绝缘套盘外径，通过该螺纹孔与紧固板进行连接，将绝缘套盘紧固在离子镀枪底盘与离子镀枪底盘紧固板之间。

7.按照权利要求1所述的结构紧凑的特种多功能离子镀枪，其特征在于，靶材底柱绝缘套为高分子管套，管套内径与靶材底柱外径一致，通过靶材底柱外壁的密封圈进行绝缘密封，管套围套在靶材底柱周围，管套上部与靶材底柱平齐；靶材底柱绝缘套外设有绝缘套盘，绝缘套盘的位置无限制，根据实际应用需求设置，通过绝缘套盘位置调节靶材在炉内的位置，调节靶基距以及等离子体分布；绝缘套盘上部与离子镀枪底盘接触，通过底盘密封圈形成有效的密封；绝缘套盘下部与离子镀枪底盘紧固板接触，通过底盘紧固板密封圈形成有效的密封。

8.按照权利要求1所述的结构紧凑的特种多功能离子镀枪，其特征在于，离子镀枪底盘紧固板为一带中心圆孔的具有不锈钢盘，离子镀枪底盘外尺寸比绝缘套盘外尺寸大，中心孔直径与靶材底柱绝缘套外径一致，围套在靶材底柱绝缘套上，上部与绝缘套盘下面紧密接触；离子镀枪底盘紧固板靠近边缘设置有6-8个离子镀枪底盘紧固板安装孔，与离子镀枪底盘下部螺纹孔一致，通过该安装孔将绝缘套盘紧固在离子镀枪底盘与离子镀枪底盘紧固板之间；紧固板上部靠近中心孔设有密封槽，通过槽内密封圈与绝缘套盘之间紧密接触形成有效的密封。

9.按照权利要求1所述的结构紧凑的特种多功能离子镀枪，其特征在于，冷却水通道底座由上部的不锈钢圆筒和下部的圆柱体组成，不锈钢圆筒顶部设有柱环套，柱环套长度与靶材底柱下部外螺纹长度一致，柱环套内径与靶材底柱外径一致，外径与不锈钢圆筒外径一致，不锈钢圆筒内径与靶材底柱内径一致，形成冷却水通道底座上部台阶，柱环套内壁设有螺纹，通过柱环套内螺纹与靶材底柱连接，冷却水通道底座上部台阶设有环形密封槽，靶材底柱底部紧压密封槽内的密封圈，形成与冷却水通道底座的有效密封；上部不锈钢圆筒侧壁开有一台阶形双孔，外孔内径大于内孔内径，该台阶形双孔作为出水管安装孔，出水管和外孔形成紧密结合，出水管外径和外孔内径一致，出水管内径和内孔内径一致，出水管底部与双孔台阶接触，双孔离下部的圆柱体上部有一距离；下部的圆柱体中心开有一台阶形三孔，上孔内径与冷却水进水管道外径一致，中孔内径与冷却水进水管道内径一致，上孔与中孔形成一台阶，冷却水进水管道底部与该台阶接触连接；下孔内径大于中孔内径，下孔与中孔形成台阶形孔，该台阶形孔作为进水管安装孔，进水管和下孔形成紧密结合，进水管外径和下孔内径一致，进水管内径和中孔内径一致或大于中孔，进水管底部与下孔与中孔之间的台阶接触连接；上部的不锈钢圆筒和下部的圆柱体的长度根据实际需要调节，冷却水通道底座、靶材底柱与冷却水进水管道之间形成冷却水通道底部储水腔，整个离子镀枪的冷却水从冷却水通道底座底部进水管流入，从冷却水通道底座侧壁出水管流出，形成对离子镀枪的有效冷却。

10.按照权利要求1所述的结构紧凑的特种多功能离子镀枪，其特征在于，电磁线圈围套在靶材底座后端的靶材底柱绝缘套周围，与离子镀枪底盘之间通过一绝缘环接触；电磁线圈由漆包线绕制在线圈骨架上，电磁线圈内外通过绝缘保护；电磁线圈通直流电或交变电流，通过电压调节磁场的强度，通过交变频率调节磁场的变化频率；

交变流电形式为频率可调的直流偏置三角波、锯齿波、半正弦波、正弦波或其他形式的交变电流，交变电流电压幅度可调，偏置电流电压幅度可调；交流电发生电源采用数字合成任意波信号发生器和功率放大器组成，或电晶体放大方式，或PWM脉宽调制方式实现；交流电发生电源实现多种波形、实现高低频不同频段变频控制。

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