CN103731969A - 一种空心阴极喷枪装置 - Google Patents

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王红卫
沈文凯
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Abstract

本发明涉及一种空心阴极喷枪装置，包括外层壳体和内层阴极套管，外层壳体和内层阴极套管之间设有中间绝缘层，内层阴极套管连接高频电源正极，阴极套管围成部分或者整体内部空间空心的空心阴极结构，内层阴极套管上端还开设有通气孔，外层壳体接地。由于阴极套管围成空心阴极结构，空心阴极中的电子束将彼此汇合，形成电子溅射，振荡强度高，使得放电形成的等离子体能量高，并且由于外层壳体形成的外层阳极接地，提高了喷枪的安全系数。另外本装置不需要负压条件，使其在普通的大气环境下也能工作，处理材料效果佳。

Description

一种空心阴极喷枪装置
技术领域
本发明属于等离子体处理装置，具体涉及一种空心阴极喷枪装置。
背景技术
材料表面改性处理技术是当前普遍使用的材料制备技术之一，它是在一定的外界条件下，材料外部物质和材料表面发生物理或化学反应，从而使材料表面状态发生变化或在材料表面产生新的元素和新的基团，最终满足实际应用的需要。
但是，现代工业的迅猛发展对材料耐磨擦、磨损和抗腐蚀等性能提出了更高的要求，与此同时，对环保的要求也越来越高，从而有力地推动被称为绿色生产工艺的材料等离子表面改性技术的不断发展。给反应气体环境施加高频电场，气体在高频电场的激励下电离产生等离子体。
对于能够快速有效处理好待处理材料，亟需一种能产生高密度高能量的等离子束的喷枪装置。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种空心阴极喷枪装置。
本发明所采用的技术方案是：一种空心阴极喷枪装置，包括外层壳体和内层阴极套管，上述外层壳体和上述内层阴极套管之间设有中间绝缘层，上述内层阴极套管连接高频电源正极，上述阴极套管围成部分或者整体内部空间空心的空心阴极结构，上述内层阴极套管上端还开设有通气孔，所述通气孔连接通气管道，上述外层壳体接地。
优选的，上述高频电源的频率范围为10Khz—100Khz。
优选的，上述阴极套管围成部分内部空间空心的空心阴极结构。
优选的，上述外层壳体接地。
有效的，上述通气管道还设有流量调节阀，用于调节通入气体的流量。
有效的，上述外层阴极套管外还设有一层水冷层。
优选的，上述水冷层上还设有既能放水又能注水的开孔，上述开孔常闭。
优选的，上述水冷层上还设有注射泵。
采用本技术方案的有益效果是：一种空心阴极喷枪装置，包括外层壳体和内层阴极套管，外层壳体和内层阴极套管之间设有中间绝缘层，内层阴极套管连接高频电源正极，阴极套管围成部分或者整体内部空间空心的空心阴极结构，内层阴极套管上端还开设有通气孔，外层壳体接地。由于阴极套管围成空心阴极结构，空心阴极中的电子束将彼此汇合，形成电子溅射，振荡强度高，使得放电形成的等离子体能量高，另外不需要负压条件，使其在普通的大气环境下也能工作，处理材料效果佳。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明实施例1的剖面结构示意图；
图2是本发明实施例2的剖面结构示意图；
图3是本发明实施例3的剖面结构示意图；
图4是本发明实施例4的剖面结构示意图；
图5是本发明实施例5的剖面结构示意图；
图中，1.外层壳体 2.中间绝缘层 3.内层阴极套管 4.通气孔 5.等离子束 6.放电区 7.高频电源 8.通气管道 9.流量阀 10.水冷层 11.注射泵。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
实施例1
如图1所示，一种空心阴极喷枪装置，包括外层壳体1和内层阴极套管3，外层壳体1和内层阴极套管3之间设有中间绝缘层2，形成喷枪装置的喷枪腔体和喷枪喷头（图中未标出），其中，喷枪喷头的直径小于喷枪腔体的直径，内层阴极套管3连接高频电源正极7，内层阴极套管3围成部分内部空间空心的圆柱形空心阴极结构，腔体内空心阴极结构的靠近喷嘴端为放电区6，内层阴极套管3上端还开设有通气孔4，通气孔4连接通气管道8，外层壳体1接地，提高了喷枪的安全系数。
采用高频电源，高频电源的频率范围在10Khz—100Khz，高频电源通电后，外层壳体和内层阴极便产生电场，气体通过通气管8从通气孔4进入，喷枪喷头的直径小于喷枪腔体的直径，气体从较细的一端喷口喷出，由于设有中间绝缘层2，高频电场主要集中在喷枪的前端部分，气体流经此处变成高密度高能量的等离子束5喷出喷枪口，对待处理的材料进行等离子体处理。
本装置由于气体通过通气管道从通气孔进入，从较细的一端喷口喷出，设有中间绝缘层2，高频电场主要集中在喷枪的前端部分，即喷枪喷嘴的附近，电子产生溅射、振荡，使得喷出的等离子束能量较高、密度较大本装置处理温度低、并且不需要负压条件，使其在普通的大气环境下也能工作，更好地处理材料，使得材料表面改性处理效果较好。
实施例2
其余与实施例1相同，不同之处在于，内层阴极套管3围成全部内部空间空心的圆柱形空心阴极结构。
实施例3
其余与实施例1相同，不同之处在于，通气管道8上还设有流量调节阀9，用于控制气体的通入流量，流量调节阀9能有效调节通入的气体的流量。避免通入的气体过多而使气体放电效果减弱，或者避免气体通入过少而使产生的等离子体过少不能有效处理被处理材料。
实施例4
其余与实施例3相同，不同之处在于，在外层阴极套管外还设有一层水冷层10，用于降低产生的等离子体的温度，能够处理性质较脆弱敏感的材料。
实施例5
其余与实施例4相同，不同之处在于，在水冷层上设有既能放水又能注水的开孔，开孔常闭，同时，水冷层上还设有注射泵，用于替换水冷层中的水，防止水冷层中的水由于等离子体的传热使得水冷不降温，此时，只需打开既能放水又能注水的开孔，放出水冷层中经过热传递的水冷，再通过注射泵往水冷层中注水，能有效保持水冷层降低等离子体温度的作用。
本发明的有益效果是：一种空心阴极喷枪装置，包括外层壳体和内层阴极套管，外层壳体和内层阴极套管之间设有中间绝缘层，内层阴极套管连接高频电源正极，阴极套管围成部分或者整体内部空间空心的空心阴极结构，内层阴极套管上端还开设有通气孔，外层壳体接地。由于阴极套管围成空心阴极结构，空心阴极中的电子束将彼此汇合，形成电子溅射，振荡强度高，使得放电形成的等离子体能量高，另外不需要负压条件，使其在普通的大气环境下也能工作，处理材料效果佳。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1. 一种空心阴极喷枪装置，包括外层壳体和内层阴极套管，所述外层壳体和所述内层阴极套管之间设有中间绝缘层，其特征在于，所述内层阴极套管连接高频电源正极，所述阴极套管围成部分或者整体内部空间空心的空心阴极结构，所述内层阴极套管上端还开设有通气孔，所述通气孔连接通气管道。
2. 权利要求1所述的空心阴极喷枪装置，其特征在于，所述高频电源的频率范围为10Khz—100Khz。
3. 根据权利要求1所述的空心阴极喷枪装置，其特征在于，所述阴极套管围成部分内部空间空心的空心阴极结构。
4. 根据权利要求1所述的空心阴极喷枪装置，其特征在于，所述外层壳体接地。
5. 根据权利要求1所述的空心阴极喷枪装置，其特征在于，所述通气管道还设有流量调节阀，用于调节通入气体的流量。
6. 根据权利要求1所述的空心阴极喷枪装置，其特征在于，所述外层阴极套管外还设有一层水冷层。
7. 根据权利要求6所述的空心阴极喷枪装置，其特征在于，所述水冷层上还设有既能放水又能注水的开孔，所述开孔常闭。
8. 根据权利要求7所述的空心阴极喷枪装置，其特征在于，所述水冷层上还设有注射泵。
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