CN114457310B - 可视化的真空阴极磁过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种可视化的真空阴极磁过滤装置，包括管道，所述管道上开设至少一个第一镶嵌口，所述第一镶嵌口上嵌设有透明板，所述透明板沿管道长度方向延伸，所述透明板与第一镶嵌口相对密封固定，所述透明板呈双层透明结构，所述透明板包括内层透明板和外层透明板，所述内层透明板与所述外层透明板之间的空间形成第一冷却水通道，所述外层透明玻璃板上设有进水口和出水口，所述进水口和出水口与所述第一冷却水通道连通。该设计通过在管道上设计透明板，可以更好地观察和测量实验参数对靶面弧斑运动、金属或气体离化率、等离子体密度、金属离化能量、涂层性能的定向定量分析，有利于改进和更新工艺设计。

Description

可视化的真空阴极磁过滤装置

技术领域

本发明涉及真空镀膜领域，尤其涉及一种可视化的真空阴极磁过滤装置。

背景技术

真空镀膜是在真空中把金属、合金或化合物进行蒸发或溅射，使其在被涂覆的物体(称基板、基片或基体)上凝固并沉积的方法，包括真空离子蒸发，磁控溅射，MBE分子束外延，PLD激光溅射沉积等很多种，主要实施载体成为真空镀膜机。

随着镀膜应用和新技术的快速发展，开发新型高硬、高强度、无液滴的高精密涂层，对镀膜工艺技术参数的控制至关重要。目前绝大部分的进口设备都是无观察窗，而国产设备在炉腔门上有观察窗，尺寸极小，观察范围有限且不具备数据化条件。镀膜工艺参数对引弧、靶面弧斑运动、金属或气体离化率、等离子体密度、金属离化能量、涂层性能等影响机制，大体上涂层过程的监控手段非常有限，靠涂层完成后获得性能检测或者小视窗观察、或理论推测和仿真，没有直接、大面积的可视化装备来进行监测。在这种条件下，很多工艺技术的引入，如偏压，磁场过滤等，需要大量仿真实分析、验数据和成本投入。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可视化的真空阴极磁过滤装置，可以更好地观察和测量实验参数对靶面弧斑运动、金属或气体离化率、等离子体密度、金属离化能量、涂层性能的定向定量分析。

为了实现上述目的，一种可视化的真空阴极磁过滤装置，包括管道，所述管道上开设至少一个第一镶嵌口，所述第一镶嵌口上嵌设有透明板，所述透明板沿管道长度方向延伸，所述透明板与第一镶嵌口相对密封固定，所述透明板呈双层透明结构，所述透明板包括内层透明板和外层透明板，所述内层透明板与所述外层透明板之间的空间形成第一冷却水通道，所述外层透明板上设有进水口和出水口，所述进水口和出水口与所述第一冷却水通道连通。

优选地，所述透明板为至少一个，所述透明板的侧壁上包覆铜电极，所述铜电极与第一镶嵌口密封连接，所述铜电极与直流电电性连接。

优选地，所述透明板为三个，沿管道侧壁均匀布置，三个透明板上包覆的铜电极分别为第一铜电极、第二铜电极和第三铜电极，所述直流电分别为第一直流电、第二直流电和第三直流电，所述第一铜电极、第二铜电极和第三铜电极分别电性连接第一直流电、第二直流电和第三直流电。

优选地，所述管道上还开设有第二镶嵌口，所述第二镶嵌口上嵌设有纯铜电极，所述纯铜电极沿管道长度方向延伸，所述纯铜电极与所述第二镶嵌口相对密封固定。

优选地，所述透明板为对称布置的两个，两个透明板上包覆的铜电极分别为第四铜电极和第五铜电极；所述纯铜电极为对称布置的两个，分别为第一纯铜电极和第二纯铜电极，所述直流电分别为第四直流电、第五直流电和第六直流电，所述第一纯铜电极和第二纯铜电极均连接第四直流电，所述第四铜电极、第五铜电极分别连接第五直流电和第六直流电，所述第一纯铜电极、第四铜电极、第二纯铜电极、第五铜电极依次均匀布置。

优选地，还包括设置在管道上的若干排永磁体，每排永磁体沿着管道长度方向布置，每个永磁体的磁性同向，所述永磁体布置在透明板的两侧。

优选地，所述管道上对应永磁体设有安装槽，所述永磁体安装在安装槽内。

优选地，还包括导电环、控制器、脉冲偏压电源和电位中和器，所述导电环安装在管道的出口处，所述导电环、电位中和器均与铜电极电性连接，所述导电环与控制器电性连接，所述脉冲偏压电源与控制器电性连接，所述控制器用于控制铜电极带电切换。

优选地，还包括导电环、控制器、脉冲偏压电源和电位中和器，所述导电环安装在管道的出口处，所述导电环、电位中和器均与铜电极以及纯铜电极电性连接，所述导电环与控制器电性连接，所述脉冲偏压电源与控制器电性连接，所述控制器用于控制铜电极和纯铜电极带电切换。

优选地，还包括管道上间隔设置的线包单元，所述线包单元围绕在管道的侧壁上以提供管道腔体内等离子体运行的电场和磁场，所述线包单元间隔设置。

与现有技术相比，本发明通过在管道上设计透明板，可以更好地观察和测量实验参数对靶面弧斑运动、金属或气体离化率、等离子体密度、金属离化能量、涂层性能的定向定量分析，本发明采用透明的腔体理念，设计透明的阴极直管或弯管，实现可视化检测数据，有利于改进和更新工艺设计。

附图说明

图1为本发明实施例一可视化的真空阴极磁过滤装置沿长度方向的剖视示意图。

图2为本发明实施例一可视化的真空阴极磁过滤装置沿径向方向的剖视示意图。

图3为本发明实施例实施例一可视化的真空阴极磁过滤装置的管道出口的粒子束形状的示意图。

图4为本发明实施例二可视化的真空阴极磁过滤装置沿长度方向的剖视示意图。

图5为本发明实施例二可视化的真空阴极磁过滤装置沿径向方向的剖视示意图。

图6为本发明实施例实施例二可视化的真空阴极磁过滤装置在第一组电极和第二组电极带电时的管道出口的粒子束形状的示意图。

图7为本发明实施例实施例二可视化的真空阴极磁过滤装置在第二组电极和第三组电极带电时的管道出口的粒子束形状的示意图。

图8为本发明实施例实施例二可视化的真空阴极磁过滤装置在第一组电极和第三组电极带电时的管道出口的粒子束形状的示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现的效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

实施例一

如图1至图2所示，本发明实施例一种可视化的真空阴极磁过滤装置，包括管道1，所述管道1上开设至少一个第一镶嵌口，所述第一镶嵌口上嵌设有透明板2，所述透明板2沿管道1长度方向延伸，所述透明板2与第一镶嵌口相对密封固定，所述透明板2与镶嵌口具体通过螺丝紧固或用卡箍固定，所述透明板2呈双层透明结构，所述透明板2包括内层透明板和外层透明板，所述内层透明板与所述外层透明板之间的空间形成第一冷却水通道21，所述外层透明板上设有进水口和出水口，所述进水口和出水口与所述第一冷却水通道21连通。

通过在管道1上设计透明板，可以更好地观察和测量实验参数对靶面弧斑运动、金属或气体离化率、等离子体密度、金属离化能量、涂层性能的定向定量分析，本发明采用透明的腔体理念，设计透明的阴极直管或弯管，实现可视化检测数据，有利于改进和更新工艺设计。

具体的，如图1至图2所示，所述管道1为弯管，所述透明板2为双层透明玻璃板，所述内层透明板与所述外层透明板之间的空间形成第一冷却水通道21，所述第一冷却水通道21用于对双层透明玻璃板进行实时冷却，以防止双层透明玻璃板因为温度异常变化而炸裂，所述双层透明玻璃板优选石英玻璃。

在一些其它的实施例中，所述管道1还可以为直管，对于管道1的具体形状不做限定，所述透明板还可以为透明氧化铝、透明陶瓷等耐200度以上温度的透明材料，甚至当冷却效果比较好时，可以选择耐温较低的塑料材料。

如图1至图2所示，所述透明板2为至少一个，所述透明板2的四周侧壁上包覆铜电极3，所述铜电极3与第一镶嵌口通过密封圈密封连接，所述铜电极3与直流电电性连接，所述铜电极3内设有第二冷却水通道34，用于对铜电极3进行冷却。由于透明板2不导磁也不导电，且容易被镀上膜，因此，将透明板2包覆铜电极3并与直流电电性连接，可以排斥正离子，避免被电镀，所述铜电极3还可作为管道1内电位、电流等的测试接入点，可以很方便地采集数据信息。

具体的，如图1至图2所示，所述透明板2为三个，沿管道1侧壁均匀布置，三个透明板2上包覆的铜电极分别为第一铜电极31、第二铜电极32和第三铜电极33，所述直流电分别为第一直流电41、第二直流电42和第三直流电43，所述第一铜电极31、第二铜电极32和第三铜电极33分别电性连接第一直流电41、第二直流电42和第三直流电43。

如图1至图2所示，本发明实施例还包括设置在管道1上的若干排永磁体5，每排永磁体5沿着管道1长度方向等距布置，每个永磁体5的磁性同向，所述永磁体5布置在透明板2的两侧。通过将永磁体5设置在透明板2的两侧，以阻止电子的横向轰击，减少等离子体能量损失，提高粒子弯管输出效率；同时，避免因电子导向管道1造成大量离子轰击，在玻璃上镀膜。

具体的，在本实施例中，如图1至图3所示，所述永磁体5为均匀布置的九排，相邻透明板2之间布置三排永磁体5，每个永磁体5的S极均朝向管道1出口方向，N极均朝向管道1入口方向，形成九列与管道1同向的对称耦合磁场，控制电子沿着管道1定向移动和聚焦在管道1中心。

如图1所示，所述管道1上对应永磁体5设有安装槽，所述永磁体5安装在安装槽内，所述永磁体5与安装槽优选可拆卸连接，这样可以根据实际情况更换不同的永磁体5；当然，所述永磁体5也可以通过焊接的方式固定在管道1上。

如图1至图2所示，本发明实施例还包括导电环6、控制器7、脉冲偏压电源8和电位中和器9，所述导电环6安装在管道1的出口处，所述导电环6、电位中和器9均与铜电极3电性连接，所述导电环6与控制器7电性连接，所述脉冲偏压电源8与控制器7电性连接，所述控制器7用于控制铜电极3带电切换。

具体的，如图1至图2所示，所述导电环6分别与第一铜电极31的一端、第二铜电极32的一端以及第三铜电极33的一端连接，所述电位中和器9分别与第一铜电极31的另一端、第二铜电极32的另一端以及第三铜电极33的另一端电性连接，所述脉冲偏压电源8通过控制器7电性连接到导电环6上。脉冲偏压电源8控制波形、大小、占空比等参数输出，控制器7控制输出的通电方式，即控制第一铜电极31、第二铜电极32和第三铜电极33同时只有两个铜电极带电，提供控制粒子运动的正偏压。

如图1至图2所示，本实施例还提供了铜电极的控制方法，通过控制器7控制第一铜电极31、第二铜电极32和第三铜电极33中的两个电极同时带电，另一电极不带电，并进行切换，例如，先控制第一直流电41和第二直流电42通电，第三直流电43不通电，即第一铜电极31和第二铜电极32带电，第三铜电极33不带电，再控制第二直流电42和第三直流电43通电，第一直流电41不通电，即第二铜电极32和第三铜电极33带电，第一铜电极31不带电，后控制第一直流电41和第三直流电43通电，第二直流电42不通电，即第三铜电极33和第一铜电极31带电，第二铜电极32不带电，如此高速循环切换，可实现等离子体特别是正离子在弯管中央的强束缚，起到高度聚焦的作用；每个铜电极另一端接在电位中和器9上，电位中和器9由电容器和电阻串联组成且接地，电容器总电容量≥10000μF，电阻阻值≥1000Ω，当两个铜电极带电切换时，另一个铜电极上的电荷会转移到电位中和器9储存并释放，例如由第一铜电极31和第二铜电极32带电且第三铜电极33不带电的状态切换到第二铜电极32和第三铜电极33带电且第一铜电极31不带电的状态过程中，第一铜电极31的电荷会转移到电位中和器9上，为下一次带电做好准备；当其中两铜电极通电时，起到正常的正偏压控制方式，由于铜电极悬浮正电位，且高速交变切换，形成稳定的偏压电势充分排斥正电荷，极大程度地减少正离子的轰击，防止玻璃镀膜；同时，铜电极包覆的透明板设计在管道1的侧部和顶部，占管道80％左右的长度，可以避免镀膜时大颗粒正面喷射到透明板2上。

如图3所示，本发明实施例中，管道1内等离子体运动由永磁体5和带电的第一铜电极31、第二铜电极32和第三铜电极33控制，在第一铜电极31、第二铜电极32和第三铜电极33和永磁体5的综合作用下，管道1出口粒子束15形状为梅花型粒子束，形状较为稳定，最终获得的沉积更稳定。

如图1所示，本发明实施例还包括阴极弧源10、聚焦磁场11，发散磁场12，视窗13、粒子探针14，由阴极弧源10激发出来等离子体经过聚焦磁场11、弯管、发散磁场12到达管道1出口，粒子探针14可为朗缪尔探针，用于等离子体能量、密度、金属或气体离化率、等离子体密度、金属离化能量等参数的检测和自动记录；视窗13用于监测弧源参数，如引弧、靶面弧斑运动情况。

在本实施例中，所述铜电极为三个，在其它实施例中，铜电极也可以为两个、四个、五个、六个等，永磁体5也可以设置为其它排数，每一排的永磁体5可以是一整长条，也可以是一颗一颗组成的，具体结构不做限制，只要保证等离子体在电磁场的作用下能够聚焦在腔体内运行即可。

实施例二

如图4至图5所示，本发明实施例一种可视化的真空阴极磁过滤装置，包括管道101，所述管道101上开设至少一个第一镶嵌口，所述第一镶嵌口上嵌设有透明板102，所述透明板102沿管道101长度方向延伸，所述透明板102与第一镶嵌口相对密封固定，所述透明板102与第一镶嵌口具体通过螺丝紧固或用卡箍固定，所述透明板102呈双层透明结构，所述透明板102包括内层透明板和外层透明板，所述内层透明板与所述外层透明板之间的空间形成第一冷却水通道1021，所述外层透明板上设有进水口和出水口，所述进水口和出水口与所述第一冷却水通道1021连通。

通过在管道101上设计透明板，可以更好地观察和测量实验参数对靶面弧斑运动、金属或气体离化率、等离子体密度、金属离化能量、涂层性能的定向定量分析，本发明采用透明的腔体理念，设计透明的阴极直管或弯管，实现可视化检测数据，有利于改进和更新工艺设计。

具体的，如图4至图5所示，所述管道101为弯管，所述透明板102为双层透明玻璃板，包括内层透明玻璃板和外层透明玻璃板，所述外层透明玻璃板上设有进水口和出水口，所述进水口和出水口连接所述内层透明玻璃板和外层透明玻璃板之间的第一冷却水通道1021，对透明玻璃板进行实时冷却，以防止双层透明玻璃因为温度异常变化而炸裂。所述双层透明玻璃板优选石英玻璃。

在一些其它的实施例中，所述管道101还可以为直管，对于管道101的具体形状不做限定，透明板还可以为透明氧化铝、透明陶瓷等耐200度以上温度的透明材料，甚至当冷却效果比较好时，可以选择耐温较低的塑料材料。

如图4至图5所示，所述透明板102为至少一个，所述透明板102的侧壁上包覆铜电极103，所述铜电极103与第一镶嵌口通过密封圈密封连接，所述铜电极103与直流电电性连接，所述铜电极103内设有第二冷却水通道1035，用于对铜电极103进行冷却。由于透明板102不导电也不导磁，且容易被镀上膜，因此，将透明板102包覆铜电极103并与直流电电性连接，可以排斥正离子，避免被电镀，所述铜电极103还可作为管道101内电位、电流等的测试接入点，可以很方便地采集数据信息。

如图5所示，所述管道101上还开设有第二镶嵌口，所述第二镶嵌口上嵌设有纯铜电极，所述纯铜电极沿管道101方向延伸，所述纯铜电极与所述第二镶嵌口相对密封固定。通过控制铜电极和纯铜电极的数量、位置关系以及带电方式控制正离子在管道101中的强束缚。

具体的，如图4至图5所示，所述透明板102为对称布置的两个，两个透明板102上包覆的铜电极分别为第四铜电极1031和第五铜电极1032；所述纯铜电极为对称布置的两个，分别为第一纯铜电极1033和第二纯铜电极1034，所述直流电分别为第四直流电1041、第五直流电1042和第六直流电1043，所述第一纯铜电极1033和第二纯铜电极1034均连接第四直流电1041，所述第四铜电极1031、第五铜电极1032分别连接第五直流电1042和第六直流电1043，所述第一纯铜电极1033、第四铜电极1031、第二纯铜电极1034、第五铜电极1032依次均匀布置，所述第一纯铜电极1033和第二纯铜电极1034内设有第三冷却水通道1036用于对纯铜电极进行冷却。

如图4至图5所示，本发明实施例还包括设置在管道101上的若干排永磁体105，每排永磁体105沿着管道101长度方向等距布置，每个永磁体105的磁性同向，所述永磁体105布置在透明板102的两侧。通过将永磁体105设置在透明板102的两侧，阻止电子的横向轰击，减少等离子体能量损失，提高粒子弯管输出效率；同时，避免因电子导向管道101造成大量离子轰击，在玻璃上镀膜。

具体的，如图4至图5所示，在本实施例中，所述永磁体105为均匀布置的八排，相邻透明板102和纯铜电极之间布置两排永磁体105，每个永磁体105的S极均朝向管道101出口方向，N极均朝向管道101入口方向，形成八列与管道101同向的对称耦合磁场，控制电子沿着管道101定向移动和聚焦在管道101中心。

如图4至图5所示，所述管道101上对应永磁体105设有安装槽，所述永磁体105安装在安装槽内，所述永磁体105与安装槽优选可拆卸连接，可以根据实际情况更换不同的永磁体105；当然，所述永磁体105也可以通过焊接的方式固定在管道101上。

如图4至图5所示，本发明实施例还包括导电环106、控制器107、脉冲偏压电源108和电位中和器109，所述导电环106安装在管道101的出口处，所述导电环106、电位中和器109均与铜电极以及纯铜电极电性连接，所述导电环106与控制器107电性连接，所述脉冲偏压电源108与控制器107电性连接，所述控制器107用于控制铜电极和纯铜电极带电切换。

如图4至图5所示，具体的，所述导电环106分别与第四铜电极1031的一端、第五铜电极1032的一端以、第一纯铜电极1033的一端以及第二纯铜电极1034的一端连接，所述电位中和器109分别与第四铜电极1031的另一端、第五铜电极1032的另一端、第一纯铜电极1033的另一端以及第二纯铜电极1034的另一端连接，所述脉冲偏压电源108通过控制器107电性连接到导电环106上。脉冲偏压电源108控制波形、大小、占空比等参数输出，控制器107控制输出的通电方式，即控制第四铜电极1031、第五铜电极1032、第一纯铜电极1033和第二纯铜电极1034带电，提供控制粒子运动的正偏压。

如图4至图5所示，本实施例还提供了铜电极和纯铜电极带电切换的控制方法，将第一纯铜电极1033和第二纯铜电极1034作为第一组电极同时带电，将第四铜电极1031作为第二组电极，将第五铜电极1032作为第三组电极，再通过控制器107控制第一组电极、第二组电极和第三组电极两两带电，并进行切换，例如先控制第一直流电1041和第二直流电1042通电，第三直流电1043不通电，即先控制第一纯铜电极1033、第二纯铜电极1034以及第四铜电极1031带电，第五铜电极1032不带电，再控制第二直流电1042和第三直流电1043通电，第一直流电1041不通电，即第四铜电极1031和第五铜电极1032带电，第一纯铜电极1033和第二纯铜电极1034不带电，后控制第一直流电1041和第三直流电1043通电，第二直流电1042不通电，即第五铜电极1032、第一纯铜电极1033和第二纯铜电极1034带电，第四铜电极1031不带电，如此高速循环切换，可实现等离子体特别是正离子在弯管中央的强束缚，起到高度聚焦的作用，每个铜电极和纯铜电极的另一端接电位中和器109上，电位中和器109由电容器和电阻串联组成且接地，电容器总电容量≥10000μF，电阻阻值≥1000Ω)，当两组电极带电切换时，另一组电极上的电荷会转移到电位中和器109储存并释放，例如当由第一纯铜电极1033、第二纯铜电极1034以及第四铜电极1031带电且第五铜电极1032不带电的状态切换到第四铜电极1031和第五铜电极1032带电且第一纯铜电极1033、第二纯铜电极1034不带电的状态过程中，第一纯铜电极1033和第二纯铜电极1034上的电荷会转移到电位中和器109上，为下一次带电做好准备；当两组电极通电时，起到正常的正偏压控制方式，由于电极悬浮正电位，且高速交变切换，形成稳定的偏压电势充分排斥正电荷，极大程度地减少正离子的轰击，防止玻璃镀膜；同时，铜电极包覆的透明板102设计在管道101的侧部和顶部，占管道80％左右的长度，可以避免镀膜时大颗粒正面喷射到透明板102上。

如图6至图8所示，本发明实施例中，管道101内等离子体运动由永磁体105、带电的第四铜电极1031、第五铜电极1032、第一纯铜电极1033和第二纯铜电极1034控制，如图6所示，当第一组电极和第二组电极接通的瞬时，在电磁场的综合作用下，管道出口粒子束115形状为偏向第三组电极方向的椭球状等离子体束1151；如图7所示，当第二组电极和第三组电极接电的瞬时，在电磁场的综合作用下，管道出口粒子束115形状为偏向第一组电极的哑铃状等离子体束流1152；如图8所示，当第一组电极和第三组电极接电的瞬时，在电磁场的综合作用下，管道出口粒子束115形状为偏向第二组电极的椭球状等离子体束流1153；在控制器107和导电环106的相位快速变化下，等离子束流将形成在第二组电极和第三组电极方向上的扫描式的粒子束，最终获得的沉积更稳定。

如图4所示，本发明实施例还包括阴极弧源110、聚焦磁场111，发散磁场112，视窗113、粒子探针114和管道101出口粒子束15，由阴极弧源110激发出来等离子体经过聚焦磁场111、弯管、发散磁场112到达管道101出口，粒子探针114可为朗缪尔探针，用于等离子体能量、密度、金属或气体离化率、等离子体密度、金属离化能量等参数的检测和自动记录；视窗113用于监测弧源参数，如引弧、靶面弧斑运动情况。

在本实施例中，所述铜电极为两个，在其它实施例中，铜电极也可以为三个、四个、五个、六个等，所述纯铜电极也可以为一个，三个、四个等，可以相互组合形成三组，分别于直流电电性连接，永磁体也可以设置为其它排数，每一排的永磁体可以是一整长条，也可以是一颗一颗组成的，具体结构不做限制，只要保证等离子体在电磁场的作用下能够聚焦在腔体内运行即可。

实施例三

本发明实施例一种可视化的真空阴极磁过滤装置，包括管道，所述管道上开设至少一个第一镶嵌口，所述第一镶嵌口上嵌设有透明板，所述透明板沿管道方向延伸，所述透明板与镶嵌口相对密封固定，所述透明板与镶嵌口具体通过螺丝紧固或用卡箍固定，所述透明板呈双层透明结构，所述透明板包括内层透明板和外层透明板，所述内层透明板与所述外层透明板之间的空间形成第一冷却水通道，所述外层透明板上设有进水口和出水口，所述进水口和出水口与所述第一冷却水通道连通。

通过在管道上设计透明板，可以更好地观察和测量实验参数对靶面弧斑运动、金属或气体离化率、等离子体密度、金属离化能量、涂层性能的定向定量分析，本发明采用透明的腔体理念，设计透明的阴极直管或弯管，实现可视化检测数据，有利于改进和更新工艺设计。

具体的，所述管道为弯管，所述透明板为双层透明玻璃板，包括内层透明玻璃板和外层透明玻璃板，所述外层透明玻璃板上设有进水口和出水口，在两层透明玻璃之间形成第一冷却水通道，对透明玻璃板进行实时冷却，以防止双层透明玻璃因为温度异常变化而炸裂。所述双层透明玻璃板优选石英玻璃。

所述管道还可以为直管，对于管道的具体形状不做限定，透明板还可以为透明氧化铝、透明陶瓷等耐200度以上温度的透明材料，甚至当冷却效果比较好时，可以选择耐温较低的塑料材料。

本发明实施例包括管道上间隔设置的线包单元，线包单元围绕在管道的侧壁上以提供管道腔体内等离子体运行的电场和磁场，所述线包单元间隔设置，可在两线包单元之间观测粒子的情况，具体线包的设计可参考现有技术，再此不做限定。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种可视化的真空阴极磁过滤装置，包括管道，其特征在于：所述管道上开设至少一个第一镶嵌口，所述第一镶嵌口上嵌设有透明板，所述透明板沿管道长度方向延伸，所述透明板与第一镶嵌口相对密封固定，所述透明板呈双层透明结构，所述透明板包括内层透明板和外层透明板，所述内层透明板与所述外层透明板之间的空间形成第一冷却水通道，所述外层透明板上设有进水口和出水口，所述进水口和出水口与所述第一冷却水通道连通，所述透明板为至少一个，所述透明板的侧壁上包覆铜电极，所述铜电极与第一镶嵌口密封连接，所述铜电极与直流电电性连接；

所述透明板为三个，沿管道侧壁均匀布置，三个透明板上包覆的铜电极分别为第一铜电极、第二铜电极和第三铜电极，所述直流电分别为第一直流电、第二直流电和第三直流电，所述第一铜电极、第二铜电极和第三铜电极分别电性连接第一直流电、第二直流电和第三直流电，所述真空阴极磁过滤装置还包括控制器，所述控制器控制第一铜电极、第二铜电极和第三铜电极中的两个电极同时带电，另一电极不带电，并进行切换；或

所述管道上还开设有第二镶嵌口，所述第二镶嵌口上嵌设有纯铜电极，所述纯铜电极沿管道长度方向延伸，所述纯铜电极与所述第二镶嵌口相对密封固定，所述透明板为对称布置的两个，两个透明板上包覆的铜电极分别为第四铜电极和第五铜电极；所述纯铜电极为对称布置的两个，分别为第一纯铜电极和第二纯铜电极，所述直流电分别为第四直流电、第五直流电和第六直流电，所述第一纯铜电极和第二纯铜电极均电性连接第四直流电，所述第四铜电极、第五铜电极分别电性连接第五直流电和第六直流电，所述第一纯铜电极、第四铜电极、第二纯铜电极、第五铜电极依次均匀布置，将第一纯铜电极和第二纯铜电极作为第一组电极，将第四铜电极作为第二组电极，将第五铜电极作为第三组电极，所述真空阴极磁过滤装置还包括控制器，所述控制器控制第一组电极、第二组电极和第三组电极中两组电极同时带电，另一组电极不带电，并进行切换。

2.如权利要求1所述的可视化的真空阴极磁过滤装置，其特征在于：还包括设置在管道上的若干排永磁体，每排永磁体沿着管道长度方向布置，每个永磁体的磁性同向，所述永磁体布置在透明板的两侧。

3.如权利要求2所述的可视化的真空阴极磁过滤装置，其特征在于：所述管道上对应永磁体设有安装槽，所述永磁体安装在安装槽内。

4.如权利要求1所述的可视化的真空阴极磁过滤装置，其特征在于：还包括导电环、脉冲偏压电源和电位中和器，所述导电环安装在管道的出口处，所述导电环、电位中和器均与铜电极电性连接，所述导电环与控制器电性连接，所述脉冲偏压电源与控制器电性连接。

5.如权利要求1所述的可视化的真空阴极磁过滤装置，其特征在于：还包括管道上间隔设置的线包单元，所述线包单元围绕在管道的侧壁上以提供管道腔体内等离子体运行的电场和磁场，所述线包单元间隔设置。