CN202688420U - 一种适用于大面积表面等离子体处理的新型源极结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种可用于大面积表面等离子体处理的新型源极结构，由4~6金属靶材和固定金属靶材的靶托组成，靶材呈格栅状排列，靶材的一端为凸台结构，靶托上有与凸台对应的凹槽。靶材上的凸台和靶托上的凹槽为梯形或燕尾形，两者接触的侧面与水平面的倾斜角为65°~80°。所述凹槽等距离分布在靶托上，凹槽的间距为10~20mm。该新型源极结构在平面源极结构的基础上，增加与其平面相垂直的格栅，每个格栅片之间能够产生空心阴极等离子放电，从而在同样电压条件下，能够获得比传统平面状源极结构更高的等离子体浓度，适用于大面积工件的处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于产生放电等离子体的源极组件，特别涉及一种适用于大面积表面等离子体处理的新型源极结构。
背景技术
在现代工业生产中，金属零部件的实效往往是从局部表面开始，腐蚀从零件表面开始，摩擦磨损在零件表面发生，疲劳裂纹由零件表面向里延伸。金属材料的表面冶金技术可以通过物理或化学的方法，使合金元素扩散进入金属材料，提高其表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性等，从而延长易损零件的易损表面的失效期，提高产品的整体性能。至今已发展出许多表面冶金技术，如辉光离子氮化、激光表面合金化等，这些技术在工业生产中已得到了广泛应用。
双辉等离子表面冶金技术是一种新型的表面冶金技术，它利用气体放电产生的离子轰击把合金元素从源极材料溅射出来，并在试样表面经吸附、沉积和扩散后形成具有特定物理化学性能的表面合金层，从而提高金属材料表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等，延长金属材料的使用寿命。另外，由于稀有金属、贵金属的不断减少及其成本的不断提高，用尽可能少的这类金属元素渗入到金属材料中，进而提高其表面耐高温、耐磨损、耐腐蚀能力，使其不易损坏，可以达到节省材料、降低成本之目的。
在之前的双辉等离子表面冶金技术中，用于产生合金元素的源极组件主要是平面状结构，它和平面试样之间的不等电位空心阴极放电能够较容易地获得高的等离子体浓度，具有结构简单的特点。然而，它们不适宜大面积的处理，这是因为在进行大面积处理时，为了达到所需的等离子体浓度，需要较高的电压。在此高能量下，源极的溅射功率效率（溅射出的原子数/离子电压）相对较低，并且随能量的增加而减小。此外，较高的源极电压会使得平面状源极和试样之间的不等电位空心阴极放电效应过于强烈，从而使得试样温度过高而不利于基体的机械性能。因此，为应对将来工业化的大面积处理，设计一种新型的源极结构成为首先需要考虑的问题。
发明内容
本实用新型的目的是针对大面积双辉等离子表面冶金处理过程合金元素供给不足的技术问题，提出一种能产生高浓度、均匀的等离子体的源极组件。
为了解决所述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种适用于大面积表面等离子体处理的新型源极结构，由4~6个金属靶材和固定金属靶材的靶托组成，靶材呈格栅状排列，靶材的一端为凸台结构，靶托上有与凸台大小形状相对应的凹槽。凸台与凹槽对应高度H为2~5mm。
靶材上的凸台和靶托上的凹槽为梯形或燕尾形，两者接触的侧面与水平面的倾斜角为65°~80°，凸台与凹槽目的是使靶材固定在靶托上，形状不拘泥于梯形或燕尾形。
所述凹槽等距离分布在靶托上，凹槽的间距为10~20mm。
有益效果：采用本实用新型提供的新型源极结构，当在源极上加载一个合适的放电电压时，可以在每两块相邻的靶材之间产生等电位空心阴极放电效应。在空心阴极放电中，放电空间的正离子会向阴极移动，并在阴极位降区的高电场强度的作用下，加速轰击阴极表面，从而使阴极表面的金属原子被溅射出来。此外，空心阴极放电中还存在热力学蒸发效应。从而获得更高的蒸发粒子浓度和更多的高能中性粒子。同时，产生的等离子体更加均匀稳定。检测数据显示，使用新型源极结构放电时，等离子体中的金属离子浓度、蒸发粒子浓度和及高能中性粒子浓度较平面状源极结构提高了39~71%。因此，新型源极结构能够获得比平面状源极结构更高的金属离子浓度、蒸发粒子浓度以及高能中性粒子浓度，能产生高浓度、均匀的等离子体，适用于大面积表面等离子体处理。
附图说明
图1：适用于大面积表面等离子体处理的新型源极结构示意图，其中：1-靶材，2-靶托。
图2：图1中A部位放大图。
图3：传统平面状源极结构正视图。
图4：传统平面状源极结构俯视图。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示的适用于大面积表面等离子体处理的新型源极结构。靶材1的对接面加工成燕尾形凸台，同时对应的靶托2上加工出对应形状凹槽，凸台与凹槽对应高度H为5mm，接触侧面与水平面的倾斜角α为65°。将靶材1与靶托2的加工面清洗干净后，靶材1从靶托2一侧沿着凹槽逐渐挤进靶托2内。
采用该种源极结构，当在源极上加载一个合适的放电电压时，可以在每两块相邻的靶材之间产生等电位空心阴极放电效应，从而获得比平面状源极结构更高的金属离子浓度、蒸发粒子浓度以及高能中性粒子浓度，可以为工业化大面积处理提供可能性。
实施例2：
适用于大面积表面等离子体处理的新型源极结构，靶材1的对接面加工成梯形凸台，同时对应的靶托2上加工出对应形状凹槽，凸台与凹槽对应高度H为2mm，接触侧面与水平面的倾斜角α为80°。将靶材1与靶托2的加工面清洗干净后，靶材1从靶托2一侧沿着凹槽逐渐挤进靶托2内。
Claims (3)
1.一种适用于大面积表面等离子体处理的新型源极结构，其特征在于：由4~6个金属靶材(1)和固定金属靶材的靶托(2)组成，靶材(1)呈格栅状排列，靶材(1)的一端为凸台结构，靶托(2)上有与凸台对应的凹槽。
2.根据权利要求1所述的适用于大面积表面等离子体处理的新型源极结构，其特征在于：靶材(1)上的凸台和靶托(2)上的凹槽为梯形或燕尾形，两者接触的侧面与水平面的倾斜角为65°~80°。
3.根据权利要求1所述的适用于大面积表面等离子体处理的新型源极结构，其特征在于：所述凹槽等距离分布在靶托(2)上，凹槽的间距为10~20mm。
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|---|---|---|---|---|
| CN108018534A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-05-11 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种用于装夹靶材的磁控溅射镀膜装夹装置 |
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2012
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| CN108018534B (zh) * | 2017-12-12 | 2020-12-11 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种用于装夹靶材的磁控溅射镀膜装夹装置 |
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