[实用新型]辉光放电表面处理中等离子体诊断装置用的探针

说明书

本实用新型涉及表面冶金及化学热处理诊断装置用的部件，特别是涉及用于抗污染的采用辉光放电表面处理中等离子体诊断装置用的探针。

材料表面渗金属的方法有固体渗金属、液体渗金属、气体渗金属、离子渗金属和其它方法联用的渗金属方法等已广泛用于生产实践中。离子渗金属技术迅速发展于八十年代后期，已进入工业生产。离子渗金属的方法包括双层辉光离子渗金属、多弧离子渗金属、加弧辉光离子渗金属、交变电场真空离子渗金属、脉冲辉光放电离子渗金属和气相辉光离子渗金属。它们的优点是渗速快、变形小、不需要去钝处理、能耗低等。其共同的特点是：辉光放电产生的等离子体(电子、离子或粒子)对工件有强烈的轰击作用。因此，利用等离子体诊断系统对电子温度、等离子体电位、电子密度等这些等离子体参数进行监控可有效提高渗层质量。

现有探针技术对离子渗金属技术可实施等离子体诊断。典型的离子渗金属方法，如文献1(徐重，双层辉光离子渗金属技术，金属热处理学报，1982，1：71～80)介绍的双层辉光离子渗金属技术的基本原理，是在真空容器内设置阳极，阴极(工件)以及由欲渗合金元素组成的源极、阳极和阴极之间以及阳极和源极之间各设一个可调压直流电源，当真空室内氩气压达到一定值后，调节上述电源，则在阳极和阴极以及阳极和源极之间出现辉光放电，此即为双层辉光放电现象。辉光放电源极的欲渗元素在离子轰击下被溅射出来，高速飞向阴极(工件)表面，同时辉光放电使电能转变为热能使工件加热至高温。由源极溅射出来的离子被处于高温的工件表面吸附，借助于扩散过程进入工件表面，从而形成欲渗元素的合金层。

以往利用探针技术在进行的辉光放电离子渗金属等离子体诊断中，所使用的探针由陶瓷管内穿进探针丝作成。其结果表明，放电区域空间的粒子在探针表面很快沉积，造成探针的严重污染，使获得的等离子体参数波动性显著增大，严重影响了渗层质量的有效控制。

本实用新型的目的为了克服上述探针结构上的缺点，采用在放电区域的陶瓷管外，套一具有弹簧支撑的不锈钢套管的结构，以防止溅射产物直接沉积在绝缘陶瓷管上，离子渗金属等离子体诊断时，在探针上加偏置电压，使探针表面的污染在真空中溅射去除的目的，从而提供一种用于辉光放电表面处理中等离子体诊断装置的探针。

本实用新型的目的是这样实现的：本实用新型提供的用于辉光放电表面处理中等离子体诊断装置的探针，包括一绝缘陶瓷管、金属丝制成探针丝，其特征在于：一屏蔽作用的不锈钢套管套在陶瓷管外，不锈钢套管的前端密封焊合，并留有一小孔；弹簧支撑在不锈钢套管和陶瓷管之间，陶瓷管内穿进探针丝，探针丝的末端与导线连接，探针丝头穿出绝缘陶瓷管和不锈钢套管前端的小孔，探针头露在小孔外面，探针头的末端与导线连接。

探针由W、Mo高熔点的金属丝制成。探针头与绝缘陶瓷管壁之间距离保持在0.5-1.5mm，间隙的深度在5mm-10mm。

在陶瓷管外具有弹簧支撑的不锈钢套管，以防止溅射产物直接沉积在绝缘陶瓷管上，探针和不锈钢套管之间有一屏蔽，它焊接在不锈钢管上，并确保与探针稳定保持一定距离。

使用单探针时，探针与源极的高压直流电源(0—2000V)相联接，钟罩作为阳极，在探针与钟罩之间产生辉光放电。在使用双探针时，也可在两探针间加交流可调电源(0—220V)，在两探针间电子的振荡轰击，使沉积层去除。在辉光放电离子渗金属过程中，探针与等离子体诊断电源断开，探针与源极电源相联接时在较短时间内可使探针净化，使用交流电源时，则净化时间略长。净化探针使等离子体诊断可连续进行，等离子体参数的稳定性增加，工作效率显著提高。

本实用新型的优点在于：

1．探针的表面积可以相对稳定，而不会由于金属在陶瓷管和探针连接处的沉积而极大地增加探针面积，产生较大的误差。

2．在探针表面有一定的污染物时可通过直流电压溅射去除，从而保证了镀膜质量。

3．由于探针内设置了不锈钢屏蔽的存在，大大地消除了陶瓷管表面电弧放电对等离子体的干扰。

4．探针前端的屏蔽和间隙保护，防止了探针表面的电弧放电对诊断结果的干扰。

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明：

图1为本实用新型的探针装置结构示意图。

实施例1

按图1制作本实用新型的等离子体探针诊断的装置用的探针。

本实用新型采用的探针与绝缘瓷管之间有间隙保护如图1所示，高熔点的钼金属丝制成探针丝1，探针丝1与绝缘陶瓷管2之间距离保持在1mm，间隙的深度在5mm，以避免由于在真空中导体与绝缘体间产生电弧放电对探针或绝缘体支撑的烧蚀。在绝缘陶瓷管2外套有不锈钢套管3，在绝缘陶瓷管2和不锈钢套管3之间有一不锈钢弹簧支撑，不锈钢套管3前端封闭焊合，中间留有直径为2.5mm小孔4，探针头从小孔4中伸出，小孔4的直径以探针头刚好穿出为准，不锈钢管既不带正电也不带负电。