[实用新型]多阴极脉冲电弧蒸发离化源

说明书

多阴极脉冲电弧蒸发离化源是离子镀技术的一项新的发展，属于物理汽相沉积技术。

当前，在同一真空室中同时或交替地镀复多种膜层受到了广泛的重视。采用多台蒸发离化源同时镀复可以达到此目的，但结构庞大，镀膜均匀性差，不能获得高质量的膜层。使用两个或两个以上的用不同材料制作的阴极的镀膜技术引起人们的注意。例如，美国专利US－4761218。这种方法为溅射型，靠具有一定能量的粒子撞击阴极表面实现镀膜，为产生这些粒子另需一套复杂的装置，成膜速度低。

本实用新型提供了一种多阴极脉冲电弧蒸发离化源，在真空室内使用这种有多个由不同导电材料制作的同轴的阴极，且各个阴极在供电电源上相互独立可调的蒸发离化源，可在工件上同时或交替地镀复上配比成份不同的或多层膜层，成膜速度高，获得的膜层成份均匀，设备结构简单，操作方便可靠，获得了极佳的效果。

本实用新型的具体结构由图1，2，3，4给出。

图1为本实用新型的使用状态图。

图2为本实用新型的局部结构A－A剖视图。

图3为内陶瓷环的主视图。

图4为外陶瓷环的主视图。

图中主要结构为：脉冲电源1，中心柱状阴极2，内陶瓷环3，中间电极4，外陶瓷环5，外筒状阴极6，上沿7，屏蔽套8，薄层金属膜9，引弧隙10，金属膜11，电流表A₁12，电阻r13，电流表A₂14，工件15，真空室16，进气管17，真空室壁18，真空推气口19，蒸发离化源20，电磁场线圈21。

本实用新型由一个中心柱状阴极2和一个或多个外筒状阴极6组成，中心柱状阴极与外筒状阴极分别与脉冲电源1相连，中心柱状阴极与外筒状阴极由不同导电材料制作，中心柱状阴极与外筒状阴极之间及外筒状阴极之间装有筒形中间电极4，中心柱状阴极和外筒状阴 极与中间电极之间装有内陶瓷环3和外陶瓷环5，内陶瓷环和外陶瓷环的上沿7表面涂有难熔金属膜11，上沿锥形端表面上留有引弧隙10，引弧隙10内镀有薄层金属膜9，本实用新型所需磁场可用电磁场线圈12也可用永磁铁产生，内陶瓷环及外陶瓷环的上沿端表面可为柱面形，该蒸发离化源20的脉冲电源可为一台脉冲电源顺序供电，亦可采用脉冲电源加直流电源。

下面结合附图对本实用新型的工作原理及使用加以详细说明。如图2所示，脉冲电源，电流表A₁12，中心柱状阴极，内陶瓷环，中间电极和电阻r13构成引弧回路一。脉冲电源电阻r，中间电极，外陶瓷环，外筒状阴极和电流表A214构成引弧回路二。工作时将工件15装入真空室16内，将真空室16排空，通过进气管17送入反应气体或辅助气体，在适当的气氛中接通脉冲电源，在接通瞬间，引弧回路一中产生一个脉冲电流，由于引弧隙内的薄层金属膜很薄，在流过的脉冲电流的作用下，瞬时隔断蒸发、电离，随后将中心柱状阴极引燃。此时放电电流由脉冲电源正极经真空壁18室内的等离子体电弧、中心柱状阴极2和电流表A₁返回脉冲电源的负极，与此同时，外陶瓷件的引弧隙内将沉积上一层中心柱状阴极材料的薄膜。

随后，引弧回路一关闭，维持中心柱状阴极电弧的电压消失，电弧熄灭。此时引弧回路二接通，在引弧回路二中产生一个脉冲电流，引弧隙中的薄层金属膜融断蒸发、电离，在外筒状阴极上引燃电弧。此时，放电电流由脉冲电源的正极，经真空室壁，室内的等离子体电弧、外筒状阴极和电流表A₂返回脉冲电源的负极，并在内陶瓷件引弧隙内沉积上一层外筒状阴极材料的薄膜（这为下一次引燃中心柱状阴极准备了条件）。随后引弧回路二的脉冲电源关闭，维持外筒状阴极电弧的电压消失，电弧熄灭。如此重复交替或重叠交替接通的两个引弧回路，可使中心柱状阴极与外筒状阴极材料交替地或同时地沉积在工件上。

下面根据本实用新型制作的多阴极脉冲电弧蒸发离化源经实用后获得良好结果，镀出了玫瑰金色等多种合金，成份配此颜色可调的情况给出两组典型的工艺参数，如下表：

M₁M₂B₁（G_S） B₂（G_S） P_a（P） P_Ar（P_a） P_Ar+N2（P_a）

Ti C_u19 40 7.2×10^－38.4×10^－28.4×10^－1