磁過(guò)濾真空弧制備納米薄膜裝置的研究.pdf

1、磁過(guò)濾真空弧制備薄膜是一種新型的薄膜制備方式。本文主要論述了磁過(guò)濾真空弧制備納米薄膜裝置的研究和磁過(guò)濾彎管中帶電粒子的數(shù)值模擬計(jì)算。其中重點(diǎn)研究的是高壓脈沖大電流電源及其觸發(fā)發(fā)生器、放電電極和磁過(guò)濾彎管裝置。后期的附加工作中,我們又嘗試?yán)靡苿?dòng)式探針對(duì)真空陰極等離子體進(jìn)行了診斷研究。
　　 我們研究了脈沖形成網(wǎng)絡(luò)(PFNs)的基本原理:Z

2、Z>R導(dǎo)致電容會(huì)反向充電,返回PFN電容器中的能量只有當(dāng)電容器始終從同一極充電時(shí)才能被有效利用。引入了一種“效率增強(qiáng)二極管”,這種二極管可以使LC電路出現(xiàn)多個(gè)弧脈沖,并且電容器總是從一個(gè)合適的方向充電,不需要提高輸入功率就可以使電容器重復(fù)充電更加迅速,PFN運(yùn)行時(shí)具有更高的脈沖重復(fù)頻率(pulse repetition frequency簡(jiǎn)稱PRF)?；诖嗽?我們自行設(shè)計(jì)了一臺(tái)高壓脈沖大電流電源裝置。我們?cè)O(shè)計(jì)并搭建了一套觸發(fā)發(fā)生器裝

3、置,發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖寬度為300μs,脈沖電壓峰值約為1.5V。這套裝置能夠成功的觸發(fā)KP(3CT)2000A平板型晶閘管,使得高壓脈沖大電流電源正常工作。然后,我們利用該電源對(duì)兩個(gè)碳棒電極進(jìn)行了尖端弧放電試驗(yàn),并對(duì)其放電特性進(jìn)行了研究,試驗(yàn)表明該電源裝置為將來(lái)利用陰極弧等離子體制備薄膜提供了良好的電源條件。我們?cè)O(shè)計(jì)了陰極真空電弧電極,并制作了兩個(gè)磁過(guò)濾彎管,一個(gè)是帶有90°磁濾,另一個(gè)帶有接續(xù)式90°磁濾(即S形)。對(duì)于90°彎管,其

4、傳輸效率相對(duì)要高一些；而對(duì)于S型彎管,制備出的薄膜更加的致密均勻,然而傳輸效率相對(duì)受到一定的限制。
　　 描述了在90°螺線管中通過(guò)磁過(guò)濾移除大粒子后等離子的運(yùn)動(dòng),然后用電磁場(chǎng)數(shù)值分析中的有限元法算出帶電粒子在螺線管中運(yùn)動(dòng)的主要算法,并用Matlab語(yǔ)言編程繪出螺線管、螺線管中的磁力線以及帶電粒子在螺線管中運(yùn)動(dòng)的方程和圖象。通過(guò)螺線管中大小顆粒粒子運(yùn)動(dòng)圖象的比較來(lái)說(shuō)明磁過(guò)濾器的過(guò)濾原理。
　　 隨著陰極弧等離子體工業(yè)應(yīng)用

5、的日益廣泛,特別是陰極弧等離子體制備納米疊層膜和超硬膜等新一代表面技術(shù)的出現(xiàn),消除大顆粒和提高陰極弧等離子體傳輸效率研究工作受到普遍重視,成為研究的熱點(diǎn)。我們?cè)O(shè)計(jì)的整套裝置能夠穩(wěn)定控制陰極弧的產(chǎn)生以及沉積薄膜的厚度,并有效的清除其中的大顆粒雜質(zhì),得到優(yōu)質(zhì)的薄膜,因此該套裝置在將來(lái)會(huì)有非常廣闊的工業(yè)前景。
　　 另外,還利用移動(dòng)式單探針對(duì)不同電源偏壓、不同氣壓以及不同位置的空心陰極等離子體進(jìn)行了診斷,分析了電壓和氣壓對(duì)空心陰極等離