AIP脈沖偏壓電源及等離子體診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究.pdf

1、電弧離子鍍以其離化率高沉積速度快、膜層致密、膜基結(jié)合力強(qiáng)、繞鍍性好等優(yōu)點(diǎn),已發(fā)展成為世界范圍的一項(xiàng)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè).為了擴(kuò)大電弧離子鍍的基材范圍和用電弧離子鍍?cè)O(shè)備制備出內(nèi)應(yīng)力較低的更厚鍍層以及其它類型應(yīng)用的高性能鍍層,隨著脈沖功率技術(shù)的發(fā)展,一種脈沖負(fù)偏壓工藝開(kāi)始用于電弧離子鍍技術(shù).但是由于目前國(guó)內(nèi)用于電弧離子鍍的脈沖負(fù)偏壓電源比較少,并且表征脈沖電源特性的f和D參數(shù)大都固定,只有電壓可調(diào),為此開(kāi)發(fā)一種各種參數(shù)靈活可調(diào)的脈沖電源顯得尤為重要

2、.另一方面,為了實(shí)時(shí)了解電弧等離子體反應(yīng)器內(nèi)的情況,給出等離子體的各種特性參數(shù),開(kāi)發(fā)一套自動(dòng)化程度比較高的等離子體診斷系統(tǒng)也勢(shì)在必行.該論文對(duì)這兩方面的問(wèn)題作了研究,主要完成了以下工作:1.該論文提出了主電路部分先逆變后斬波,輸出部分為四路IGBT相互串聯(lián)疊加的設(shè)計(jì)方案,經(jīng)過(guò)實(shí)際使用證明,該方案可以做到在一定范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)偏壓電源輸出的各種參數(shù).2.運(yùn)用高集成度高速度的單片機(jī),高壓高功率放大器,以及高速D/A、A/D轉(zhuǎn)換電路,設(shè)計(jì)完成由

3、輸出幅度為±100V,輸出頻率在400Hz~20KHz范圍內(nèi)可調(diào)的智能等離子體診斷電源和基于ISA插槽的采樣率為1MHz,精度為12位的雙通道數(shù)據(jù)采集卡組成的診斷系統(tǒng).3.應(yīng)用設(shè)計(jì)的電源和診斷系統(tǒng),在俄產(chǎn)Bulat6型設(shè)備上進(jìn)行試驗(yàn).首次診斷出在正常鍍膜條件下,電弧鍍等離子體的電子溫度,離子密度、等離子體空間電位.并相應(yīng)的算出了等離子體鞘層厚度及由鞘層引起的電容.經(jīng)過(guò)對(duì)直流偏壓和脈沖偏壓兩種工藝下合成的TiN薄膜的各項(xiàng)性能測(cè)試結(jié)果表明,