[发明专利]一种结构紧凑的多功能磁控离子镀弧源装置

权利要求书

1、一种结构紧凑的多功能磁控离子镀弧源装置，其特征在于：所述磁控离子镀弧源装置设有旋转磁场发生装置、靶材、靶材底座，靶材安装于靶材底座上，在靶材底座的后面设有旋转磁场发生装置，旋转磁场发生装置由驱动电机、固定在电机转轴上的磁轭、分布在磁轭上的永磁体组成。

2、按照权利要求1所述的结构紧凑的多功能磁控离子镀弧源装置，其特征在于：旋转磁场发生装置、靶材、靶材底座三者同轴，靶材、靶材底座为圆形，靶材通过靶材底部外螺纹与靶材底座上的内螺纹壁连接安装于靶材底座上，靶材底部与靶材底座紧密接触，靶材端部为与靶面成向外倾斜角度的靶沿。

3、按照权利要求1所述的结构紧凑的多功能磁控离子镀弧源装置，其特征在于：靶材底座采用不导磁的材料制作，靶材底座为空心结构，上层较薄与靶材底部接触，正面置有内螺纹的支撑壁，靶材底座下层较厚，在其边缘对称开有两个水孔，与水孔连接的进水管、出水管和靶材底座上下层之间的空心形成循环冷却水通道；在靶材底座背面两个水孔所在的圆周上均匀分布4个或6个螺杆，旋转磁场发生装置通过螺杆固定在靶材底座的背面。

4、按照权利要求3所述的结构紧凑的多功能磁控离子镀弧源装置，其特征在于：靶材底座背面的分布在同一圆周的进水管、出水管以及螺杆的外周套有刚性圆筒，靶材底座通过套在圆筒外的绝缘环与套在绝缘环外的环形不锈钢板组成一个整体弧源装置，整个弧源装置通过环形不锈钢边缘的均匀分布的螺纹孔与真空室连接，通过镶在环形不锈钢真空密封槽内胶圈密封。

5、按照权利要求1所述的结构紧凑的多功能磁控离子镀弧源装置，其特征在于：旋转磁场发生装置通过固定在驱动电机上的支撑架安装在靶材底座背面的螺杆上，与靶材底座同轴，距离可调，驱动电机为直流电机或者交流电机；通过调节直流电压改变直流电机转轴的转速，通过调节电流频率和电压大小改变交流电机转轴的转速；通过交流电整流滤波稳压得到直流电压，电压的大小通过调压器或者滑动变阻器调节，通过变频器调节交流电机的电流频率和电压大小。

6、按照权利要求1所述的结构紧凑的多功能磁控离子镀弧源装置，其特征在于：旋转磁场发生装置中固定在电机转轴上的磁轭为中间有凹槽或者没有凹槽的方形、多边形或者圆形，磁轭由高磁导率的材料制作；磁轭与永磁体之间形成一个整体的电磁回路，磁轭的大小以不碰到螺杆为宜，磁轭的厚度不受限制。

7、按照权利要求1所述的结构紧凑的多功能磁控离子镀弧源装置，其特征在于：旋转磁场发生装置中分布在磁轭上的永磁体形状为方体、圆柱、圆环或者弧形，永磁体在磁轭上的位置可调，永磁体的高度以靠近靶材底座为宜，磁体的长度宽度不受限制，以能够形成较大面积的磁场分布为宜，永磁体为高磁场强度的NbFeB材料；永磁体的分布以能够形成闭合的电磁回路为宜，永磁体的在磁轭上对称分布或者偏置分布；永磁体的不同分布方式能够形成不同位形结构的磁场，在驱动电机的转轴带动下在靶材表面形成不同的旋转动态磁场分布，永磁体的个数根据永磁体的形状、大小、分布方式、以及预产生的旋转磁场类型选择。

8、按照权利要求7所述的结构紧凑的多功能磁控离子镀弧源装置，其特征在于：旋转磁场发生装置中分布在磁轭上的永磁体为相互平行且对称分布的n个方体，n≥2，相邻磁体的极性相反，分别在靶面上形成N-S两极横向磁场、N-S-N三极拱形磁场、N-S-N-S四极叠加拱形磁场或N-S-N-S-N五极叠加拱形磁场，以此类推至更多极叠加拱形磁场；分布在磁轭上的永磁体为在同一圆周上均匀分布的几个方体或者弧形，个数为2n，n≥2，分别在靶面上形成N-S两极横向磁场或者N-S相间的多极磁场；通过调节永磁体在磁轭上的位置来改变磁场在靶面上的分布，不同的磁体分布方式在电机驱动下形成覆盖整个靶面的不同的旋转磁场模式。

9、按照权利要求7所述的结构紧凑的多功能磁控离子镀弧源装置，其特征在于：旋转磁场发生装置中分布在磁轭上的永磁体为中心对称分布的同心的圆柱和圆环，圆柱的个数为1个位于磁轭的中心，圆环的个数为n，n≥1，相邻磁体的极性相反，分别在靶面上形成对称的一个圆环永磁体N-S-N三极拱形磁场或两个圆环永磁体N-S-N-S-N五极叠加拱形磁场，以此类推至更多极叠加拱形磁场，在电机驱动下形成覆盖整个靶面的不同极数的对称旋转拱形磁场。

10、按照权利要求7所述的结构紧凑的多功能磁控离子镀弧源装置，其特征在于：旋转磁场发生装置中分布在磁轭上的永磁体为偏置分布的相互平行或者分布在同一圆周上的n个方体或者弧形永磁体或者偏置分布的同心的圆柱和圆环，圆环的个数为n≥1，其他形状的永磁体个数n≥2，相邻磁体的极性相反；在电机驱动下分别在靶面上形成对称分布的动态多极旋转拱形磁场或者覆盖整个靶面的以磁轭中心为圆心、磁轭中心到圆环中心距离为半径的拱形磁场包络；永磁体在磁轭上的位置整体或者分别调节，以达到磁场在靶面上的不同分布状态和不同的弧斑控制模式。