[实用新型]一种增强弧源、以及弧电流激发的气体离子源、金属离子源和电子源

说明书

本实用新型公开了一种增强弧源、以及弧电流激发的气体离子源、金属离子源和电子源，其技术方案主要包括：水冷外筒体，设置于外筒体内一端的金属阴极弧靶，外筒体的另一端为出射口，设置于金属阴极弧靶与出射口之间的可开闭的多种挡板，通过挡板机构可选择性的进行粒子输出，外筒体上设置有进气口，出射口内设置有带有通孔或者栅网阳极。本实用新型通过挡板机构可选择性的进行粒子输出，利用阳极与磁场交互作用提高电子的自由程，从而能够与工作气体以及金属原子产生更多的碰撞，进而提高离化效率和离子产率，将所需粒子进行引出，达到高效离化的效果。

技术领域

本发明属于表面防护涂层装备领域，具体是指一种增强弧源、以及弧电流激发的气体离子源、金属离子源和电子源。

背景技术

表面防护涂层技术是提高工模具及机械部件质量和使用寿命的重要途径，作为材料表面防护技术之一的离子镀膜技术，由于结构简单、离化率高、入射粒子能量高，可以轻松得到其他方法难以获得的高硬度、高耐磨性的陶瓷涂层、复合涂层，应用在工具、模具上面，可以使寿命成倍提高，较好地实现了低成本、高收益的效果；此外，离子镀涂层技术具有低温、高能两个特点，几乎可以在任何基材上成膜，应用范围十分广阔，展示出很大的经济效益和工业应用前景。

离子镀弧源是电弧等离子体放电的源头，是离子镀技术的核心部件。离子镀弧源采用的金属弧靶作为阴极在放电过程中会产生电子、金属离子、金属原子团，其中电子在出射构成中与工作气体相互作用，使得工作气体离化，而产生气体离子。现有技术中，传统的离子镀弧源结构设计比较单一，电子、气体离子、金属离子和金属原子团无法根据应用目的(如清洗工件、辅助沉积、等离子体镀膜等等)，而可控性地去选择，限制了其应用价值。此外，传统的金属弧靶产生的电子在离化工作气体的离化率较低，因此影响了镀膜应用的涂层质量。

因此，有必要对此进行改进。

发明内容

本发明的第一个目的是克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种能增强气体离化效率的增强弧源。

本发明的第二个目的是提供一种弧电流激发的气体离子源。

本发明的第三个目的是提供一种弧电流激发的金属离子源。

本发明的第四个目的是提供一种弧电流激发的电子源。

为实现本发明的第一个目的，本发明的技术方案是包括外筒体、以及设置于外筒体内一端的阴极金属弧靶，外筒体的另一端为出射口，外筒体上设置有进气口，所述的出射口内设置有与阴极金属弧靶对应的阳极，该阳极上设置有连接阳极内外两侧的通孔，所述的外筒体相对于阳极和阴极金属弧靶之间区域的外壁上设有外磁体，该外磁体的磁力线方向与外筒体的中心轴线方向相互平行，通过外磁体的磁场对阴极金属弧靶所发射的电子或离子进行磁力增强，并穿过出射口引出于外筒体之外。

进一步设置是所述的阳极为中心带有通孔的导电圆环或带有多个通孔的导线螺旋成型网。

实现本发明的第二个目的，其技术方案是一种弧电流激发的气体离子源，包括外筒体、以及设置于外筒体内一端的阴极金属弧靶，外筒体的另一端为出射口，外筒体上设置有进气口，所述的出射口内设置有与阴极金属弧靶对应的阳极，该阳极上设置有连接阳极内外两侧的通孔，所述的外筒体内相对于阳极和阴极金属弧靶之间设置有实体挡板，该实体挡板包括有相互平行竖立的上挡板和下挡板，且上挡板的下端位于和下挡板上端下方，二者在端部相互间隔交错，且二者在端部相互间隔交错的位置设置有上下开口的电子通过狭缝，所述的外筒体相对于阳极和实体挡板之间区域构成气体离化增强区，该外筒体对应气体离化增强区的外壁上设有外磁体，该外磁体在外筒体内所形成的磁场为平行于外筒体内腔轴线的轴向磁场、平行于外筒体内腔壁的环切闭合磁场、平行于外筒体内腔壁的轴向闭合磁场或平行于外筒体内腔截面的旋转平行磁场中一种或多种组合；所述的电子在外磁体的磁场作用下在气体离化增强区离化工作气体，并产生气体离子，所述的外筒体相对于出射口的外端设置有引出极栅网，利用引出极栅网的相对负电压将气体离化增强区的气体离子从出射口引出。