專利名稱：納米離子低溫鍍制金剛石膜鍍膜機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鍍膜機，尤其是一種納米離子低溫鍍制金剛石膜的鍍膜機。
一背景技術：
現有開發出的類金剛石沉積技術主要有離子束輔助沉積法、磁控濺射法(MS)、化學氣相沉積法(CVD)、等離子體化學氣相沉積法(PCVD)、激光等離子體沉積法(LPD)、激光弧沉積法(LAD)、激光化學氣相沉積法(LCVD)、真空陰極電弧沉積法(VCAD)等技術。這些技術均存在如下缺點1、沉積溫度高、應用范圍小。目前的類金剛石沉積技術沉積溫度過高，易使基材軟化，限制了鍍制基材的應用范圍。如化學氣相沉積法，沉積溫度高達600～1100℃。等離子體輔助化學氣相沉積法，要獲得良好的鍍膜結合力，溫度也需150℃以上。
2、膜質參數與金剛石性能參數相差大。目前的類金剛石沉積技術膜質參數與金剛石性能參數相比差距較大，尤其是膜質中含有大量氫和大顆粒離子團，易造成鍍膜后鍍層不純，光潔度差，膜/基結合力低及膜厚均勻性差等，降低了膜質機械、電學、光學、熱學及生物學等應用性能指標。
3、無法實現自動控制。由于目前的類金剛石沉積技術很難引出大面積且均勻的納米尺度的純碳正離子束，因此也就很難實現由鍍膜工藝模型通過計算機閉環控制的工藝控制系統。
三、實用新型內容本實用新型解決了背景技術中的類金剛石沉積技術沉積溫度高、應用范圍小、膜質參數與金剛石性能參數相差大且無法實現自動控制的技術問題。
本實用新型的技術解決方案是本實用新型包括在高真空室內的三坐標工作臺2，其特殊之處在于所述三坐標工作臺2一側設置有固體離子源16，另一側設置有氣體離子源1，該固體離子源16主要由濾質器5和引弧室8構成，三坐標工作臺2通過濾質器5與引弧室8相接，濾質器5為三維彎管結構，其內壁設置有水套6和質量分離器7，引弧室8包括陽極筒10、碳靶11、靶修磨器9和引弧桿14，碳靶11設置在陽極筒10內，靶修磨器9和引弧桿14分別設置在陽極筒10兩側。
上述濾質器5與三坐標工作臺2相接處設置有掃描器3。
上述掃描器3由X、Y向電磁掃描器及束流檢測儀器構成。
上述濾質器5與掃描器3間設置有小孔擋板4。
上述引弧室8底部設置有靶升降機構12。
上述引弧室底部設置有靶旋轉機構13。
上述引弧室8側面還設置有固體源旋轉支架機構15。
上述固體離子源16為一個或多個。
本實用新型以濾質陰極真空電弧離子束沉積技術(FCVA)為基礎，又復合了高能純碳正離子束前置轟擊新工藝技術，不僅達到樣件離子清洗目的，而且實現了樣件表面最佳結構相、表面相和吸附相，實現了亞表面快速成核、生長結晶過程。因此，本實用新型具有以下優點1、沉積溫度低、應用范圍廣。本實用新型可以在低溫條件下鍍制金剛石膜，沉積溫度80℃，適用鍍膜基材范圍非常廣泛，如金屬、陶瓷、高分子材料等。
2、膜質參數與金剛石性能參數相近。本實用新型鍍出的金剛石膜的膜質參數與金剛石性能參數基本接近。如膜質SP3含量＞80％，最小原子間距≥0.153/nm，鍵角≤1100，配位數＞3.8，結晶度為非晶，密度≥3.5/g.cm-3，等離子體元能量≥31/ev，電阻率≥3×1011，光學帶隙≥2.5/ev，彈性模量≥800/GPa，熱穩定性＞700/℃。并且本實用新型能夠引出納米級的純碳正離子束，膜質不含氫及大顆粒粒子團，膜質純，致密度高，光潔度好，膜/基結合力極強，且膜厚均勻性好。因此具有優越的機械、電學、光學、熱學和生物學等應用性能指標，應用市場更加廣泛。
3、易實現自動控制。由于本實用新型容易引出大面積且均勻的納米尺度的純碳正離子束，因此也就容易實現由鍍膜工藝模型通過計算機閉環控制的工藝控制系統。
四

附圖為本實用新型的結構示意圖。
五具體實施方式
參見附圖，本實用新型涉包括三坐標工作臺2、氣體離子源1和固體離子源16。三坐標工作臺2一側設置有固體離子源16，另一側設置有氣體離子源1，氣體離子源1可對樣品進行離子清洗和表面活化，提高膜的附著力。同時可以直接鍍制類金剛石膜。固體離子源16主要由濾質器5和引弧室8構成。三坐標工作臺2通過濾質器5與引弧室8相接，濾質器5為三維彎管結構，其內壁設置有水套6和質量分離器7，濾質器5與三坐標工作臺2相接處設置有掃描器3，掃描器3由X、Y向電磁掃描器及束流檢測儀器構成，濾質器5與掃描器3間設置有小孔擋板4。引弧室8為筒型組合結構，主要組合部件有陽極筒10、碳靶11、靶修磨器9、引弧桿14，碳靶11設置在陽極筒10內，靶修磨器9和引弧桿14分別設置在陽極筒10兩側，引弧電源采用可控恒流直流電源，并配有靶升降機構12、靶旋轉機構13、引弧桿14等專有機構，由步進電機或伺服電機控制。該固體離子源16同時具有氣體離子源功能，可以過濾掉不需要的大顆粒和中性原子，獲得納米級的純離子并大面積均勻引出，鍍制納米尺度金剛石膜，并且本實用新型還可根據鍍膜面積，可以進行多源組合。
權利要求1.一種納米離子低溫鍍制金剛石膜鍍膜機，包括三坐標工作臺(2)，其特征在于所述三坐標工作臺(2)一側設置有固體離子源(16)，另一側設置有氣體離子源(1)，該固體離子源(16)主要由濾質器(5)和引弧室(8)構成，所述三坐標工作臺(2)通過濾質器(5)與引弧室(8)相接，所述濾質器(5)為三維彎管結構，其內壁設置有水套(6)和質量分離器(7)，所述引弧室(8)包括陽極筒(10)、碳靶(11)、靶修磨器(9)和引弧桿(14)，所述碳靶(11)設置在陽極筒(10)內，所述靶修磨器(9)和引弧桿(14)分別設置在陽極筒(10)兩側。
2.根據權利要求1所述的納米離子低溫鍍制金剛石膜鍍膜機，其特征在于所述濾質器(5)與三坐標工作臺(2)相接處設置有掃描器(3)。
3.根據權利要求2所述的納米離子低溫鍍制金剛石膜鍍膜機，其特征在于所述掃描器(3)由X、Y向電磁掃描器及束流檢測儀器構成。
4.根據權利要求2所述的納米離子低溫鍍制金剛石膜鍍膜機，其特征在于所述濾質器(5)與掃描器(3)間設置有小孔擋板(4)。
5.根據權利要求1或2或4所述的納米離子低溫鍍制金剛石膜鍍膜機，其特征在于所述引弧室(8)底部設置有靶升降機構(12)。
6.根據權利要求5所述的納米離子低溫鍍制金剛石膜鍍膜機，其特征在于所述引弧室底部設置有靶旋轉機構(13)。
7.根據權利要求7所述的納米離子低溫鍍制金剛石膜鍍膜機，其特征在于所述引弧室(8)側面還設置有固體源旋轉支架機構(15)。
8.根據權利要求1所述的納米離子低溫鍍制金剛石膜鍍膜機，其特征在于所述固體離子源(16)為一個或多個。
專利摘要本實用新型涉及一種納米離子低溫鍍制金剛石膜的鍍膜機。包括三坐標工作臺2，三坐標工作臺2一側設置有固體離子源16，另一側設置有氣體離子源1，該固體離子源16主要由濾質器5和引弧室8構成，三坐標工作臺2通過濾質器5與引弧室8相接，濾質器5為三維彎管結構，其內壁設置有水套6和質量分離器7，引弧室8包括陽極筒10、碳靶11、靶修磨器9和引弧桿14，碳靶11設置在陽極筒10內，靶修磨器9和引弧桿14分別設置在陽極筒10兩側。本實用新型沉積溫度低、應用范圍廣、膜質參數與金剛石性能參數相近且易實現自動控制。
文檔編號C23C14/06GK2668648SQ20032010984
公開日2005年1月5日 申請日期2003年11月27日 優先權日2003年11月27日
發明者李冬生, 張源斌 申請人:陜西百納科技發展有限責任公司