专利名称：纳米离子低温镀制金刚石膜镀膜机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种镀膜机，尤其是一种纳米离子低温镀制金刚石膜的镀膜机。
一背景技术：
现有开发出的类金刚石沉积技术主要有离子束辅助沉积法、磁控溅射法(MS)、化学气相沉积法(CVD)、等离子体化学气相沉积法(PCVD)、激光等离子体沉积法(LPD)、激光弧沉积法(LAD)、激光化学气相沉积法(LCVD)、真空阴极电弧沉积法(VCAD)等技术。这些技术均存在如下缺点1、沉积温度高、应用范围小。目前的类金刚石沉积技术沉积温度过高，易使基材软化，限制了镀制基材的应用范围。如化学气相沉积法，沉积温度高达600～1100℃。等离子体辅助化学气相沉积法，要获得良好的镀膜结合力，温度也需150℃以上。
2、膜质参数与金刚石性能参数相差大。目前的类金刚石沉积技术膜质参数与金刚石性能参数相比差距较大，尤其是膜质中含有大量氢和大颗粒离子团，易造成镀膜后镀层不纯，光洁度差，膜/基结合力低及膜厚均匀性差等，降低了膜质机械、电学、光学、热学及生物学等应用性能指标。
3、无法实现自动控制。由于目前的类金刚石沉积技术很难引出大面积且均匀的纳米尺度的纯碳正离子束，因此也就很难实现由镀膜工艺模型通过计算机闭环控制的工艺控制系统。
三、实用新型内容本实用新型解决了背景技术中的类金刚石沉积技术沉积温度高、应用范围小、膜质参数与金刚石性能参数相差大且无法实现自动控制的技术问题。
本实用新型的技术解决方案是本实用新型包括在高真空室内的三坐标工作台2，其特殊之处在于所述三坐标工作台2一侧设置有固体离子源16，另一侧设置有气体离子源1，该固体离子源16主要由滤质器5和引弧室8构成，三坐标工作台2通过滤质器5与引弧室8相接，滤质器5为三维弯管结构，其内壁设置有水套6和质量分离器7，引弧室8包括阳极筒10、碳靶11、靶修磨器9和引弧杆14，碳靶11设置在阳极筒10内，靶修磨器9和引弧杆14分别设置在阳极筒10两侧。
上述滤质器5与三坐标工作台2相接处设置有扫描器3。
上述扫描器3由X、Y向电磁扫描器及束流检测仪器构成。
上述滤质器5与扫描器3间设置有小孔挡板4。
上述引弧室8底部设置有靶升降机构12。
上述引弧室底部设置有靶旋转机构13。
上述引弧室8侧面还设置有固体源旋转支架机构15。
上述固体离子源16为一个或多个。
本实用新型以滤质阴极真空电弧离子束沉积技术(FCVA)为基础，又复合了高能纯碳正离子束前置轰击新工艺技术，不仅达到样件离子清洗目的，而且实现了样件表面最佳结构相、表面相和吸附相，实现了亚表面快速成核、生长结晶过程。因此，本实用新型具有以下优点1、沉积温度低、应用范围广。本实用新型可以在低温条件下镀制金刚石膜，沉积温度80℃，适用镀膜基材范围非常广泛，如金属、陶瓷、高分子材料等。
2、膜质参数与金刚石性能参数相近。本实用新型镀出的金刚石膜的膜质参数与金刚石性能参数基本接近。如膜质SP3含量＞80％，最小原子间距≥0.153/nm，键角≤1100，配位数＞3.8，结晶度为非晶，密度≥3.5/g.cm-3，等离子体元能量≥31/ev，电阻率≥3×1011，光学带隙≥2.5/ev，弹性模量≥800/GPa，热稳定性＞700/℃。并且本实用新型能够引出纳米级的纯碳正离子束，膜质不含氢及大颗粒粒子团，膜质纯，致密度高，光洁度好，膜/基结合力极强，且膜厚均匀性好。因此具有优越的机械、电学、光学、热学和生物学等应用性能指标，应用市场更加广泛。
3、易实现自动控制。由于本实用新型容易引出大面积且均匀的纳米尺度的纯碳正离子束，因此也就容易实现由镀膜工艺模型通过计算机闭环控制的工艺控制系统。
四
附图为本实用新型的结构示意图。
五具体实施方式
参见附图，本实用新型涉包括三坐标工作台2、气体离子源1和固体离子源16。三坐标工作台2一侧设置有固体离子源16，另一侧设置有气体离子源1，气体离子源1可对样品进行离子清洗和表面活化，提高膜的附着力。同时可以直接镀制类金刚石膜。固体离子源16主要由滤质器5和引弧室8构成。三坐标工作台2通过滤质器5与引弧室8相接，滤质器5为三维弯管结构，其内壁设置有水套6和质量分离器7，滤质器5与三坐标工作台2相接处设置有扫描器3，扫描器3由X、Y向电磁扫描器及束流检测仪器构成，滤质器5与扫描器3间设置有小孔挡板4。引弧室8为筒型组合结构，主要组合部件有阳极筒10、碳靶11、靶修磨器9、引弧杆14，碳靶11设置在阳极筒10内，靶修磨器9和引弧杆14分别设置在阳极筒10两侧，引弧电源采用可控恒流直流电源，并配有靶升降机构12、靶旋转机构13、引弧杆14等专有机构，由步进电机或伺服电机控制。该固体离子源16同时具有气体离子源功能，可以过滤掉不需要的大颗粒和中性原子，获得纳米级的纯离子并大面积均匀引出，镀制纳米尺度金刚石膜，并且本实用新型还可根据镀膜面积，可以进行多源组合。
权利要求1.一种纳米离子低温镀制金刚石膜镀膜机，包括三坐标工作台(2)，其特征在于所述三坐标工作台(2)一侧设置有固体离子源(16)，另一侧设置有气体离子源(1)，该固体离子源(16)主要由滤质器(5)和引弧室(8)构成，所述三坐标工作台(2)通过滤质器(5)与引弧室(8)相接，所述滤质器(5)为三维弯管结构，其内壁设置有水套(6)和质量分离器(7)，所述引弧室(8)包括阳极筒(10)、碳靶(11)、靶修磨器(9)和引弧杆(14)，所述碳靶(11)设置在阳极筒(10)内，所述靶修磨器(9)和引弧杆(14)分别设置在阳极筒(10)两侧。
2.根据权利要求1所述的纳米离子低温镀制金刚石膜镀膜机，其特征在于所述滤质器(5)与三坐标工作台(2)相接处设置有扫描器(3)。
3.根据权利要求2所述的纳米离子低温镀制金刚石膜镀膜机，其特征在于所述扫描器(3)由X、Y向电磁扫描器及束流检测仪器构成。
4.根据权利要求2所述的纳米离子低温镀制金刚石膜镀膜机，其特征在于所述滤质器(5)与扫描器(3)间设置有小孔挡板(4)。
5.根据权利要求1或2或4所述的纳米离子低温镀制金刚石膜镀膜机，其特征在于所述引弧室(8)底部设置有靶升降机构(12)。
6.根据权利要求5所述的纳米离子低温镀制金刚石膜镀膜机，其特征在于所述引弧室底部设置有靶旋转机构(13)。
7.根据权利要求7所述的纳米离子低温镀制金刚石膜镀膜机，其特征在于所述引弧室(8)侧面还设置有固体源旋转支架机构(15)。
8.根据权利要求1所述的纳米离子低温镀制金刚石膜镀膜机，其特征在于所述固体离子源(16)为一个或多个。
专利摘要本实用新型涉及一种纳米离子低温镀制金刚石膜的镀膜机。包括三坐标工作台2，三坐标工作台2一侧设置有固体离子源16，另一侧设置有气体离子源1，该固体离子源16主要由滤质器5和引弧室8构成，三坐标工作台2通过滤质器5与引弧室8相接，滤质器5为三维弯管结构，其内壁设置有水套6和质量分离器7，引弧室8包括阳极筒10、碳靶11、靶修磨器9和引弧杆14，碳靶11设置在阳极筒10内，靶修磨器9和引弧杆14分别设置在阳极筒10两侧。本实用新型沉积温度低、应用范围广、膜质参数与金刚石性能参数相近且易实现自动控制。
文档编号C23C14/06GK2668648SQ20032010984
公开日2005年1月5日 申请日期2003年11月27日 优先权日2003年11月27日
发明者李冬生, 张源斌 申请人:陕西百纳科技发展有限责任公司