[實用新型]輝光放電表面處理中等離子體診斷裝置用的探針

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00243253.6
• 申請日: 2000-07-07
• 公開（公告）號: CN2431561Y
• 公開（公告）日: 2001-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李成明;張勇;曹爾妍;薛明倫
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院力學(xué)研究所
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 上海華東專利事務(wù)所
• 代理人: 高存秀

本實用新型涉及表面冶金及化學(xué)熱處理診斷裝置用的部件，特別是涉及用于抗污染的采用輝光放電表面處理中等離子體診斷裝置用的探針。

材料表面滲金屬的方法有固體滲金屬、液體滲金屬、氣體滲金屬、離子滲金屬和其它方法聯(lián)用的滲金屬方法等已廣泛用于生產(chǎn)實踐中。離子滲金屬技術(shù)迅速發(fā)展于八十年代后期，已進入工業(yè)生產(chǎn)。離子滲金屬的方法包括雙層輝光離子滲金屬、多弧離子滲金屬、加弧輝光離子滲金屬、交變電場真空離子滲金屬、脈沖輝光放電離子滲金屬和氣相輝光離子滲金屬。它們的優(yōu)點是滲速快、變形小、不需要去鈍處理、能耗低等。其共同的特點是：輝光放電產(chǎn)生的等離子體(電子、離子或粒子)對工件有強烈的轟擊作用。因此，利用等離子體診斷系統(tǒng)對電子溫度、等離子體電位、電子密度等這些等離子體參數(shù)進行監(jiān)控可有效提高滲層質(zhì)量。

現(xiàn)有探針技術(shù)對離子滲金屬技術(shù)可實施等離子體診斷。典型的離子滲金屬方法，如文獻1(徐重，雙層輝光離子滲金屬技術(shù)，金屬熱處理學(xué)報，1982，1：71～80)介紹的雙層輝光離子滲金屬技術(shù)的基本原理，是在真空容器內(nèi)設(shè)置陽極，陰極(工件)以及由欲滲合金元素組成的源極、陽極和陰極之間以及陽極和源極之間各設(shè)一個可調(diào)壓直流電源，當真空室內(nèi)氬氣壓達到一定值后，調(diào)節(jié)上述電源，則在陽極和陰極以及陽極和源極之間出現(xiàn)輝光放電，此即為雙層輝光放電現(xiàn)象。輝光放電源極的欲滲元素在離子轟擊下被濺射出來，高速飛向陰極(工件)表面，同時輝光放電使電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁构ぜ訜嶂粮邷亍Ｓ稍礃O濺射出來的離子被處于高溫的工件表面吸附，借助于擴散過程進入工件表面，從而形成欲滲元素的合金層。

以往利用探針技術(shù)在進行的輝光放電離子滲金屬等離子體診斷中，所使用的探針由陶瓷管內(nèi)穿進探針絲作成。其結(jié)果表明，放電區(qū)域空間的粒子在探針表面很快沉積，造成探針的嚴重污染，使獲得的等離子體參數(shù)波動性顯著增大，嚴重影響了滲層質(zhì)量的有效控制。

本實用新型的目的為了克服上述探針結(jié)構(gòu)上的缺點，采用在放電區(qū)域的陶瓷管外，套一具有彈簧支撐的不銹鋼套管的結(jié)構(gòu)，以防止濺射產(chǎn)物直接沉積在絕緣陶瓷管上，離子滲金屬等離子體診斷時，在探針上加偏置電壓，使探針表面的污染在真空中濺射去除的目的，從而提供一種用于輝光放電表面處理中等離子體診斷裝置的探針。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：本實用新型提供的用于輝光放電表面處理中等離子體診斷裝置的探針，包括一絕緣陶瓷管、金屬絲制成探針絲，其特征在于：一屏蔽作用的不銹鋼套管套在陶瓷管外，不銹鋼套管的前端密封焊合，并留有一小孔；彈簧支撐在不銹鋼套管和陶瓷管之間，陶瓷管內(nèi)穿進探針絲，探針絲的末端與導(dǎo)線連接，探針絲頭穿出絕緣陶瓷管和不銹鋼套管前端的小孔，探針頭露在小孔外面，探針頭的末端與導(dǎo)線連接。

探針由W、Mo高熔點的金屬絲制成。探針頭與絕緣陶瓷管壁之間距離保持在0.5-1.5mm，間隙的深度在5mm-10mm。

在陶瓷管外具有彈簧支撐的不銹鋼套管，以防止濺射產(chǎn)物直接沉積在絕緣陶瓷管上，探針和不銹鋼套管之間有一屏蔽，它焊接在不銹鋼管上，并確保與探針穩(wěn)定保持一定距離。

使用單探針時，探針與源極的高壓直流電源(0—2000V)相聯(lián)接，鐘罩作為陽極，在探針與鐘罩之間產(chǎn)生輝光放電。在使用雙探針時，也可在兩探針間加交流可調(diào)電源(0—220V)，在兩探針間電子的振蕩轟擊，使沉積層去除。在輝光放電離子滲金屬過程中，探針與等離子體診斷電源斷開，探針與源極電源相聯(lián)接時在較短時間內(nèi)可使探針凈化，使用交流電源時，則凈化時間略長。凈化探針使等離子體診斷可連續(xù)進行，等離子體參數(shù)的穩(wěn)定性增加，工作效率顯著提高。

本實用新型的優(yōu)點在于：

1．探針的表面積可以相對穩(wěn)定，而不會由于金屬在陶瓷管和探針連接處的沉積而極大地增加探針面積，產(chǎn)生較大的誤差。

2．在探針表面有一定的污染物時可通過直流電壓濺射去除，從而保證了鍍膜質(zhì)量。

3．由于探針內(nèi)設(shè)置了不銹鋼屏蔽的存在，大大地消除了陶瓷管表面電弧放電對等離子體的干擾。

4．探針前端的屏蔽和間隙保護，防止了探針表面的電弧放電對診斷結(jié)果的干擾。

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明：

圖1為本實用新型的探針裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

實施例1

按圖1制作本實用新型的等離子體探針診斷的裝置用的探針。

本實用新型采用的探針與絕緣瓷管之間有間隙保護如圖1所示，高熔點的鉬金屬絲制成探針絲1，探針絲1與絕緣陶瓷管2之間距離保持在1mm，間隙的深度在5mm，以避免由于在真空中導(dǎo)體與絕緣體間產(chǎn)生電弧放電對探針或絕緣體支撐的燒蝕。在絕緣陶瓷管2外套有不銹鋼套管3，在絕緣陶瓷管2和不銹鋼套管3之間有一不銹鋼彈簧支撐，不銹鋼套管3前端封閉焊合，中間留有直徑為2.5mm小孔4，探針頭從小孔4中伸出，小孔4的直徑以探針頭剛好穿出為準，不銹鋼管既不帶正電也不帶負電。