【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碳基薄膜制备领域，具体涉及一种过滤电弧离子镀膜机中离子束的控制装置及方法。
技术介绍
1、近年来，碳基薄膜技术应用越来越广泛，利用过滤电弧离子镀膜方式是制备超硬碳基薄膜的有效方法，利用过滤电弧技术制备非晶碳薄膜，具有超高硬度、低摩擦系数等，十分接近天然金刚石的优异特性，应用较为广泛。
2、目前，非晶超硬碳基薄膜广泛应用于光学、机械、航空航天、微电子、医用器械等多个领域，需求越来越多。但过滤电弧技术在使用中，仍然存在一些问题，如薄膜的沉积工作面较小，不均匀，传输效率低。
3、一个具体的实例是，在过滤电弧离子镀膜机中通过磁场过滤器所形成的离子束存在两个问题，一个是离子束的直径较小，无法达到大面积沉积；二是离开磁场过滤器后，由于边缘场的作用，离子束会发散，形成的离子流是高斯分布，沉积时也不均匀，会产生中心密度大，边缘密度低的问题，同时会损失部分离子，降低传输效率。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种过滤电弧离子镀膜机中离子束的控制装置及方法，增大了薄膜的沉积面积，以及沉积薄膜的均匀性。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种过滤电弧离子镀膜机中离子束的控制装置，所述过滤电弧离子镀膜机包括依次密封连接的放电室、磁过滤管和真空室，磁过滤管是由导向管及在导向管外壁上绕制的线圈构成，包括由连接管和第一线圈组成的聚焦透镜和扫描透镜；
4、所述连接管的入口与导向管的出口密封连接，第一线圈
5、所述扫描透镜包括定位筒、第一磁极、第二磁极、第二线圈和第三线圈，定位筒的入口与连接管的出口密封连接，定位筒的出口与真空室的入口密封连接，导向管、连接管和定位筒同轴设置；
6、所述第二线圈和第三线圈沿定位筒的中心对称绕置在定位筒上；
7、所述第一磁极和第二磁极的形状和尺寸均相同，第一磁极和第二磁极沿水平方向对称固定插接在定位筒中，第一磁极内侧端与定位筒中心的距离和第二磁极内侧端与定位筒中心的距离相等。
8、优选的，所述放电室的出口与导向管的入口通过第一法兰密封连接，连接管的入口与导向管的出口通过第二法兰密封连接，连接管和导向管的内外径均相同，连接管的出口与定位筒的入口通过第三法兰密封连接。
9、优选的，所述定位筒由不锈钢制成。
10、优选的，所述第二线圈分布在定位筒竖直方向的最高处，第三线圈分布在定位筒竖直方向的最低处，第二线圈和第三线圈的圈数、长度、直径均相同。
11、优选的，所述定位筒包括本体和本体两侧的延伸管，所述延伸管和连接管的外径均相同，本体为异形环，所述异形环的内外壁围成的区域形状相同，均包括矩形段和对称分布在矩形段上下侧的圆弧段，所述圆弧段的两端均与矩形段相应的一侧平滑连接，所述延伸管的内壁围成的区域与异形环内壁围成的区域相同。
12、进一步，所述真空室的中心位置布置有做圆周运动的转盘，转盘的中心设置有转架，转架上安装有夹具，夹具上固定有竖直方向分布的镀膜用基底，所述转架的中心与定位筒内壁形成的空心区域中心平齐。
13、优选的，所述第一磁极和第二磁极均由相同个数的矽钢片相互拼接形成，拼接后的矽钢片为相同形状的长方体块，定位筒上设置有一对与所述长方体块形状相同的通孔，第一磁极和第二磁极插接在相应的通孔中。
14、进一步，所述第一磁极和第二磁极贯穿相应的通孔设置，第一磁极和第二磁极的外侧与定位筒的外壁平齐。
15、一种过滤电弧离子镀膜机中离子束的控制方法，采用上述任一项所述的过滤电弧离子镀膜机中离子束的控制装置，包括如下步骤：
16、s1，离子束在导向管中运动，在螺线管的作用下将不带电的中性颗粒过滤掉，形成单原子的离子束；
17、s2，第一线圈形成聚焦磁场，将单原子的离子束在导向管的出口进一步聚焦，形成聚焦离子束，聚焦离子束沿着连接管的中心在连接管中运动；
18、s3，第一磁极和第二磁极形成扫描磁场，运动的离子束聚焦在扫描磁场的入口中心，在扫描磁场的作用下沿竖直方向做对称的上下偏转运动，形成离子束线后进入真空室，沉积在镀膜用基底上形成薄膜。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
20、本专利技术一种过滤电弧离子镀膜机中离子束的控制装置，通过在连接管上布置第一线圈，产生了一个聚焦磁场，相当于设计了一个短磁透镜，避免了由于磁场过滤器出口处边缘场的作用使离子束发散，重新聚焦成束，且在该磁场作用下，离子束的轨迹向定位筒的轴向聚焦，形成聚焦点。第一磁极和第二磁极沿水平方向对称固定插接在定位筒中，该聚焦点位于第一磁极和第二磁极形成的扫描磁场入口的中心轴上，减小了离子束的损失，提高了传输效率。扫描磁场设计成垂直于离子运动的方向，对离子产生一个偏转作用，在交变电流作用下，产生一个交变磁场，使离子沿竖直方向(z向)做对称的上下偏转运动，形成一条均匀的线扫描，增大了薄膜的沉积面积，以及沉积薄膜的均匀性，极大地提高了薄膜表面平整度和表面光洁度，表面大面积平整度达0.2纳米，极大地提高了薄膜的应用价值。
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1.一种过滤电弧离子镀膜机中离子束的控制装置，其特征在于，所述过滤电弧离子镀膜机包括依次密封连接的放电室(7)、磁过滤管(8)和真空室(11)，磁过滤管(8)是由导向管(9)及在导向管(9)外壁上绕制的线圈构成，包括由连接管(10)和第一线圈(1)组成的聚焦透镜和扫描透镜(2)；
2.根据权利要求1所述的过滤电弧离子镀膜机中离子束的控制装置，其特征在于，所述放电室(7)的出口与导向管(9)的入口通过第一法兰密封连接，连接管(10)的入口与导向管(9)的出口通过第二法兰密封连接，连接管(10)和导向管(9)的内外径均相同，连接管(10)的出口与定位筒(12)的入口通过第三法兰密封连接。
3.根据权利要求1所述的过滤电弧离子镀膜机中离子束的控制装置，其特征在于，所述定位筒(12)由不锈钢制成。
4.根据权利要求1所述的过滤电弧离子镀膜机中离子束的控制装置，其特征在于，所述第二线圈(15)分布在定位筒(12)竖直方向的最高处，第三线圈(16)分布在定位筒(12)竖直方向的最低处，第二线圈(15)和第三线圈(16)的圈数、长度、直径均相同。
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