【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种离子能量筛选装置及方法，属于机械加工。
技术介绍
1、随着离子技术的不断发展，等离子镀膜工艺的应用也愈发广泛，通过高能离子束轰击材料表面，使其发生化学反应形成膜层。这种镀膜工艺得到的膜层结构致密、厚度均匀，具备很好的物理和化学性能。
2、在等离子镀膜工艺中，经常存在因离子能量筛选度不够，零件表面无法精准分布所需离子，导致膜层致密度不高，出现硬度偏低的问题。因此需要设计一种离子能量筛选装置，提高膜层的质量和性能。
技术实现思路
1、本专利技术的技术解决问题是：为了克服现有技术中的不足，本专利技术提出了一种离子能量筛选装置及方法，能够高效筛选指定能量离子，从而提产品的高膜层致密度，得到更优越的膜层。
2、本专利技术提供的技术方案如下：
3、第一方面，
4、一种离子能量筛选装置，包括：前级、绝缘环、绝缘套筒、孔栅、收集极、端盖和陶瓷垫片；
5、绝缘套筒的头部固定连接有前级，前级的顶端加工有用于让等离子体通过的通孔；
6、绝缘套筒的内侧沿轴向间隔设置有n个绝缘环和孔栅，n个绝缘环和孔栅形成多腔体组件；n个绝缘环用于对n个孔栅起到轴向限位的作用；
7、孔栅上加工有多个贯穿孔作为网孔，用于让等离子体通过；
8、绝缘套筒的内侧还安装有收集极，收集极位于所述多腔体组件的后端，绝缘套筒的尾部固定连接有端盖，端盖和收集极之间还设置有一个绝缘环；端盖用于封闭绝缘套筒的尾部；
9、
10、陶瓷垫片套装在端盖的外侧，用于对端盖与绝缘套筒固定连接的轴向位置进行限位调整；
11、前级、绝缘环和绝缘套筒均为陶瓷材料，孔栅为金属材料，端盖为黄铜材质。
12、优选地，前级为半球形结构，前级顶端通孔的直径与球径之比的取值范围为0.3～0.6。
13、优选地，绝缘套筒与n+1个绝缘环之间间隙配合；
14、n+1个绝缘环的结构尺寸相同，绝缘环内径等于外径的70％～80％，绝缘环的轴向厚度的取值范围均为3mm～6mm。
15、优选地，孔栅的厚度取值范围为0.1mm～0.5mm；
16、孔栅的多个网孔呈螺旋状分布或同心圆分布；孔隙率取值范围为75％～95％，网孔直径取值范围为0.5mm～2mm。
17、优选地，两相邻孔栅之间的轴向间距取值范围为3mm～6mm。
18、优选地，绝缘套筒内径与外径之比的取值范围为0.7～0.9。
19、优选地，收集极能够拆卸，从而使用待镀膜工件替换掉所述的收集极，对待镀膜工件进行等离子镀膜。
20、第二方面，
21、根据第一方面所述的一种离子能量筛选装置进行离子电流密度测试的方法，包括步骤如下：
22、1)对孔栅a施加0v电压，对孔栅b和孔栅d施加负偏压，对孔栅c施加三角波形的扫描正电压；其中，对孔栅b施加的负偏压高于对孔栅d施加的负偏压；
23、2)启动外部的离子源，令等离子体依次通过前级和多腔体组件后，测量收集极处的电流数值；
24、3)提高孔栅c施加三角波形的扫描正电压的范围，再次测量收集极处的电流数值；
25、4)重复步骤3)不断提高孔栅c施加三角波形的扫描正电压的范围，直至收集极处的电流数值为0后，进入步骤5)；
26、5)获得在对孔栅c施加不同范围的三角波形的扫描正电压时，得到的收集极的电流数值作为对应的离子电流密度。
27、第三方面，
28、一种对待加工零件进行等离子镀膜的方法，将收集极替换成待加工零件，利用如第一方面所述的一种离子能量筛选装置，筛选出指定能量离子，从而对待加工零件进行等离子镀膜。
29、本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
30、1)本专利技术通过多层孔栅组合，就达到了电子、低能量离子的过滤的效果。有效的提高了筛选速度，结果简单，易于实现；不依赖于复杂的检测系统，经济实用。
31、2)本专利技术依靠每层孔栅所加载的电压不同，分别实现电子过滤、低能离子过滤、特定能量段离子过滤、二次电子过滤的效果。最大化排除了电子、低能离子和二次电子的干扰。
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1.一种离子能量筛选装置，其特征在于，包括：前级(1)、绝缘环、绝缘套筒(7)、孔栅、收集极(12)、端盖(13)和陶瓷垫片(14)；
2.根据权利要求1所述的一种离子能量筛选装置，其特征在于，前级(1)为半球形结构，前级(1)顶端通孔的直径与球径之比的取值范围为0.3～0.6。
3.根据权利要求1所述的一种离子能量筛选装置，其特征在于，绝缘套筒(7)与n+1个绝缘环之间间隙配合；
4.根据权利要求1所述的一种离子能量筛选装置，其特征在于，前级(1)、绝缘环和绝缘套筒(7)均为陶瓷材料，孔栅为金属材料，端盖(13)为黄铜材质。
5.根据权利要求1～4任意之一所述的一种离子能量筛选装置，其特征在于，孔栅的厚度取值范围为0.1mm～0.5mm；
6.根据权利要求5所述的一种离子能量筛选装置，其特征在于，两相邻孔栅之间的轴向间距取值范围为3mm～6mm。
7.根据权利要求6所述的一种离子能量筛选装置，其特征在于，绝缘套筒(7)内径与外径之比的取值范围为0.7～0.9。
8.根据权利要求7所述的一种离子能
9.根据权利要求7所述的一种离子能量筛选装置进行离子电流密度测试的方法，其特征在于，包括步骤如下：
10.一种对待加工零件进行等离子镀膜的方法，其特征在于，将收集极(12)替换成待加工零件，利用如权利要求8所述的一种离子能量筛选装置，筛选出指定能量离子，从而对待加工零件进行等离子镀膜。
...【技术特征摘要】
1.一种离子能量筛选装置，其特征在于，包括：前级(1)、绝缘环、绝缘套筒(7)、孔栅、收集极(12)、端盖(13)和陶瓷垫片(14)；
2.根据权利要求1所述的一种离子能量筛选装置，其特征在于，前级(1)为半球形结构，前级(1)顶端通孔的直径与球径之比的取值范围为0.3～0.6。
3.根据权利要求1所述的一种离子能量筛选装置，其特征在于，绝缘套筒(7)与n+1个绝缘环之间间隙配合；
4.根据权利要求1所述的一种离子能量筛选装置，其特征在于，前级(1)、绝缘环和绝缘套筒(7)均为陶瓷材料，孔栅为金属材料，端盖(13)为黄铜材质。
5.根据权利要求1～4任意之一所述的一种离子能量筛选装置，其特征在于，孔栅的厚度取值范围为0.1mm～0.5mm；
6....
【专利技术属性】
技术研发人员：刘红涛，李洋，陈坤鹏，郑捷，王兰江，韩中元，刘猛，赵明宇，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：
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