一种激光诱导等离子体注入基材的方法及装置

摘要

本发明涉及一种激光诱导等离子体注入工件的方法和装置，涉及离子注入装置和离子注入材料加工技术领域。激光器激发的高能短脉冲强激光冲击到金属箔上，金属箔吸收高能短脉冲激光能量瞬间气化、电离，产生高温等离子体，等离子体由金属离子、电子和不带电的原子构成，等离子吸收后续激光能量膨胀爆炸，等离子体爆炸过程中，电子与接负电位的工件之间的相斥力使电子背离工件运动，正电荷板中和一部分电子，正价金属离子与负电位工件之间的相吸力使金属离子朝着工件运动，在等离子体膨胀爆炸形成的冲击波作用和电场的吸引作用的叠加下，以极大的速度打在工件表面，完成金属离子注入。

主权项

一种激光诱导等离子体注入基材的方法，其特征在于，激光烧蚀金属箔诱导的等离子体作为离子源，通过电场的分离，其中金属离子在等离子体爆炸产生的冲击波和电场力的加速作用下，以极大的速度注入到加热状态下的基材表层；具体实施步骤为：A）用砂纸磨除工件表面的氧化层并抛光，然后使用乳化剂、无水乙醇除油清洗；B）上升工作台支架，从腔体上方把预处理后的工件固定夹紧在工作台上，在工件表面贴上温度传感器、侧部连上脉冲负高压源接头，然后下降工作台到工作高度，调节辐射加热器的位置，再把加热器、工作台支架与耐高压真空腔之间的接触部分密封好；C）在上玻璃板上贴上一层金属箔，然后把玻璃板盖在腔体上，金属箔向下，由密封板密封，再施力固定；D）封紧进气孔，用真空泵从抽气孔抽腔内气体，观察压力表，使内压达到10‑3~10‑1Pa；E）接通辐射加热器电源对工件加热，由温度传感器控制工件温度在600~800℃；正电荷板上接通通正电源，正电位3~5kv，工件上接通脉冲负高压源，负电位40~60kv，脉冲宽度50~100μs，脉冲重复频率50Hz；F）打开激光器，由计算机设置激光的能量、脉冲宽度、光斑直径参数，激光冲击金属箔不同位置3次，待反应完成后，关闭所有电源，取下工件。