微波等离子体基低能离子注入小管径金属圆管内表面装置

摘要

一种微波等离子体基低能离子注入小管径金属圆管内表面装置，包括真空室(7)和低能离子注入电源(10)，属于材料表面工程技术领域。其特殊之处在于：由微波源(1)、微波同轴波导内导体(2)和外导体(3)、微波同轴波导短路活塞(5)和外加磁场线圈(9)构成线性ECR微波等离子体源，利用微波缝隙辐射天线(4)的激发和电离作用，在外加磁场激励下，沿被处理金属管件(11)中心轴线形成周向和轴向均匀分布的高密度ECR微波等离子体，结合低能离子注入电源(10)施加的低脉冲负偏压和同轴设置的辅助外热源(8)，在金属圆管内表面完成等离子体基低能离子注入。其优点是：成本低；能实现小管径、大长径比金属圆管内表面的等离子体基低能离子注入。

主权项

一种微波等离子体基低能离子注入小管径金属圆管内表面装置，它主要包括：被处理金属管件(11)与其内部同轴设置的陶瓷隔离套管(6)和两侧端部法兰(12)构成的真空室(7)，与被处理金属管件(11)直接相连的低能离子注入电源(10)，它还包括：在真空室(7)外，置于被处理金属管件(11)中心轴线上的线性电子回旋共振微波等离子体源，被处理金属管件(11)外部同轴设置的辅助加热源(8)，其特征在于：(a)所述线性电子回旋共振微波等离子体源，在被处理金属管件(11)中心轴线上形成具有一维尺度的高密度ECR微波等离子体，从而取代了低密度的直流或射频等离子体源，结合低能离子注入电源(10)施加的低脉冲负偏压和同轴设置的辅助外热源(8)，在金属圆管内表面完成等离子体基低能离子注入，实现内径10～50mm、长200～500mm金属圆管的内表面改性处理；(b)所述线性电子回旋共振微波等离子体源是由微波源(1)、微波同轴波导内导体(2)、微波同轴波导外导体(3)、微波同轴波导短路活塞(5)和外加磁场线圈(9)构成，通过微波缝隙辐射天线(4)辐射微波能量，激发和电离真空室(7)内的工作气体，在外加磁场线圈(9)产生的磁场强度满足ECR的条件下，沿被处理金属管件(11)中心轴线形成周向和轴向均匀分布的高密度ECR微波等离子体；(c)在所述被处理金属管件(11)外部，同轴设置的辅助加热源(8)将被处理金属管件(11)周向和轴向均匀加热，在低能离子轰击和辅助加热共同作用下，被处理金属管件(11)的温度均匀升至工艺温度，保证管件内表面低能离子注入伴随同步扩散的传质过程。