AIP脈沖偏壓電源及等離子體診斷系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用研究.pdf

1、電弧離子鍍以其離化率高沉積速度快、膜層致密、膜基結(jié)合力強、繞鍍性好等優(yōu)點,已發(fā)展成為世界范圍的一項高新技術(shù)產(chǎn)業(yè).為了擴大電弧離子鍍的基材范圍和用電弧離子鍍設(shè)備制備出內(nèi)應(yīng)力較低的更厚鍍層以及其它類型應(yīng)用的高性能鍍層,隨著脈沖功率技術(shù)的發(fā)展,一種脈沖負偏壓工藝開始用于電弧離子鍍技術(shù).但是由于目前國內(nèi)用于電弧離子鍍的脈沖負偏壓電源比較少,并且表征脈沖電源特性的f和D參數(shù)大都固定,只有電壓可調(diào),為此開發(fā)一種各種參數(shù)靈活可調(diào)的脈沖電源顯得尤為重要

2、.另一方面,為了實時了解電弧等離子體反應(yīng)器內(nèi)的情況,給出等離子體的各種特性參數(shù),開發(fā)一套自動化程度比較高的等離子體診斷系統(tǒng)也勢在必行.該論文對這兩方面的問題作了研究,主要完成了以下工作:1.該論文提出了主電路部分先逆變后斬波,輸出部分為四路IGBT相互串聯(lián)疊加的設(shè)計方案,經(jīng)過實際使用證明,該方案可以做到在一定范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)偏壓電源輸出的各種參數(shù).2.運用高集成度高速度的單片機,高壓高功率放大器,以及高速D/A、A/D轉(zhuǎn)換電路,設(shè)計完成由

3、輸出幅度為±100V,輸出頻率在400Hz~20KHz范圍內(nèi)可調(diào)的智能等離子體診斷電源和基于ISA插槽的采樣率為1MHz,精度為12位的雙通道數(shù)據(jù)采集卡組成的診斷系統(tǒng).3.應(yīng)用設(shè)計的電源和診斷系統(tǒng),在俄產(chǎn)Bulat6型設(shè)備上進行試驗.首次診斷出在正常鍍膜條件下,電弧鍍等離子體的電子溫度,離子密度、等離子體空間電位.并相應(yīng)的算出了等離子體鞘層厚度及由鞘層引起的電容.經(jīng)過對直流偏壓和脈沖偏壓兩種工藝下合成的TiN薄膜的各項性能測試結(jié)果表明,