專利名稱：管筒狀工件內(nèi)表面束線離子注入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)管筒狀工件內(nèi)表面實(shí)施離子注入的裝置，特別是對(duì)細(xì)長(zhǎng)管內(nèi)壁實(shí)施離子注入的裝置。
背景技術(shù)：
離子注入是一種有效的表面優(yōu)化的方法，它可以在工件或器件表面引入各種離子，而不受經(jīng)典平衡熱力學(xué)限制。但由于離子行走軌跡的視線性(直線性)，使得這種技術(shù)難于處理管筒工件的內(nèi)壁表面，尤其是細(xì)長(zhǎng)管，離子幾乎平行于管的內(nèi)壁，使細(xì)長(zhǎng)管的離子注入幾乎是不可能。而較大的注入角度又使得濺射極為嚴(yán)重，同時(shí)離子的垂直射程也較淺，達(dá)不到改性效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決細(xì)長(zhǎng)筒狀工件內(nèi)表面難以實(shí)施離子注入的問(wèn)題而提供一種管筒狀工件內(nèi)表面束線離子注入裝置。該裝置包含有離子注入機(jī)1和真空室2，該裝置還包含有一個(gè)使離子注入機(jī)1發(fā)出的離子束在管筒形的工件A的內(nèi)孔中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)裝置3，偏轉(zhuǎn)裝置3設(shè)置在工件A的內(nèi)孔中，偏轉(zhuǎn)裝置3包含有產(chǎn)生與離子束飛行方向相反電場(chǎng)的軸向電極3-1和接地電極3-2，以及設(shè)置在軸向電極3-1和接地電極3-2之間的徑向電極3-3，軸向電極3-1和接地電極3-2與工件A的軸線相垂直，在接地電極3-2上開有一個(gè)使離子束射向軸向電極3-1的孔3-4，徑向電極3-3與工件A的軸線相互平行。工作時(shí)工件A接地，徑向電極3-3與工件A的管壁之間形成徑向電場(chǎng)。上述裝置中，離子束在管筒形的工件A的內(nèi)孔中的運(yùn)行軌跡為在離子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)裝置3之前，直線飛行；離子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)裝置3之后，離子受到兩個(gè)電場(chǎng)的復(fù)合作用，一方面離子由于受到與飛行方向相反的軸向電場(chǎng)的作用而減速；另一方面離子受到徑向電場(chǎng)的作用而轉(zhuǎn)向，并向管壁飛去。本發(fā)明的管筒狀工件內(nèi)表面束線離子注入裝置由于在工件內(nèi)孔中設(shè)置使離子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)裝置3，它使得進(jìn)入管筒內(nèi)的離子在注入點(diǎn)附近進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，即離子先沿管筒的中心軸平行方向進(jìn)入管筒內(nèi)部，在進(jìn)入偏轉(zhuǎn)裝置后飛向管壁。借助于使偏轉(zhuǎn)裝置3相對(duì)于工件沿軸線旋轉(zhuǎn)并平移的裝置，即可對(duì)管筒工件的內(nèi)壁進(jìn)行掃描注入處理。該裝置的離子注入能量取決于徑向電場(chǎng)的大小，軸向電極3-1的電壓大小取決于離子的初始速度。該裝置徹底解決了細(xì)長(zhǎng)管筒工件內(nèi)表面的離子注入問(wèn)題。


圖1是具體實(shí)施方式
一的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是具體實(shí)施方式
二的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是圖2的D-D剖視圖，圖4是具體實(shí)施方式
三中偏轉(zhuǎn)裝置3的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是圖4的E-E剖視圖。
具體實(shí)施例方式
一參閱圖1，本實(shí)施方式的管筒狀工件內(nèi)表面束線離子注入裝置包含離子注入機(jī)1、真空室2、偏轉(zhuǎn)裝置3、設(shè)置在真空室2內(nèi)的內(nèi)之架4、懸臂軸5、支撐體6；工件A設(shè)置在內(nèi)支架4上。離子注入機(jī)1設(shè)在真空室2的外面，其引出口1-1位于真空室2內(nèi)，離子束沿工件A的軸線運(yùn)動(dòng)。偏轉(zhuǎn)裝置3設(shè)置在工件A的內(nèi)孔中。偏轉(zhuǎn)裝置3由軸向電極3-1、接地電極3-2、徑向電極3-3和絕緣體3-5組成。軸向電極3-1和接地電極3-2與工件A的軸線相垂直，在接地電極3-2上開有孔3-4，孔3-4的中心線與工件A的軸線重合。徑向電極3-3設(shè)在軸向電極3-1和接地電極3-2之間，徑向電極3-3與工件A的軸線平行。徑向電極3-3、軸向電極3-1和接地電極3-2固定連接在絕緣體3-5上。當(dāng)離子注入機(jī)1注入正離子時(shí)，軸向電極3-1和徑向電極3-3分別與電源25、電源26的正極相連接；當(dāng)離子注入機(jī)1注入負(fù)離子時(shí)，軸向電極3-1和徑向電極3-3分別與電源25和電源26的負(fù)極相連接。偏轉(zhuǎn)裝置3固定連接在懸壁軸5的端部，在懸臂軸5上還連接有環(huán)形的支撐體6，支撐體6的外周邊與工件A的內(nèi)孔形成滑動(dòng)配合，上述結(jié)構(gòu)使偏轉(zhuǎn)裝置3在工件A內(nèi)始終位于同一徑向位置。在真空室2的外面還設(shè)有使偏轉(zhuǎn)裝置沿工件A軸線平移并自轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)傳動(dòng)裝置，該裝置由帶有導(dǎo)軌8的支架7、與導(dǎo)軌8相配合的滑板9、行走電機(jī)10、旋轉(zhuǎn)電機(jī)11、以及相互嚙合的齒輪12和齒條13組成，行走電機(jī)10和旋轉(zhuǎn)電機(jī)11均固定在滑板9上，旋轉(zhuǎn)電機(jī)11的轉(zhuǎn)軸與懸臂軸5相連接，行走電機(jī)10的轉(zhuǎn)軸與齒輪12固定連接，與導(dǎo)軌8平行設(shè)置的齒條13固定連接在支架7上，導(dǎo)軌8與工件A軸線相平行。懸臂軸5與真空室2之間設(shè)有動(dòng)密封24。徑向電極3-3、軸向電極3-1和接地電極3-2為板形結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)11周期性的正反轉(zhuǎn)，以免導(dǎo)線纏繞。懸臂軸5和支撐體6由絕緣材料制成。
具體實(shí)施方式
二參閱圖2、圖3，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是懸臂軸5的外端固定連接在內(nèi)支架4上面的固定架4-1上。由帶動(dòng)工件平移并自轉(zhuǎn)的工件傳動(dòng)裝置代替實(shí)施方式一的偏轉(zhuǎn)傳動(dòng)裝置，該裝置由帶有外滑軌14的外支架15，與外滑軌14相配合的滑動(dòng)板16、與工件A緊固連接的外齒圈17、與外齒圈17嚙合的上齒輪18、與滑動(dòng)板16下面的齒條19嚙合的下齒輪20、行走電機(jī)21和旋轉(zhuǎn)電機(jī)22組成，行走電機(jī)21的轉(zhuǎn)軸與下齒輪20固定連接，旋轉(zhuǎn)電機(jī)22和工件A均設(shè)置在滑動(dòng)板16上，旋轉(zhuǎn)電機(jī)22的轉(zhuǎn)軸經(jīng)傳動(dòng)軸22-1與上齒輪18固定連接，滑動(dòng)板16的內(nèi)端與內(nèi)支架4上面的內(nèi)滑軌4-2相配合，內(nèi)滑軌4-2和外滑軌14與工件A的軸線相互平行，滑動(dòng)板16和傳動(dòng)軸22-1與真空室2之間設(shè)有動(dòng)密封裝置23。
具體實(shí)施方式
三參閱圖4、圖5，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二不同的是，偏轉(zhuǎn)裝置3的軸向電極3-1和接地電極3-2為板形結(jié)構(gòu)，徑向電極3-3為拱形結(jié)構(gòu)。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一、二相同。
權(quán)利要求
1.管筒狀工件內(nèi)表面束線離子注入裝置，它包含有離子注入機(jī)(1)和真空室(2)，其特征在于它還包含有一個(gè)使離子注入機(jī)(1)發(fā)出的離子束在管筒形的工件A的內(nèi)孔中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)裝置(3)，偏轉(zhuǎn)裝置(3)設(shè)置在工件A的內(nèi)孔中，偏轉(zhuǎn)裝置(3)包含有產(chǎn)生與離子束飛行方向相反電場(chǎng)的軸向電極(3-1)和接地電極(3-2)，以及設(shè)置在軸向電極(3-1)和接地電極(3-2)之間的徑向電極(3-3)，軸向電極(3-1)和接地電極(3-2)與工件A的軸線相垂直，在接地電極(3-2)上開有一個(gè)使離子束射向軸向電極(3-1)的孔(3-4)，徑向電極(3-3)與工件A的軸線相互平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管筒狀工件內(nèi)表面束線離子注入裝置，其特征在于徑向電極(3-3)、軸向電極(3-1)和接地電極(3-2)固定連接在絕緣體(3-5)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管筒狀工件內(nèi)表面束線離子注入裝置，其特征在于偏轉(zhuǎn)裝置(3)固定連接在懸壁軸(5)的端部，在懸臂軸(5)上還連接有環(huán)形的支撐體(6)，支撐體(6)的外周邊與工件A的內(nèi)孔形成滑動(dòng)配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管筒狀工件內(nèi)表面束線離子注入裝置，其特征在于在真空室(2)的外面還設(shè)有使偏轉(zhuǎn)裝置沿工件A軸線平移并自轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)傳動(dòng)裝置，該裝置由帶有導(dǎo)軌(8)的支架(7)、與導(dǎo)軌(8)相配合的滑板(9)、行走電機(jī)(10)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)(11)、以及相互嚙合的齒輪(12)和齒條(13)組成，行走電機(jī)(10)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)(11)均固定在滑板(9)上，旋轉(zhuǎn)電機(jī)(11)的轉(zhuǎn)軸與懸臂軸(5)相連接，行走電機(jī)(10)的轉(zhuǎn)軸與齒輪(12)固定連接，與導(dǎo)軌(8)平行設(shè)置的齒條(13)固定連接在支架(7)上，導(dǎo)軌(8)與工件A的軸線相平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管筒狀工件內(nèi)表面束線離子注入裝置，其特征在于懸臂軸(5)的外端固定連接在內(nèi)支架(4)上面的固定架(4-1)上，該裝置還包含有使工件A沿自身軸線旋轉(zhuǎn)并平移的傳動(dòng)裝置，它由帶有外滑軌(14)的外支架(15)、與外滑軌(14)相配合的滑動(dòng)板(16)、與工件A緊固連接的外齒圈(17)、與外齒圈(17)嚙合的上齒輪(18)、與滑動(dòng)板(16)下面的齒條(19)嚙合的下齒輪(20)、行走電機(jī)(21)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)(22)組成，行走電機(jī)(21)的轉(zhuǎn)軸與下齒輪(20)固定連接，旋轉(zhuǎn)電機(jī)(22)和工件A均設(shè)置在滑動(dòng)板(16)上，旋轉(zhuǎn)電機(jī)(22)的轉(zhuǎn)軸經(jīng)傳動(dòng)軸(22-1)與上齒輪(18)固定連接，滑動(dòng)板(16)的內(nèi)端與內(nèi)支架(4)上面的內(nèi)滑軌(4-2)相配合，內(nèi)滑軌(4-2)和外滑軌(14)與工件A的軸線相互平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管筒狀工件內(nèi)表面束線離子注入裝置，其特征在于徑向電極(3-3)、軸向電極(3-1)和接地電極(3-2)為板形結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管筒狀工件內(nèi)表面束線離子注入裝置，其特征在于軸向電極(3-1)和接地電極(3-2)為板形結(jié)構(gòu)，徑向電極(3-3)為拱形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
管筒狀工件內(nèi)表面束線離子注入裝置，它涉及一種對(duì)管筒狀工件內(nèi)表面實(shí)施離子注入的裝置，特別是對(duì)細(xì)長(zhǎng)管內(nèi)壁實(shí)施離子注入的裝置。它包含離子注入機(jī)(1)、真空室(2)和偏轉(zhuǎn)裝置(3)，偏轉(zhuǎn)裝置(3)設(shè)置在工件A的內(nèi)孔中，偏轉(zhuǎn)裝置(3)包含有產(chǎn)生與離子束飛行方向相反電場(chǎng)的軸向電極(3－1)和接地電極(3－2)，以及設(shè)置在軸向電極(3－1)和接地電極(3－2)之間的徑向電極(3－3)，軸向電極(3－1)和接地電極(3－2)與工件A的軸線相垂直，在接地電極(3－2)上開有一個(gè)使離子束射向軸向電極(3－1)的孔(3－4)，徑向電極(3－3)與工件A的軸線相互平行。該裝置徹底解決了細(xì)長(zhǎng)管工件內(nèi)表面的離子注入問(wèn)題。
文檔編號(hào)C23C14/48GK1414136SQ0213310
公開日2003年4月30日 申請(qǐng)日期2002年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者田修波, 楊士勤 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)