脉冲真空电弧离子源控制系统研制

摘要

脉冲真空电弧离子镀膜技术以其高离化率、高离子能量、高生产效率以及膜层液滴污染小等优点日益得到广泛的研究及应用.但是,目前脉冲真空电弧离子源控制系统的研究与开发国内尚属首次,从查阅的有关资料来看,未见有报导.课题以研究脉冲真空电弧离子源为基础,着重进行脉冲电弧离子源控制系统的研制.脉冲电弧离子源的工作原理是一种级联放电的过程,它通过引弧、起弧1和起弧2三个回路的依次放电,形成等离子体,并最终引发主回路放电,起到镀膜的目的.课题首先采用了单相和三相L-C交流变换器为控制系统提供稳定的交流电流源,并通过升压和整流电路为以上四个回路的放电电容进行充电.为了满足不同工艺和不同阴极材料对放电电压的要求,变压器的输入并联了晶闸管,通过比较、采样和晶闸管门极触发电路控制晶闸管的通断,以此达到控制回路电压的目的.同时,为了避免由于控制电路出现故障而引起回路电压过大的现象,加入了过压保护电路,从而有效地提高了设备运行的安全性.在引弧回路的设计中,课题采用了两级电容充电和双脉冲触发的引弧方式,有效的防止了停弧和拉弧现象,使设备的运行更为稳定.实验表明,课题研制的脉冲电弧离子源控制系统可将引弧回路的电压控制在800V;起弧1回路的电压控制在600V以内;起弧2回路的电压控制在625V以内;主回路电压控制在500V以内;放电频率为1~35HZ;放电脉冲计数误差小于5％,各项参数均达到设计要求.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1课题研究的背景、意义及发展现状

1.2课题研究的主要内容

1.2.1电压/电流变换电路

1.2.2变压器变换电路、整流电路及采样电路

1.2.3可调基准电压产生电路、电压比较电路

1.2.4晶闸管门极触发电路

1.2.5保护电路

1.2.6放电频率控制电路

1.3本文的结构安排

2 L-C稳流电流源的研制及变压器参数计算

2.1 L-C稳流电流源

2.1.1电感－电容变换器的稳流原理

2.1.2线路的动力指标

2.1.3单相L-C变换器电感、电容值计算

2.1.4三相L-C变换器电感、电容值计算

2.2变压器变比及容量计算

2.2.1起弧极与起弧2回路

2.2.2主回路、起弧极与阴极回路

3采样、比较电路的研制

3.1采样电路

3.1.1采样电路

3.1.2可调基准电压产生电路

3.2电压比较电路

4晶闸管门极触发电路的研制

4.1晶闸管的工作原理和选择

4.1.1晶闸管的工作原理和导通条件

4.1.2晶闸管的选择

4.2触发脉冲信号的产生

4.2.1 4000HZ脉冲产生电路

4.2.2他激推挽式变换器

5保护电路的研制

5.1继电器控制电路

5.2延时电路

5.3脉冲产生电路

6脉冲起弧回路研制

6.1放电回路的控制

6.2晶闸管VD1、VD2门极触发脉冲的产生

7脉冲计数及膜厚控制

8控制系统的调试

8.1子系统调试

8.1.1控制系统的调试

8.1.2电容充电系统的调试

8.1.3引弧系统及供电系统的调试

8.2整体调试

8.2.1控制系统性能参数的测试

8.2.2脉冲计数准确性的实验验证

9脉冲真空电弧离子源控制系统发展展望

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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学位论文独创性声明

参考文献

附录A机柜设计及元器件放置图

附录B接线端子表