射頻板條CO2激光器電極表面磁控濺射鍍膜研究.pdf

1、目前國(guó)內(nèi)射頻板條 CO2激光器主要采用紫銅作為電極材料，在激光器放電使用半年至一年之后，銅電極由于氧化和電子濺射導(dǎo)致表面被污染，影響了電極表面的反射率和波導(dǎo)損耗率，造成設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定，輸出功率大幅度降低。為了解決這一問(wèn)題，本文利用氧化鋁高硬度、高絕緣、抗氧化的特點(diǎn)，結(jié)合磁控濺射鍍膜和反應(yīng)磁控濺射鍍膜技術(shù)進(jìn)行銅電極表面制備Al2O3介質(zhì)膜的研究和實(shí)驗(yàn)。具體研究工作如下：
　?。?）通過(guò)有限元軟件模擬了鍍膜前后的電極表面溫度場(chǎng)分布狀況

2、，證明了4-8μm的A1和2μm的A12O3構(gòu)成的膜層結(jié)構(gòu)不會(huì)對(duì)電極的散熱效果和表面溫度場(chǎng)分布狀況產(chǎn)生影響。
　　（2）分析銅、鋁、氧化鋁材料對(duì)10.6μ m波長(zhǎng)的光束的折射率，用菲涅爾公式計(jì)算了這些材料對(duì) CO2激光的反射率和損耗，通過(guò)單次波導(dǎo)傳輸?shù)亩啻喂夥瓷鋼p耗近似計(jì)算了銅、鋁、氧化鋁對(duì) CO2激光的波導(dǎo)損耗，得出了 Al-Al2O3膜層比 Cu對(duì)掠入射的CO2激光損耗更小的結(jié)論。
　?。?）采用磁控濺射鍍膜和反應(yīng)磁控濺

3、射工藝實(shí)現(xiàn)了Al-Al2O3膜層的制備。并且在膜層制備工藝探索過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了 O2濃度與膜層表面顏色之間的關(guān)系：當(dāng) O2濃度小于15％時(shí)，膜層表面呈黑色；當(dāng)O2濃度處于15%-25%范圍內(nèi)時(shí)，隨O2濃度增加，膜層顏色由黑色-灰色-白色過(guò)渡；當(dāng)O2濃度大于30%時(shí)，用中頻磁控濺射鍍膜設(shè)備制得的膜層呈彩色。
　?。?）對(duì)制得的Al-Al2O3膜層進(jìn)行各類檢測(cè)，驗(yàn)證了膜層的性能。通過(guò)劃痕法驗(yàn)證了膜層與電極之間的結(jié)合強(qiáng)度，通過(guò)SEM獲取了