多弧离子镀膜机是一种高效的真空镀膜设备,设备的核心部件阴极弧源主要是用于等离子的发射,而等离子体的发射质量是影响整个镀膜过程以及成膜质量关键因素。通常弧源工作时会产生一些宏观颗粒杂质,而对宏观颗粒进行弯管磁过滤是去除它最常见的方式,实际工业也应用最广泛,但采用弯管磁过滤大大降低了离子浓度,用于工具涂层无论是成膜质量还是成膜速率都不是好的选择。优秀的弧源设计完全可以做到大多数金属稳定、高效、洁净的弧光放电,在源头遏制住大颗粒的产生。因此,对离子弧源的磁场、结构分析以及测试研究具有重要理论意义和实际价值。该课题基于在南京大学质子直线加速器研究所实习期间所做的多弧离子镀的项目。根据等离子体运动力学特性,结合锐角法则以及磁场聚焦原理,研究了等离子体在磁场下的运动情况,建立了离子弧源的磁场模型,基于FEMM二维磁场分析软件,分析对比在靶后方加轴对称磁场和在靶后以及靶面加轴对称磁场两种情况下,弧源靶面的横向和轴向磁场分量,选定优秀磁场,为弧源的结构设计提供重要的理论依据;基于ANSYS软件对弧源靶体进行了有限元热学仿真模拟,比较靶体的直接冷却与通过铜靶座间接冷却的差异,并确定冷却形式;通过SolidWorks对弧源主要进行三维结构建模,在保证弧源的真空密封以及磁场结构的情况下,合理设计靶体部分组合装配方式,保证弧源的良好工作;最后基于PCB微钻的性能要求,通过测试并对比该离子弧源镀膜成品膜层的性能,对等离子弧源设计与应用提供理论和实践依据。