脉冲真空电弧离子镀以其特有的优点:高离化率、离子能量高、蒸发效率高、蒸发源结构简单、蒸发源的位置放置方便、阴极材料的使用率高、不需要坩埚、简单的低压电源、适宜于制备类金刚石和合金膜等.同时由于采用脉冲式放电,克服了连续电弧离子镀产生的液滴;基片不加负偏压,避免了基片负偏压放电的缺点等,倍受国内外薄膜技术领域内专家的重视.采用脉冲真空电弧离子镀技术镀制类金刚石薄膜,膜层性能稳定、在3.4μm(3~5μm为红外区第一窗口)处无吸收峰,也引起众多厂家的关注.但目前从工业化角度看,脉冲真空电弧离子镀技术仍面临着一些尚需解决的问题.该文针对有关问题,结合总装备部的"十五"项目,进行了以下几方面研究:1)为了解决脉冲真空电弧离子源在φ50mm范围内的镀膜均匀性(厚度相对误差为±5％),研究现有脉冲真空电弧离子源的发射特性和寻求一种合适的方法测量薄膜的厚度和膜厚分布.根据所得结果及对离子源结构、电极间电场、磁场等对离子运动影响的分析,提出了对原脉冲真空电弧离子源进行改进的手段,重新设计了一套脉冲真空电弧离子源和脉冲电源,其结构简单,装卸方便.在此基础上进行工艺实验,寻求最佳工艺参数,解决了脉冲真空电弧离子源在所要求范围内的镀膜均匀性问题;2)根据等离子体相关理论,推导了测量等离子体中离子密度的计算公式,然后设计了一套能够测量离子密度的探针系统.利用此系统对离子密度及其分布进行测量和进行详细的理论分析,找出影响离子密度的主要因素及工艺参数变化对离子密度的影响规律.通过这一研究,解决了脉冲电弧离子密度的测量问题.3)针对脉冲真空电弧离子镀的具体情况,设计了一套能用于测量脉冲离子源离子能量的探针系统,采用此探针系统测量离子源的离子能量(包括离子最大能量和平均能量),分析了相关参数对离子平均能量的影响及其原因,得出工艺参数变化对离子平均能量的影响规律.通过这一研究,解决了脉冲电弧离子能量的测量问题,而且该测量方法操作简单,易于实现.4)为了镀制出性能优良的类金刚石薄膜,研究工艺参数、离子密度、离子能量与类金刚石薄膜性能之间的相互关系,并从成膜机理、膜层生长和沉积速率方面加以分析,提出了脉冲真空电弧离子源各工艺参数对类金刚石薄膜性能影响的看法.此研究对于从微观分析膜层生长有重要意义.