题目：矩形弯曲电弧磁过滤器

磁过滤阴极电弧沉积技术是在真空阴极弧离子镀的基础上，在弧源后面装置一个曲线型的磁过滤通道，将其产生的宏观大颗粒过滤掉。现有真空电弧磁过滤技术一般采用圆形弯管结构，过滤后的真空等离子体分布不均匀且面积小，因而通常需要复杂、昂贵的扫描系统，不适合大规模工业生产。本文针对上述问题，研制了一个矩形弯曲电弧磁过滤器装置，该装置能够在真空腔体内形成带状等离子体，辅以旋转工件台后将能大大拓宽成膜空间、提高效率、节约成本。 对矩形弯曲电弧磁过滤器的结构进行了研究，在同时考虑到大气压、水压、可能用到的弯曲电弧磁过滤线圈数量、重量等的情况下，采用有限元分析的方法，对其机械结构进行了设计和计算。并根据真空电弧燃烧的特点，研究了相适应的真空密封、水冷却、绝缘方式。采用弯管承担弯曲电弧磁过滤线圈载荷和非弯管承担弯曲电弧磁过滤线圈载荷的两种承载方式，对弯曲电弧磁过滤器进行强度校核。 研究了弯曲电弧磁过滤器的磁场二维和三维分布。磁场中真空电弧磁过滤器中，起决定的作用，通过对传统的弯管型弯曲电弧磁过滤装置中磁场参数（磁力线方向、磁场强度）对等离子体分布的影响原理和规律，对矩形弯曲电弧磁过滤器的磁场进行了设计。为了减小计算时间，首先对矩形弯曲电弧磁过滤装置的磁场分布模型进行了简化，建立了矩形弯曲电弧磁过滤装置的二维有限元模型，通过对装置中，磁过滤线圈个数、安匝数、扫描磁场对磁场的影响研究，参考圆管弯曲电弧磁过滤器的经验和成本，得出最了性价比最优方案。在此基础上，建立矩形弯曲电弧磁过滤装置的三维有限元计算模型，并采用试验的方法，对三维模型的计算结果进行了论证。 利用郎缪尔双探针的等离子体测量的方法测量了真空腔体内的等离子体密度和电子温度，并研究了等离子体电子密度、温度与气压的关系，结果表明离子密度随着真空度的增加而增加，矩形弯曲电弧磁过滤装置内，等离子体上、中、下密度分布均匀，达到了矩形弯曲电弧磁过滤装置，在真空腔体内提供从上至下的均匀等离子体带的要求。