傾斜沉積鍍膜裝置的製作方法

2023-05-24 13:28:56 2

專利名稱：傾斜沉積鍍膜裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及鍍膜，特別是一種用於電子槍蒸發鍍膜機鍍制雕塑薄膜 的傾斜沉積鍍膜裝置。
背景技術：
箱式電子槍蒸發鍍膜機是常用的光學鍍膜設備。該設備主要由三大 部分組成真空系統、熱蒸發系統、膜層厚度控制系統。鍍膜過程是在 真空室內進行的。圖1是該箱式電子槍蒸發鍍膜機的真空室的結構圖。真空室內包括電子束蒸發源l、擋板2、夾具安裝架3、烘烤電阻絲4、 監控片旋轉盤5。其中電子束蒸發源l由電子槍和坩堝組成，電子槍發 出的電子流被加速打到坩堝裡，對坩堝裡的膜料進行加熱，從而蒸發出 膜料粒子。夾具安裝架3可以安裝球面拱形夾具，球面拱形夾具可以放 置需要鍍膜的基片。在鍍膜前，要讓真空系統把真空室抽到一定的真空度，利用烘烤電阻絲4對真空室及基片進行加熱；旋轉夾具安裝架3;把監控片旋轉盤5調到適當的位置。鍍膜過程中，打開電子槍蒸發源l對膜料加熱以蒸發出膜料粒子。打開擋板2，膜料粒子沉積到基片上；當沉積了一定厚度 的膜層後，關閉擋板2，關閉電子束蒸發源l。這就鍍完了一層膜。把坩堝調整到另一位置，然後重複上述的步驟，以鍍制另外一種材料的膜層。 鍍膜完畢後，待溫度冷卻後取出。這種常規的鍍膜方法和設備鍍制出膜 層厚度均勻，因此表面各處光學性質相同。雕塑薄膜是一種依賴於傾斜沉積技術的沉積薄膜，在沉積過程中， 控制基片的傾斜角度和旋轉速度，可以得到不同形貌和性能的薄膜，如 光學各向異性薄膜，雙折射薄膜等，該薄膜在光學器件和功能器件都有 著廣泛的使用前景。同時傾斜沉積技術又作為一種能夠製備具有特殊納 米結構的技術受到廣大納米愛好者的青睞。目前，應用的傾斜沉積鍍膜裝置是通過兩個步進電機控制的，由於三維運動的需要，基片必須固定， 而且每次只能放置一片基片，這對於摸索不同的製備工藝來說，不同次 的實驗之間的工藝參數經常由於設備穩定性和重複性的影響，以致可比 性往往不夠理想。同時一次抽真空過程只能鍍制一片基片，對於人力和 物力都是極大的浪費，此外，由於在真空室中處於三維運動的步進電機， 受歩進電機本身使用溫度的限制(低於135T)，沉積過程不能加烘烤， 大大限制了實驗範圍。因此，如何縮短薄膜的研究與開發周期，加快薄 膜新產品的產業化進程，是薄膜工作者比較關心的問題。 發明內容本發明的目的在於克服上述現有傾斜沉積技術的困難，提供一種用 於電子槍蒸發鍍膜機內鍍制雕塑薄膜的傾斜沉積鍍膜裝置，以實現一次 抽真空過程可鍍制不同沉積條件的雕塑薄膜，本發明裝置應具有結構簡 單，緊湊，容易操作的特點。本發明的設計思想是利用主動引入的楔形塊構成基片鍍膜傾斜沉 積的條件；通過球冠形夾具的設計保證各基片之間互不遮擋，增加單次 鍍制基片數量；引入步進電機保證鍍制基片的同步轉動，在保證了原有 的三維運動特性和縮短鍍制周期的同時減少步進電機數量。本發明的技術解決方案如下一種用於電子槍蒸發鍍膜機內鍍制雕塑薄膜的傾斜沉積鍍膜裝置， 其特點在於包括安裝架、球冠形夾具和楔形塊所述的安裝架的一端具有一對通孔與電子槍蒸發鍍膜機的真空室內 的夾具安裝架上的通孔相對應，用於與夾具安裝架固定相連，該安裝架 沿長度方向設有中間線槽和兩對側線槽；所述的球冠形夾具之頂有一中心通孔，在該中心通孔的四周中心對 稱地設有四個通孔，該球冠形夾具上還輻射狀地分布有多個線槽；所述的楔形塊是兩端面為直角三角形的三稜柱體結構，其側面由兩 直角面和一斜面構成，所述的兩直角面上都設有螺孔，所述的楔形塊通 過螺釘穿過所述的楔形塊任一直角面上的螺孔與球冠形夾具上的任一線槽的適當位置而固定在球冠形夾具上，該楔形塊的斜面用於粘貼待鍍基 片；所述的球冠形夾具與安裝架直接通過螺母穿過球冠形夾具的中心通 孔和安裝架的中間線槽而固定。所述的傾斜沉積鍍膜裝置，包括安裝架、球冠形夾具和楔形塊外， 還有套筒、步進電機、歩進電機驅動器和計算機，所述的套筒的擴展端 面有四個中心對稱的分布的通孔與所述的球冠形夾具的四個通孔相對 應，用於套筒與球冠形夾具的連接；所述的套筒的側面有螺孔，所述的套筒穿過所述的安裝架中央線槽套住步進電機的轉軸並通過螺孔固定；所述的步進電機通過真空室內的信號接口與室外的步進電機驅動器連 接，該步進電機驅動器與所述的計算機相連。所述的電子槍蒸發鍍膜機內的蒸發源位於所述的球冠形夾具的球心位置。所述的楔形塊有多塊，該多塊楔形塊的楔角具有多種角度。本發明的技術效果1、 本發明傾斜沉積的鍍膜裝置基於原有的光學鍍膜機，只要取下原 有的常規夾具，把本發明裝置安裝在真空室內，連接信號線就可以使用。2、 本發明使用步進電機驅動球冠形夾具的轉動，通過步進電機驅動器的細分，可精確控制球冠形夾具的旋轉速度。3、 由於本發明的球冠形夾具上輻射狀地分布有多個線槽和多塊具有多種角楔角的楔形塊，可以帖設多塊待鍍基片，基片的傾角可以通過不同傾角的楔形塊事先選定和調節；在一個真空環境中完成不同傾角的鍍 膜，不需要重複抽真空。4本發明的安裝架上有不同間距的線槽，可以適用多款電機的裝卸 和相對位置的調整。5、 球冠形夾具不旋轉時使用該裝置，既可以保證傾斜沉積又可以加 烘烤，增加了實驗的設計靈活性。6、 本發明裝置的成本較低，可操作性強。7、本發明中，利用主動引入傾斜條件，採用球冠形夾具加楔形塊的 組合設計，可以大大提高實驗效率，縮短薄膜的研發周期。


圖1是現有的箱式電子槍熱蒸發鍍膜機的真空室結構示意2是本發明傾斜沉積鍍膜裝置實施例1不帶步進電機時的示意圖 圖3是本發明傾斜沉積鍍膜裝置實施例2帶步進電機時的示意圖 圖4是本發明傾斜沉積鍍膜裝置中支架實施例的俯視圖 圖5是本發明傾斜沉積鍍膜裝置中套筒實施例的正視圖和俯視圖 圖6是本發明傾斜沉積鍍膜裝置中球冠形夾具實施例的俯視圖和正視7是本發明傾斜沉積鍍膜裝置中楔形塊實施例的立體8是本發明傾斜沉積鍍膜裝置中具有不同楔角的楔形塊的立體圖
具體實施例方式先請參閱圖2，圖2是本發明傾斜沉積鍍膜裝置實施例1不帶歩進 電機的示意圖，由圖可見，本發明用於電子槍蒸發鍍膜機內鍍制雕塑薄 膜的傾斜沉積鍍膜裝置，包括安裝架6、球冠形夾具8和楔形塊9:參見圖4，所述的安裝架6的一端具有一對通孔15和16與電子槍 蒸發鍍膜機的真空室內的夾具安裝架3上的通孔相對應，用於與夾具安 裝架3固定相連，該安裝架6沿長度方向設有中間線槽19和兩對側線槽 18、 20和17、 21;參見圖6，所述的球冠形夾具8之頂有一中心通孔29，在該中心通 孔29的四周中心對稱地設有四個通孔28，該球冠形夾具8上還輻射狀 地分布有8個線槽27;參見圖7，所述的楔形塊9是兩端面為直角三角形的三稜柱體結構， 其側面由直角面30和直角面31和斜面10構成，所述的直角面30和直 角面31上分別有螺孔32和螺孔33;所述的楔形塊9通過螺釘穿過球冠形夾具8上的任一線槽27擰入該 楔形塊9任一直角面上的螺孔而固定，該楔形塊9的斜面10用於粘貼待鍍基片；所述的球冠形夾具8與安裝架6直接通過螺母7穿過球冠形夾具8 的中心通孔29和安裝架6的中間線槽19而固定。參見圖3，圖3是本發明傾斜沉積鍍膜裝置實施例2帶步進電機的 示意圖，由圖可見，本發明傾斜沉積鍍膜裝置，由安裝架6、球冠形夾 具8、楔形塊9、套筒11、步進電機12、步進電機驅動器13和計算機 14構成，本發明是由安裝架6、球冠形夾具8、可拆卸套筒ll、步進電 機12、楔形塊9安置在鍍膜機的真空室內。參見圖4，所述的安裝架6的一端具有一對通孔15和16與電子槍 蒸發鍍膜機的真空室內的夾具安裝架3上的通孔相對應，用於與夾具安 裝架3固定相連，該安裝架6沿長度方向設有中間線槽19和兩對側線槽 18、 20和17、 21;參見圖6，所述的球冠形夾具8之頂有一中心通孔29，在該中心通 孔29的四周中心對稱地設有四個通孔28，該球冠形夾具8上還輻射狀 地分布有8個線槽27;參見圖7，所述的楔形塊9是兩端面為直角三角形的三稜柱體結構， 其側面由直角面30和直角面31和斜面10構成，所述的直角面30和直 角面31上分別有螺孔32和螺孔33;所述的楔形塊9通過螺釘穿過球冠 形夾具8上的任一線槽27擰入該楔形塊9任一直角面上的螺孔而固定， 該楔形塊9的斜面10用於粘貼待鍍基片；所述的套筒11的擴展端面有四個中心對稱的分布的通孔23、 24、 25、 26與所述的球冠形夾具8的四個通孔28相對應，用於套筒11與球 冠形夾具8的連接；所述的套筒ll的側面還有螺孔21、 22，所述的套 筒11穿過所述的安裝架6中央線槽19套住步進電機12的轉軸並通過螺 孔21、 22固定；所述的步進電機12通過真空室內的信號接口與室外的 歩進電機驅動器13連接，該步進電機驅動器13與所述的計算機14相連。所述的電子槍蒸發鍍膜機內的蒸發源1位於所述的球冠形夾具8的球心位置o本發明裝置的安裝過程和作用如下第一步將安裝架6通過其上的通孔15和16與真空室中的夾具安 裝盤3上的通孔通過螺母固定，形成安裝懸臂，該安裝架6上不同間距的線槽17、 18、 20、 21用於調整步進電機12和球冠形夾具8與蒸發源 1的相對位置。第二步選擇具有符合要求楔角的楔形塊9，通過螺母將該楔形塊9 固定再球冠形夾具8上的線槽27的適當位置，以保證蒸發物與基片的傾 斜角度；把玻璃基片用高溫膠粘附在不同楔角的楔形塊9斜面10上，形 成傾斜沉積條件。第三歩通過計算機14發出脈衝信號給步進電機驅動器13，通過 電纜傳輸信號，進而控制步進電機12的轉速。通過主動引入的基片傾角 和步進電機的旋轉，可以用最為經濟實用的方式引導雕塑薄膜的生長過 程。所述的楔形塊9是本發明的一大特色，參見圖7。圖7是本發明傾 斜沉積鍍膜裝置中楔形塊實施例的立體圖，所述的楔形塊9是兩端面為 直角三角形的三稜柱體結構，其側面由直角面30和直角面31和斜面10 構成，本楔形塊的，三角形的傾角分別為40。和50° ，直角面30和31 上有螺孔32和33，該楔形塊9通過任一直角面上的螺孔與球冠形夾具8 上的任一線槽27固定，由於球冠形夾具8是以蒸發源1為球心的球面的 一部分，當選擇40°角所對的直角面與銑槽固定時，此直角面相對於較 大的球形半徑而言相當於一個點，因此蒸發物蒸汽流與基片形成的傾角 即為50° ，反之如此類推。所述的楔形塊9有多塊，該多塊楔形塊9的楔角具有多種角度。如 圖8所示。圖8是本發明傾斜沉積鍍膜裝置中具有不同楔角的楔形塊實 施例的立體圖，也只是幾種典型的楔形塊舉例。在此不一一列舉。綜上所述，本發明裝置通過球冠形夾具和楔形塊主動引入基片傾角， 一次可以鍍制多片不同傾角的雕塑薄膜，具有結構簡單，緊湊，容易操 作的特點。
權利要求
1、一種用於電子槍蒸發鍍膜機內鍍制雕塑薄膜的傾斜沉積鍍膜裝置，其特徵在於包括安裝架(6)、球冠形夾具(8)和楔形塊(9)所述的安裝架(6)的一端具有一對通孔(15、16)與電子槍蒸發鍍膜機的真空室內的夾具安裝架(3)上的通孔相對應，用於與夾具安裝架(3)固定相連，該安裝架(6)沿長度方向設有中間線槽(19)和兩對側線槽(18、20)和(17、21)；所述的球冠形夾具(8)之頂有一中心通孔(29)，在該中心通孔(29)的四周中心對稱地設有四個通孔(28)，該球冠形夾具(8)上還輻射狀地分布有多個線槽(27)；所述的楔形塊(9)是兩端面為直角三角形的三稜柱體結構，其側面由兩直角面(30、31)和一斜面(10)構成，所述的直角面(30、31)上分別各有螺孔(32、33)；所述的楔形塊(9)通過螺釘穿過球冠形夾具(8)上的任一線槽(27)與所述的楔形塊(9)任一直角面上的螺孔而固定，該楔形塊(9)的斜面(10)用於粘貼待鍍基片；所述的球冠形夾具(8)與安裝架(6)直接通過螺母(7)穿過球冠形夾具(8)的中心通孔(29)和安裝架(6)的中間線槽(19)而固定。
2、 根據權利要求1所述的傾斜沉積鍍膜裝置，其特徵在於還有套筒(11) 、歩進電機(12)、步進電機驅動器(13)和計算機(14)，所述的 套筒(11)的擴展端面有四個中心對稱的分布的通孔(23、 24、 25、 26) 與所述的球冠形夾具(8)的四個通孔(28)相對應，用於套筒(11)與 球冠形夾具(8)的連接；所述的套筒(11)的側面還有螺孔(21、 22)， 所述的套筒(11)穿過所述的安裝架(6)中央線槽(19)套住步進電機(12) 的轉軸並通過螺孔(21、 22)固定；所述的步進電機(12)通過 真空室內的信號接口與室外的步進電機驅動器(13)連接，該步進電機 驅動器(13)與所述的計算機(14)相連。
3、 根據權利要求2所述的傾斜沉積鍍膜裝置，其特徵在於所述的電子槍蒸發鍍膜機內的蒸發源(1)位於所述的球冠形夾具(8)的球心位置。
4、根據權利要求2所述的傾斜沉積鍍膜裝置，其特徵在於所述的楔形塊(9)有多塊，該多塊楔形塊(9)的楔角具有多種角度。
全文摘要
一種用於電子槍蒸發鍍膜機內鍍制雕塑薄膜的傾斜沉積鍍膜裝置，包括安裝架、球冠形夾具和楔形塊，還有套筒、步進電機、步進電機驅動器和計算機，該安裝架將該裝置安裝在鍍膜機的真空室內；該楔形塊根據傾斜角度進行設計；該可拆卸套筒用於連接步進電機和球冠形夾具；該步進電機用於控制球冠形夾具的勻速轉動；步進電機通過電纜與驅動器相連，驅動器通過電纜與計算機相連，計算機通過已有程序控制夾具的轉速。本發明主動引入基片傾角，一次可以鍍制多片不同傾角的雕塑薄膜，具有結構簡單，緊湊，容易操作的特點。
文檔編號G02B1/10GK101216567SQ20081003244
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月9日 優先權日2008年1月9日
發明者肖秀娣, 董國平, 賀洪波, 邵建達, 齊紅基 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所