電子束蒸發器的製作方法
2023-12-10 23:41:37 2
專利名稱：電子束蒸發器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種以電子轟擊法為特徵的電子束蒸發器。
電子束蒸發器通稱為電子槍，是真空鍍膜機的核心部件，廣泛應用於電子工業、光學儀器儀表業等領域蒸鍍電學膜、光學膜、介質膜與功能性薄膜。
常用的電子束蒸發器，由支承板、陰極組件、加速極、電磁偏轉機構、坩堝及水冷器組成，其中陰極組件由帶絕緣子的陰極支杆、陰極絲、聚焦極構成，電磁偏轉機構由勵磁線圈和極靴構成，由陰極組件、加速極形成的電子束經電磁偏轉機構偏轉後轟擊施鍍材料，兼作為陽極的坩堝由水冷器冷卻，置於坩堝內的施鍍材料受電子束轟擊，產生汽化蒸發，沉積在工件表面形成薄膜。
這種電子束蒸發器的突出優點是能使各種高熔點的施鍍材料汽化而蒸發，如對於SiO2粉末經過預熔而蒸發，於是這種電子束蒸發器至今在形成光學薄膜工藝中仍然佔據主導地位。但存在如下缺陷。
1.由於坩堝容量有限，置於坩堝內的施鍍材料在幾分鐘至十分鐘內蒸發貽盡，無法實現長時間的連續蒸發。
2.施鍍材料是藉助重力作用置放於坩堝內，其蒸發方向只能是自下而上，不能實現其他方向蒸發。
3.沉積多層膜時，更換的施鍍材料需要再次經過電子束來回掃描進行預熔，而這種預熔時間往往很長，無法滿足長時間連續蒸發的要求。
本發明的目的在於提供一種蒸發時間特別長的電子束蒸發器，設有由施鍍材料製成的棒狀靶和使棒狀靶旋轉提升的旋轉升降機構，電子束對棒狀靶上端面作掃描轟擊，使靶材汽化蒸發沉積在工件表面。
實現本發明目的採用了以下技術措施1.將施鍍材料製成棒狀靶，布置在兼作陽極的坩堝軸線上，為了布置棒狀靶，同軸地在坩堝和支承板上各開一個通孔。
2.為了使棒狀靶的靶面均勻蒸發及連續工作，設有一個旋轉升降機構，使棒狀靶不斷旋轉且緩慢地提升，保持靶面始終處於同一高度，直至靶材耗盡。
3.為使靶面均勻蒸發，在勵磁線圈的勵磁電壓上疊加一個三角波電壓，使電子束在靶面上作徑嚮往復掃描。
以下結合附圖，詳細敘述本發明的具體內容。
如
圖1所示，一種電子束蒸發器，包括支承板3，陰極組件4，加速極5，電磁偏轉機構6，坩堝7以及水冷套H，其中陰極組件4由帶絕緣子的陰極支杆41、陰極絲42、聚焦極43組成，電磁偏轉機構6由勵磁線圈61和極靴62構成、陰極組件4、加速極5形成的電子束在極靴62間偏轉後轟擊施鍍材料，施鍍材料蒸汽沉積在工件表面，其特徵是施鍍材料製成棒狀體，布置在原坩堝7的軸線處構成接受電子束轟擊的棒狀靶B，該棒狀靶B由一個旋轉升降機構8帶動作旋轉和升降運動。
本發明電子束蒸發器設有底盤1、支承杆2以及旋轉升降機構8，旋轉升降機構8由夾持器81、彈性襯套82、齒輪83、升降滑塊84、螺杆85、導杆86以及花鍵軸87組成，其中螺杆85、導杆86以及花鍵軸87的兩端分別安裝在底盤1和支承板3上;夾持器81上開有一個用於布置棒狀靶B和彈性襯套82的沉孔，升降滑塊84上設有一個與螺杆85相配合的螺孔、兩個與導杆86配合的通孔、一個用於布置齒輪83及其軸承的沉孔，棒狀靶B、夾持器81、彈性襯套82、齒輪83及其軸承同軸布置，且通過螺釘與升降滑塊84連為一體，齒輪83與花鍵軸87嚙合，轉動的花鍵軸87和螺杆85分別帶動棒狀靶B作旋轉和升降運動。
在同一個電子束蒸發器中配置多個旋轉升降機構8，裝上不同材料的棒狀靶B，加以依次切換，則該蒸發器可用於形成多層膜。施鍍材料為粉末狀的，可應用粉末冶金法，將其製造成棒狀體供本電子束蒸發器使用。
對陰極組件4施加幾千伏直流負高壓，陰極絲42兩端施加幾十伏電壓直至產生電子熱發射，支承板3、加速極5、電磁偏轉機構6、坩堝7、旋轉升降機構8均為地電位。
在勵磁線圈61的勵磁電壓中疊加一個三角波電壓，電子束便在靶面上作徑嚮往復掃描。棒狀靶B工作時，由於作旋轉運動且緩慢上升，加上電子束作徑嚮往復掃描，使靶面始終處於同一高度。
本發明的棒狀靶B及使棒狀靶B作旋轉提升運動的旋轉升降機構8同時適用於偏轉式電子束蒸發器、直式電子槍蒸發器及其他形式的電子束蒸發器。
同現有技術比較，本發明具有以下突出的優點。
1.施鍍材料製成棒狀體，其連續工作時間可達到一百小時至數百小時，有助於實現蒸鍍工藝產業化。而以坩堝盛料蒸發只能連續蒸發數十分鐘。
2.對粉狀施鍍材料，如陶瓷粉料可加入適量的石臘，用粉末冶金法製成棒料，同樣可實現長達數百小時的連續蒸鍍。
3.由於施鍍材料製成棒料，不需要坩堝容器，其蒸鍍的方向可以任意選擇，而現有的電子束蒸發器只能是以自下而上的方式蒸鍍。
4.旋轉升降機構可以設置多個，依次切換這些機構，即可實現長時間連續蒸鍍。
5.由於棒料不斷旋轉和緩慢上升，其上端面受電子束往復掃描轟擊，棒料受熱均勻，能避免現有技術中出現的材料飛濺或炸裂。
6.可應用於對現有的普通電子槍進行技術改造，只需在原坩堝上開一個布置棒狀體的通孔及設置一個旋轉升降機構，其他部件則無需改動。
實施例一種磁偏轉式電子束蒸發器，採用如圖1所示的結構，安裝在連續生產線上，在大面積平板玻璃上連續鍍SiO2膜，SiO2靶採用石英棒製成，其尺寸這φ30×450mm，在電子束功率為1KW條件下，連續蒸發200小時，SiO2靶材剛好耗盡。SiO2靶工作時，靶材旋轉速度為每分鐘20轉，上升速度為每分鐘0.0375mm。
權利要求
1.一種電子束蒸發器，包括支承板[3]、陰極組件[4]，加速極[5]，電磁偏轉機構[6]，坩堝[7]以及水冷套[H]，其中陰極組件[4]由帶絕緣子的陰極支杆[41]、陰極絲[42]、聚焦極[43]組成，電磁偏轉機構[6]由勵磁線圈[61]和極靴[62]構成，陰極組件[4]、加速極[5]形成的電子束在極靴[62]間偏轉後轟擊施鍍材料，施鍍材料蒸汽沉積在工件表面，其特徵在於設有底盤[1]，支承杆[2]，棒狀靶[B]以及旋轉升降機構[8]；施鍍材料製成棒狀體，布置在原坩堝[7]的軸線處構成接受電子束轟擊的棒狀靶[B]，該棒狀靶[B]由旋轉升降機構[8]帶動作旋轉和升降運動。
2.根據權利要求1的電子束蒸發器，其特徵在於所述的旋轉升降機構[8]由夾持器[81]、彈性襯套[82]、齒輪[83]、升降滑塊[84]、螺杆[85]、導杆[86]以及花鍵軸[87]組成，其中螺杆[85]、導杆[86]、花鍵軸[87]的兩端分別安裝在底盤[1]和支承板[3]上，夾持器[81]上開有一個用於布置棒狀靶[B]和彈性襯套[82]的沉孔，升降滑塊[84]上設有一個與螺杆[85]相配合的螺孔、兩個與導杆[86]配合的通孔、一個用於布置齒輪[83]及其軸承的沉孔，棒狀靶[B]、夾持器[81]、彈性襯套[82]、齒輪[83]及其軸承同軸布置，且通過螺釘與升降滑塊[84]連為一體，齒輪[83]與花鍵軸[87]嚙合，轉動的花鍵軸[87]和螺杆[83]分別帶動棒狀靶[B]作旋轉和升降運動。
3.根據權利要求1的電子束蒸發器，其特徵在於所述的棒狀靶B可用粉狀的施鍍材料經粉末冶金法製成棒狀體。
全文摘要
一種電子束蒸發器，其特徵是施材料製成棒狀體，布置在原坩堝7的軸線處構成棒狀靶B，該棒狀靶B由一個旋轉升降機構8帶動作旋轉和升降運動。同現有技術比較，其優點是連續蒸鍍的時間可提高150倍以上，特別有利於將粉狀施鍍材料改制為棒料實現長時間連續蒸鍍，蒸發方向可任意選擇，有利於實現蒸鍍工藝產業化。
文檔編號C23C14/30GK1109108SQ94114030
公開日1995年9月27日 申請日期1994年12月8日 優先權日1994年12月8日
發明者王德苗, 任高潮 申請人:浙江大學