CN111809153A

CN111809153A - 狭缝镀膜装置

Info

Publication number: CN111809153A
Application number: CN202010559361.5A
Authority: CN
Inventors: 马永胜; 孙飞; 黄涛; 刘佰奇; 郭迪舟; 何平; 董海义
Original assignee: Institute of High Energy Physics of CAS
Current assignee: Institute of High Energy Physics of CAS
Priority date: 2020-06-18
Filing date: 2020-06-18
Publication date: 2020-10-23
Anticipated expiration: 2040-06-18
Also published as: CN111809153B

Abstract

本申请提出一种狭缝镀膜装置，包括：法兰、阴极丝、阴极丝固定结构，其中，法兰的个数为两个，两个法兰平行放置，用于固定待镀膜的真空管，阴极丝固定在真空管的中心位置，阴极丝固定结构设置在阴极丝上，用于固定阴极丝；其中，阴极丝上每间隔预设距离设置一个阴极丝固定结构。由此，采用阴极丝固定结构将阴极丝稳定固定，以保证阴极丝处于拉直且不短路的状态，实现了在真空管内壁进行镀膜过程中等离子体辉光放电时阴极丝处于拉紧状态且不会被拉断，解决了现有技术中对于6mm以下尺寸的狭缝真空管进行镀膜时，出现阴极丝与真空管之间短路、阴极丝断裂等现象影响对真空管进行镀膜的技术问题，从而保证了镀膜能够正常进行。

Description

狭缝镀膜装置

技术领域

本申请涉及镀膜技术领域，尤其涉及一种狭缝镀膜装置。

背景技术

同步辐射光源逐渐向高亮度，低发射度发展，从而要求磁铁孔径尽可能小，这样导致真空管尺寸非常小。此外，为了避免束流引起的同步辐射光直接照射在真空管的管壁，一般在真空管侧面附加有光子通道。然而受到磁铁空间限制，光子通道一般为高度较小的扁平状矩形结构。例如，第四代同步辐射光源的光子通道的高度只有6mm，另外，受到磁铁体积的限制，单根真空管长度一般需要大于1米，这导致真空流导较小。传统上采用离散式真空泵的方式无法获得束流所需真空度，必须在真空管内壁镀一层0.5～2um的吸气剂薄膜提供分布式抽气的能力，以获得更高的真空度。同时，相对于传统不锈钢、无氧铜、铝材等材料，吸气剂薄膜具有较低的光子解析系数，较低的电子解析系数，较低的二次电子发射系数，这些优点使得束流引起的动态气载相对较低，对于正电荷粒子加速器还可以有效抑制电子云效应。

对于尺寸较大的管道内壁镀膜，如大于10mm，一般通过一定方式将阴极丝固定在真空管的中心位置，采用直流磁控溅射方法在真空管内壁镀吸气剂薄膜。但是，采用传统的阴极丝固定方式对6mm以下尺寸的狭缝真空管内壁进行镀膜时，会出现阴极丝与真空管之间短路、阴极丝断裂等影响继续镀膜的现象。另外，阴极丝直径一般为1～2mm，真空管变形等原因，可能导致阴极丝与真空管的管壁之间的距离小于2.5mm，使得等离子体很难起辉放电或者均匀分布于真空盒内部，从而最终导致无法成膜的技术问题。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请提出一种狭缝镀膜装置，以解决现有技术中对于6mm以下尺寸的狭缝真空管进行镀膜时，出现阴极丝与真空管之间短路等现象，从而影响对真空管进行镀膜的技术问题。

本申请提出了一种狭缝镀膜装置，包括：

法兰，所述法兰的个数为两个，两个法兰平行放置，用于固定待镀膜的真空管；

阴极丝，所述阴极丝固定在所述真空管的中心位置；

阴极丝固定结构，所述阴极丝固定结构设置在所述阴极丝上，用于固定所述阴极丝；其中，所述阴极丝上每间隔预设距离设置一个所述阴极丝固定结构。

可选地，所述装置，还包括：

夹紧件，所述夹紧件的个数为两个，分别固定在两个法兰的外侧壁，用于拉紧且固定所述阴极丝。

可选地，所述夹紧件为内部中空的圆柱体，并且在所述夹紧件的中心位置处设置有两个螺钉孔以固定所述阴极丝。

可选地，所述装置，还包括：

设置在所述阴极丝一端的重物，用于将所述阴极丝拉直。

可选地，所述重物的重量处于0.5kg至1kg之间。

可选地，所述预设距离为80mm至120mm的距离区间。

可选地，采用直流磁控溅射方法对所述真空管内壁进行镀膜，其中，沉积温度为80～100℃，流量计的流量为0.5～2sccm，溅射功率为10～25W，气体压强为5～15Pa，磁场强度为500～750Gaus s，沉积时间为4～8h。

本申请实施例的狭缝镀膜装置，通过法兰固定真空管，将阴极丝固定在真空管的中心位置，采用阴极丝固定结构将阴极丝稳定固定，并且通过调整重物的质量，以保证阴极丝处于拉直且不短路的状态，实现了在真空管内壁进行镀膜过程中等离子体辉光放电时阴极丝处于拉紧状态且不会被拉断，解决了现有技术中对于6mm以下尺寸的狭缝真空管进行镀膜时，出现阴极丝与真空管之间短路、阴极丝断裂等现象影响对真空管进行镀膜的技术问题，从而保证了镀膜能够正常进行。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种狭缝镀膜装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种狭缝镀膜装置的横向剖面的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种狭缝镀膜装置的结构示意图。

附图标记说明：

10：狭缝镀膜装置；11：法兰；12：阴极丝；13：阴极丝固定结构；14：夹紧件。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的狭缝镀膜装置。

图1为本申请实施例提供的一种狭缝镀膜装置的结构示意图。

其中，图1为狭缝镀膜装置的纵向剖面图。

如图1所示，该狭缝镀膜装置10，可以包括：法兰11、阴极丝12以及阴极丝固定结构13。

其中，法兰11的个数为两个，两个法兰平行放置，用于固定待镀膜的真空管，以对真空管的内壁进行镀膜。

阴极丝12，其中，阴极丝12固定在真空管的中心位置。

阴极丝固定结构13设置在阴极丝12上，用于固定阴极丝12；其中，阴极丝12上每间隔预设距离设置一个阴极丝固定结构12。

可选地，阴极丝12，可以为采用3根纯度为99.5％，直径为0.5mm金属丝绕制成1.2mm左右的麻花状。例如，可以采用3根纯度为99.5％，直径为0.5mm的钛(Ti)、锆(Zr)、钒(V)材质的金属丝绕制成阴极丝12。

可选地，固定在阴极丝上的任意两个阴极丝固定结构13的预设距离可以在80mm至120mm的距离区间内，例如，可以在阴极丝12上每间隔100mm固定一个阴极丝固定结构13，以防止阴极丝12与真空管管壁短路并且保证阴极丝12处于拉紧状态，以使得阴极丝12与真空管管壁之间的最小距离大于等离子体工作时的鞘层尺寸，从而保证等离子体正常工作。

可选地，阴极丝固定结构13可以包括：陶瓷组件、弹簧以及金属固定件。

其中，陶瓷组件用于支撑阴极丝12，使得阴极丝12保持在真空管上下管壁的中心位置，使得阴极丝12与真空管的管壁的距离保持最大。

弹簧固定在陶瓷组件底部，弹簧的弹力需要控制在0.4～0.5N左右，保证金属固定件与阴极丝12有足够的摩擦力，同时当陶瓷组件因真空管变形被卡住时，阴极丝12与陶瓷组件之间能够相对滑动，保证了阴极丝12时刻处于拉直状态。

金属固定件设置在弹簧上方，用于固定阴极丝12。金属固定件在弹簧的弹力作用下与阴极丝12有较大的摩擦力，避免当阴极丝12处于垂直状态时陶瓷脱落，同时在安装过程中保证陶瓷能够在所需的位置。

可选地，参见图2，图2为本申请实施例提供的一种狭缝镀膜装置的横向剖面图，由图2可知，该狭缝镀膜装置10，可以包括法兰11、阴极丝12以及阴极丝固定结构13。

可选地，如图3所示，该狭缝镀膜装置10，还可以包括：夹紧件14。

其中，夹紧件14的个数为两个，两个夹紧件14分别固定在两个法兰11的外侧壁，用于拉紧且固定阴极丝12。

作为一种可能的情况，夹紧件14为内部中空的圆柱体，并且在夹紧件14的中心位置处设置有两个螺钉孔以固定阴极丝14。

在等离子体辉光时，由于电场的加速使得正电荷快速向阴极丝12运动，产生溅射作用导致阴极丝12被加热。在真空环境中热对流与热传导作用基本消失，使得阴极丝温度达到1200℃左右。这种情况下，阴极丝12由于受到溅射离子的轰击作用而受热伸长，为了避免阴极丝12由于伸长导致短路，可以在阴极丝12的一端可以设置有重物(图1中未示出)，以保证阴极丝12处于拉直状态。可选地，重物的重量可以在0.5kg至1kg之间。

需要说明的是，将重物的重量设置在0.5kg至1kg之间，是因为设置在阴极丝12的重物过重会导致阴极丝12被拉断的情况，从而导致镀膜无法正常进行；设置在阴极丝12的重物过轻，可能使得阴极丝12无法处于拉直状态，导致阴极丝处于短路状态。因此，本申请中将重物的重量设置在0.5kg至1kg之间，可以保证阴极丝在拉直的状态下不短路，且不被拉断，保证镀膜能够正常进行。

本申请实施例中，通过法兰11固定真空管，通过阴极丝固定结构13将阴极丝12稳定固定，并且通过调整重物的质量，以保证阴极丝12处于拉直且不短路的状态，采用直流磁控溅射方法对真空管内壁进行镀膜，确保了在镀膜过程中等离子体辉光放电时阴极丝12处于拉紧状态且不会被拉断，从而保证了镀膜能够正常进行。

其中，溅射镀膜，是指利用带电离子在电场中加速后具有一定动能的特点，将离子定向引导到欲被溅射的靶材上，当入射离子的能量超过一定阈值后，在入射离子与靶材表面原子碰撞的过程中将后者溅射出来，这些被溅射出来的原子或离子带有一定的动能，并沿着一定的方向射向衬底，最终降落在衬底表面并发生能量交换和表面反应，从而实现靶材原子在衬底上的沉积。

可选地，采用直流磁控溅射方法对真空管的内壁进行镀膜时，镀膜工艺参数可以为：沉积温度为80～100℃，流量计的流量为0.5～2sccm，溅射功率为10～25W，气体压强为5～15Pa，磁场强度为500～750Gaus s，沉积时间为4～8h。

需要解释的是，该狭缝镀膜装置采用直流磁控溅射方法对真空管的内壁进行镀膜时，镀膜参数中的溅射功率为10～25W，气体压强为5～15Pa以及磁场强度为500～750Gauss，只有溅射功率、气体压强、磁场强度处于上述范围内时，等离子才能稳定放电，才能实现对真空管内壁镀膜。

相对于传统不锈钢、无氧铜、铝材等材料，吸气剂薄膜具有较低的光子解析系数，较低的电子解析系数，较低的二次电子发射系数，通过本申请的狭缝镀膜装置10对真空管的内壁进行镀膜，镀膜后的薄膜能够有效地提高粒子加速器真空度，并降低了二次电子发射系数。

本申请实施例的狭缝镀膜装置，通过法兰11固定真空管，将阴极丝12固定在真空管的中心位置，采用阴极丝固定结构13将阴极丝12稳定固定，并且通过调整重物的质量，以保证阴极丝12处于拉直且不短路的状态，实现了在真空管内壁进行镀膜过程中等离子体辉光放电时阴极丝12处于拉紧状态且不会被拉断，解决了现有技术中对于6mm以下尺寸的狭缝真空管进行镀膜时，出现阴极丝与真空管之间短路、阴极丝断裂等现象影响对真空管进行镀膜的技术问题，从而保证了镀膜能够正常进行。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种狭缝镀膜装置，其特征在于，所述装置包括：

阴极丝，所述阴极丝固定在所述真空管的中心位置；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述夹紧件为内部中空的圆柱体，并且在所述夹紧件的中心位置处设置有两个螺钉孔以固定所述阴极丝。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

设置在所述阴极丝一端的重物，用于将所述阴极丝拉直。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述重物的重量处于0.5kg至1kg之间。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预设距离为80mm至120mm的距离区间。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，采用直流磁控溅射方法对所述真空管内壁进行镀膜，其中，沉积温度为80～100℃，流量计的流量为0.5～2sccm，溅射功率为10～25W，气体压强为5～15Pa，磁场强度为500～750Gauss，沉积时间为4～8h。