CN113463037A - 一种氟化物异形导光棒外表面镀反射膜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氟化物异形导光棒外表面镀反射膜的方法，线对待镀的异形导光棒进行超声清洗，然后对待镀的异形导光棒进行离子清洗活化；随后镀制反射膜；在镀膜装置内通入氧气，通过电子枪发射电子束将镀膜装置内坩埚中的铝熔化后蒸发，同时对坩埚施加连续直流偏压，将氧气及铝蒸气离化形成等离子云；还对异形导光棒施加脉冲直流偏压，异形导光棒浸没于生产的铝、氧等离子体中，以镀制氧化铝打底层；接着重新通入氩气，以镀制金属铝层；参照氧化铝打底层制备氧化铝保护层，得到成品。本发明能够在异形导光棒外表面镀制均匀反射膜。

Description

一种氟化物异形导光棒外表面镀反射膜的方法

技术领域

本发明涉及异形导光棒制备技术领域，具体涉及一种氟化物异形导光棒外表面镀反射膜的方法。

背景技术

导光棒常用在一些狭小操作环境的作业中，如口腔、机械或管道内部探查等。氟化物导光棒除了可以传导可见光之外，还可以传导紫外线，可用在一些紫外固化或者显影曝光的应用中。

传统导光棒采用全反射原理进行光线的传递，然而当导光棒出现弯折或者导光棒外形为异形时，全反射条件将不再满足，光线将从导光棒侧端逸出，造成损失。为了将光线从导光棒侧端的逸出降低，对导光棒外表面镀反射膜是一种优选的解决方案。

现有常规的镀膜方式适用在平面型光学原件的表面镀制使用，将待镀元件置于工件盘卡具上进行蒸镀或者溅射镀膜。如果有特殊要求，如斜面或者楔角面需要镀膜时，则将待镀原件倾斜地夹持在真空室内镀膜。不管是蒸镀或者溅射方式，都是一种视线性(Lineof sight)技术，只能对“视线”范围内部分进行镀膜。对于圆柱体异形导光棒表面进行镀膜时，上述传统方法便难以实现。面对此类情况，目前有采用可旋转卡具进行夹持圆柱形异形导光棒，使异形导光棒在镀膜过程中能够沿轴向转动。然而该类型夹具结构复杂，成本较高。并且该镀膜方法制备的异形导光棒表面均匀性无法很好控制，镀后容易在径向方向残留一道直线印记。

当导光棒外形变为异形时，采用旋转卡具的方式进行装夹并镀膜，外表面膜层厚度不均匀，且在弯折处印记明显，产品质量大大降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种氟化物异形导光棒外表面镀反射膜的方法，能够在异形导光棒外表面镀制均匀反射膜。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种氟化物异形导光棒外表面镀反射膜的方法，包括以下步骤：

步骤1)对待镀的异形导光棒进行超声清洗；

步骤2)对待镀的异形导光棒进行离子清洗活化；将异形导光棒固定至镀膜装置内，将镀膜装置内抽真空后充入一定量氩气，随后对异形导光棒施加脉冲直流偏压，以产生并维持辉光放电，利用Ar⁺离子轰击异形导光棒表面以去除表面吸附的杂质及氧化层活化异形导光棒表面；

步骤3)镀制氧化铝打底层；在镀膜装置内通入氧气，通过电子枪发射电子束将镀膜装置内坩埚中的铝熔化后蒸发，同时对坩埚施加连续直流偏压，将氧气及铝蒸气离化形成等离子云；随后对异形导光棒施加脉冲直流偏压，异形导光棒浸没于生产的铝、氧等离子体中，在脉冲直流偏压的影响下，正离子从各方向垂直向异形导光棒表面加速并轰击致密化膜层，以镀制氧化铝打底层，结束后关闭电子枪电源及施加在坩埚和异形导光棒上的偏压、并关闭氧气；

步骤4)镀制镀制金属铝层；通入氩气，继续通过电子枪发射电子束将镀膜装置内坩埚中的铝熔化后蒸发同时对坩埚施加连续直流偏压，将铝蒸气离化形成等离子云，随后对异形导光棒施加脉冲直流偏压以镀制金属铝层，结束后关闭电子枪电源及施加在坩埚和异形导光棒上的偏压、并关闭氩气；

步骤5)镀制氧化铝保护层；采用镀制氧化铝打底层的步骤方法在金属铝层表现制备氧化铝保护层，从而得到成品。

进一步地，在步骤2)中，将镀膜装置内抽真空至5×10^-4Pa；充入氩气后，使气压维持在5×10^-2Pa；对异形导光棒施加-200V的脉冲直流偏压，且频率为200kHz，占空比30％。

进一步地，在步骤3)中，通入氧气以及氩气后的气压均维持在1×10^-3Pa。

进一步地，在步骤3)中，电子枪的电压选择15kV，电流0.2A。

进一步地，在步骤3)中，对坩埚施加100V的连续直流偏压，；对异形导光棒施加-500V的脉冲直流偏压，频率250kHz，占空比30％。

进一步地，在步骤3)中，镀制氧化铝打底层的时间为1分钟，镀制金属铝层的时间为2分钟，镀制氧化铝保护层的时间为1分钟。

进一步地，所述镀膜装置包括外壳体，所述外壳体内吊装设置有工件盘，所述工件盘用于固定异形导光棒，所述工件盘上设置有供电组件，所述供电组件一端与异形导光棒连接，另一端与脉冲电源，所述外壳体内底部设置有电子束蒸发坩埚，所述电子束蒸发坩埚与直流电源连接，所述外壳体内还设置有充气口；

所述外壳体上还设置有微波发生器。

进一步地，所述工件盘中部通过吊杆与外壳体顶部连接，所述工件盘上设有滑动槽道，所述滑动槽道上设置有钻头夹，所述钻头夹通过内部的三爪组件夹紧异形导光棒。

进一步地，所述钻头夹为手紧式结构，所述钻头夹的前套上设置有上限位盘，所述上限位盘上设置有外螺纹套，所述外螺纹套穿过滑动槽道与下限位盘螺纹连接，异形导光棒穿过外螺纹套与前套内的三爪组件配合固定，所述钻头夹的后套内设置有电连接柱，所述电连接柱与供电组件连接。

进一步地，所述下限位盘底部设置有两个解锁柱，所述电连接柱端部设置有螺旋帽，所述螺旋帽与供电组件连接。

本发明的有益效果：

镀膜后的异形导光棒外表面能够均匀附着一层(或多层)的光学薄膜，该反射层能够降低光线从导光棒侧端的逸出，对于特定波段的反射率可以达到98％以上，大大降低了光线传输中的能量损耗，延长了导光棒的有效使用距离。

制备后的异形导光棒具有优异的光学性能，还具有极高的化学稳定性、抗热冲击性和机械回弹性，能够大大满足不同的环境使用需求。

附图说明

图1是本发明的镀膜流程图；

图2是本发明的镀膜装置结构示意图；

图3是本发明的工件盘第一视角结构示意图；

图4是本发明的工件盘第二视角结构示意图；

图5是本发明的钻头夹结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1和图2所示，本发明的氟化物异形导光棒外表面镀反射膜的方法的一实施例，为了更好的对异形的氟化物导光棒进行镀膜，先将异形导光棒置于专用清洗治具中固定，分别置于洗液、去离子水槽中超声波清洗30分钟后烘干，以去除导光棒表面附着的油污、抛光液等杂质。

然后将待镀异形导光棒固定至镀膜装置内，其中待镀异形导光棒一端夹持或贴合在旋转平台(工件盘)上，将真空室气压抽至5×10^-4Pa后充入一定量氩气，使气压维持在5×10^-2Pa水平，通过对异形导光棒施加-200V的脉冲直流偏压(频率200kHz，占空比30％)，以产生并维持辉光放电，利用Ar⁺离子轰击异形导光棒表面以去除表面吸附的杂质及氧化层活化异形导光棒表面。

结束后关闭氩气，通入氧气，将气压维持在1×10^-3Pa水平。对于镀膜装置内电子枪的设定为：电子束电压选择15kV，电流0.2A；将坩埚中的铝熔化后蒸发。同时对坩埚施加一个100V的连续直流偏压，将氧气及铝蒸气离化形成等离子云。同时，还可以利用外加微波辅助方式增强离化率。继续对异形导光棒施加一个-500V的脉冲直流偏压(频率250kHz，占空比30％)。此时，异形导光棒浸没于生产的铝、氧等离子体中，在直流偏压的影响下，正离子将从各个方向垂直向异形导光棒表面加速并轰击致密化膜层，以镀制氧化铝打底层。1分钟后，关闭电子枪电源及施加在坩埚、异形导光棒上的偏压。

关闭氧气，通入氩气，将气压维持在1×10^-3Pa水平，电子束电压选择15kV，电流0.2A，将坩埚中的铝熔化后蒸发。同时对坩埚施加一个100V的连续直流偏压，将铝蒸气离化形成等离子云。同时，利用外加微波辅助方式增强离化率。通过对异形导光棒施加一个-500V的脉冲直流偏压(频率250kHz，占空比30％)。保持两分钟，以镀制金属铝层。关闭电子枪电源及施加在坩埚、异形导光棒上的偏压。

关闭氩气，再次通入氧气，将气压维持在1×10^-3Pa水平，电子束电压选择15kV，电流0.2A，将坩埚中的铝熔化后蒸发。同时对坩埚施加一个100V的连续直流偏压，将氧气及铝蒸气离化形成等离子云。同时，还可以利用外加微波辅助方式增强离化率。对异形导光棒施加一个-500V的脉冲直流偏压(频率250kHz，占空比30％)。以镀制氧化铝保护层，1分钟后，关闭电子枪电源及施加在坩埚、异形导光棒上的偏压，从而得到成品。

该方法的特点在于，镀膜过程中，利用电子束蒸发金属或者氧化物膜料，在电子枪坩埚偏压及外部微波的帮助下离化为等离子云。氟化物异形导光棒的一端固定在工件盘上，保证整个导光棒浸没在等离子氛围中。通过对异形导光棒施加一定脉冲负偏压，以吸引正离子轰击工件表面，没有死角存在，膜层厚度均匀。膜层厚度通过严格控制各种参数与时间进行。镀膜后导光棒外表面将均匀附着一层(或多层)的光学薄膜，该反射层能够降低光线从导光棒侧端的逸出，对于特定波段的反射率可以达到98％以上，大大降低了光线传输中的能量损耗，延长了导光棒的有效使用距离。

参照图2至图5所示，镀膜装置包括外壳体1，外壳体内吊装设置有工件盘2，工件盘用于固定异形导光棒3，工件盘可以设置为旋转结构，也可以为固定结构，工件盘上设置有供电组件4，供电组件一端与异形导光棒连接，另一端与脉冲电源5，脉冲电源通过供电组件对异形导光棒施加偏压，外壳体内底部设置有电子束蒸发坩埚6，电子束蒸发坩埚与直流电源7连接，外壳体内还设置有充气口8，充气口供各种气体通入镀膜装置内，其中将铝蒸气离化形成等离子云21，等离子云能够将异形导光棒包裹，满足镀制需求。外壳体上还设置有微波发生器9，有效增强离化率。

上述的工件盘中部通过吊杆10与外壳体顶部连接，为固定方式，工件盘不可转动，工件盘上设有滑动槽道11，滑动槽道可以为弧形，滑动槽道上设置有钻头夹12，钻头夹能够在滑动槽道内任意位置上固定，实现异形导光棒固定位置可调整的效果，钻头夹通过内部的三爪组件夹紧异形导光棒，钻头夹内部的三爪组件能够满足不同直径的异形导光棒使用，通用性强，且操作便捷可靠。

具体的，钻头夹为手紧式结构，钻头夹内部结构以及夹紧方式均为现有结构，操作时，只需要对前套和后套相对转动即可对异形导光棒夹紧或者松开，钻头夹的前套13上设置有上限位盘14，上限位盘上设置有外螺纹套15，外螺纹套穿过滑动槽道与下限位盘16螺纹连接，通过下限位盘与上限位盘配合，能够将钻头夹夹紧固定在工件盘上，当需要移动位置时，将下限位盘与外螺纹套转动旋松，然后对钻头夹施力，使得钻头夹在滑动槽道内移动即可变换固定位置，调节到位后再次旋紧下限位盘即可固定，操作便捷，下限位盘底部设置有两个解锁柱18，方便下限位盘转动。而异形导光棒在固定时，穿过外螺纹套与前套内的三爪组件配合即可；

上述钻头夹的后套20内设置有电连接柱17，电连接柱与前套内的三爪组件是导电连接的，电连接柱与供电组件连接即可有效施加偏压。电连接柱端部设置有螺旋帽19，螺旋帽与供电组件连接，保证整体连接的可靠性。

由于使用了夹紧的方式固定异形导光棒，因此异形导光棒上用于夹紧的端部可以切割打磨，从而满足整体表面镀膜的效果。

以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种氟化物异形导光棒外表面镀反射膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)对待镀的异形导光棒进行超声清洗；

步骤2)对待镀的异形导光棒进行离子清洗活化；将异形导光棒固定至镀膜装置内，将镀膜装置内抽真空后充入一定量氩气，随后对异形导光棒施加脉冲直流偏压，以产生并维持辉光放电，利用Ar⁺离子轰击异形导光棒表面以去除表面吸附的杂质及氧化层活化异形导光棒表面；

步骤3)镀制氧化铝打底层；在镀膜装置内通入氧气，通过电子枪发射电子束将镀膜装置内坩埚中的铝熔化后蒸发，同时对坩埚施加连续直流偏压，将氧气及铝蒸气离化形成等离子云；随后对异形导光棒施加脉冲直流偏压，异形导光棒浸没于生产的铝、氧等离子体中，在脉冲直流偏压的影响下，正离子从各方向垂直向异形导光棒表面加速并轰击致密化膜层，以镀制氧化铝打底层，结束后关闭电子枪电源及施加在坩埚和异形导光棒上的偏压、并关闭氧气；

步骤4)镀制镀制金属铝层；通入氩气，继续通过电子枪发射电子束将镀膜装置内坩埚中的铝熔化后蒸发同时对坩埚施加连续直流偏压，将铝蒸气离化形成等离子云，随后对异形导光棒施加脉冲直流偏压以镀制金属铝层，结束后关闭电子枪电源及施加在坩埚和异形导光棒上的偏压、并关闭氩气；

步骤5)镀制氧化铝保护层；采用镀制氧化铝打底层的步骤方法在金属铝层表现制备氧化铝保护层，从而得到成品。

2.如权利要求1所述的氟化物异形导光棒外表面镀反射膜的方法，其特征在于，在步骤2)中，将镀膜装置内抽真空至5×10^-4Pa；充入氩气后，使气压维持在5×10^-2Pa；对异形导光棒施加-200V的脉冲直流偏压，且频率为200kHz，占空比30％。

3.如权利要求1所述的氟化物异形导光棒外表面镀反射膜的方法，其特征在于，在步骤3)中，通入氧气以及氩气后的气压均维持在1×10^-3Pa。

4.如权利要求1所述的氟化物异形导光棒外表面镀反射膜的方法，其特征在于，在步骤3)中，电子枪的电压选择15kV，电流0.2A。

5.如权利要求1所述的氟化物异形导光棒外表面镀反射膜的方法，其特征在于，在步骤3)中，对坩埚施加100V的连续直流偏压，；对异形导光棒施加-500V的脉冲直流偏压，频率250kHz，占空比30％。

6.如权利要求1所述的氟化物异形导光棒外表面镀反射膜的方法，其特征在于，在步骤3)中，镀制氧化铝打底层的时间为1分钟，镀制金属铝层的时间为2分钟，镀制氧化铝保护层的时间为1分钟。

7.如权利要求1所述的氟化物异形导光棒外表面镀反射膜的方法，其特征在于，所述镀膜装置包括外壳体，所述外壳体内吊装设置有工件盘，所述工件盘用于固定异形导光棒，所述工件盘上设置有供电组件，所述供电组件一端与异形导光棒连接，另一端与脉冲电源，所述外壳体内底部设置有电子束蒸发坩埚，所述电子束蒸发坩埚与直流电源连接，所述外壳体内还设置有充气口；

所述外壳体上还设置有微波发生器。

8.如权利要求7所述的氟化物异形导光棒外表面镀反射膜的方法，其特征在于，所述工件盘中部通过吊杆与外壳体顶部连接，所述工件盘上设有滑动槽道，所述滑动槽道上设置有钻头夹，所述钻头夹通过内部的三爪组件夹紧异形导光棒。

9.如权利要求8所述的氟化物异形导光棒外表面镀反射膜的方法，其特征在于，所述钻头夹为手紧式结构，所述钻头夹的前套上设置有上限位盘，所述上限位盘上设置有外螺纹套，所述外螺纹套穿过滑动槽道与下限位盘螺纹连接，异形导光棒穿过外螺纹套与前套内的三爪组件配合固定，所述钻头夹的后套内设置有电连接柱，所述电连接柱与供电组件连接。

10.如权利要求9所述的氟化物异形导光棒外表面镀反射膜的方法，其特征在于，所述下限位盘底部设置有两个解锁柱，所述电连接柱端部设置有螺旋帽，所述螺旋帽与供电组件连接。

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