用于微波等离子体环境的微球驱动装置的制作方法

本发明属于涂层制备技术领域，具体涉及一种能够在微波等离子体环境下对微球表面均匀涂层的微球驱动装置。

背景技术：

在科学或工业生产中，特别是惯性约束聚变研究中，需要采用微波等离子体化学气相沉积方法在各种微球(直径为毫米级)表面均匀涂镀金刚石等不同材料的涂层，并对相应涂层的表面质量有非常高的要求。

目前，有较多关于在微球表面涂层的驱动装置的专利报道，如授权公告号为CN200998706Y的专利文献公开了一种微粒涂覆振荡装置，摆动杆上设置支点，摆动杆的两端分别连接偏心轮和盘，电机带动偏心轮转动使摆动杆绕着支点来回摆动，带动盘摆动，实现微粒涂覆。另外，授权公告号为CN201030355Y的专利文献公开了一种微球三维滚动装置，包括盘、摆动杆、电机、安装架和步进电机，盘与步进电机的旋转轴固定连接，电机旋转带动电机旋转轴上的偏心轮旋转，偏心轮推动摆动杆以安装架上支点柱为轴来回摆动，摆动杆带动步进电机来回摆动，同时步进电机旋转也带动微球旋转，从而达到微球的三维滚动涂覆。

上述提及的两套装置虽然能完成对球形微粒外表面涂覆膜层的功能，但都因其结构特征与微波电磁场不兼容，或装置中含有对微波具有较高吸收或反射的部件，以及无法耐受微波等离子体环境中达700℃以上的高温等原因，而与微波电磁场间强烈干扰，从而无法应用于微波等离子体环境中。

技术实现要素：

为了实现在微波等离子体环境下对微球表面进行均匀涂层，提高涂层质量，本发明提供一种用于微波等离子体环境的微球驱动装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用于微波等离子体环境的微球驱动装置，包括拨杆、微球盘、真空驱动电机、铜座和微波屏蔽腔板，所述拨杆和微球盘均为石英玻璃材质，拨杆由直杆和圆环构成，其中圆环连接于直杆的一端，圆环所在平面与直杆相互垂直，圆环内放置所述微球盘，直杆的另一端连接所述真空驱动电机，真空驱动电机通过固定支架安装固定；所述铜座的顶部设置圆槽，圆槽上方为所述拨杆的圆环，放置于圆环内的微球盘的底部位于圆槽内，铜座的下方为所述微波屏蔽腔板，微波屏蔽腔板中部设置安装通孔，微波屏蔽腔板上设置至少一个通气孔，通气孔上下贯穿微波屏蔽腔板，微波屏蔽腔板上还设置用于安装固定的紧固螺纹孔，拨杆的直杆穿过微波屏蔽腔板的通气孔，所述铜座和真空驱动电机分别位于所述微波屏蔽腔板的上下侧。

用于微波等离子体环境的微球驱动装置需要放于微波等离子体化学气相沉积系统内使用，将固定支架与微波等离子体化学气相沉积系统内腔体的底法兰连接，将微波屏蔽腔板通过安装通孔套于微波等离子体化学气相沉积系统内水冷铜座上，并通过安装于紧固螺纹孔内的螺钉紧固，最后将铜座与微波等离子体化学气相沉积系统内水冷铜座连接。

进一步的是：所述拨杆的圆环内径至少为微球盘盘口直径的1.2倍。

进一步的是：所述微球盘内表面呈抛物面状或球面状。

进一步的是：所述微波屏蔽腔板的通气孔的直径大于直杆的直径，且通气孔的直径小于6mm。

进一步的是：所述微波屏蔽腔板上设置两圈通气孔，两圈通气孔形成的两个圆形与安装通孔均呈同心圆关系。

进一步的是：所述铜座由圆柱台阶和固定于圆柱台阶上的圆柱筒构成，圆柱台阶和圆柱筒的中心线互相重合，圆柱台阶上设置有圆角，圆柱筒上设置有圆角，圆柱筒的顶部设置所述圆槽。

进一步的是：所述真空驱动电机的输出轴和拨杆的直杆之间通过连接块相连，真空驱动电机的输出轴和拨杆的直杆分别通过螺钉连接于连接块的两端。

本发明的有益效果是：用于微波等离子体环境的微球驱动装置采用真空驱动电机作为动力源，可通过控制器编程调控真空驱动电机转轴往复运动的幅度和速度。往复运动的真空驱动电机输出轴带动拨杆的圆环往复摆动并带动微球盘在圆槽内往复滑动，从而驱动微球盘内的微球随机运动。用于微波等离子体环境的微球驱动装置结构简单，使用方便，避免了微球驱动装置与微波电磁场间的相互干扰，能够有效实现在微波等离子体环境下对微球表面进行均匀涂层。

附图说明

图1是本实用用于微波等离子体环境的微球驱动装置的结构示意图。

图2是图1中的拨杆的结构示意图。

图3是图1中的铜座的结构示意图。

图4是图1中的微波屏蔽腔板的剖面结构示意图。

图5是图1中的连接块的结构示意图。

图中零部件、部位及编号：拨杆1、直杆11、圆环12、微球盘2、真空驱动电机3、固定支架31、铜座4、圆槽41、圆柱台阶42、圆柱筒43、圆角44、微波屏蔽腔板5、安装通孔51、通气孔52、紧固螺纹孔53、连接块6；底法兰7、水冷铜座8。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明用于微波等离子体环境的微球驱动装置，包括拨杆1、微球盘2、真空驱动电机3、铜座4和微波屏蔽腔板5。拨杆1的材质为对微波低吸收、低反射、耐高温的石英玻璃。如图2，拨杆1由直杆11和圆环12两部分构成，其中圆环12连接于直杆11的一端，圆环12所在平面与直杆11相互垂直。圆环12内放置微球盘2，微球盘2用于容纳微球，直杆11的另一端连接真空驱动电机3。圆环12内径至少为微球盘2盘口直径的1.2倍。例如微球盘2盘口直径30mm，圆环12内径为36mm；或者微球盘2盘口直径40mm，圆环12内径为52mm。微球盘2内表面呈抛物面状或球面状，微球盘2的材质为对微波低吸收、低反射、耐高温的高纯石英玻璃，微球盘2和拨杆1的材质一致。微球盘2底部与圆槽41表面良好接触。

具体地，真空驱动电机3的输出轴和拨杆1的直杆11之间通过连接块6相连。如图1和图3，连接块6呈圆柱形，连接块6的轴向设置有通孔，连接块6两端的径向分别设置有紧固螺纹孔，分别通过螺钉固定真空驱动电机3的输出轴和直杆11。真空驱动电机3通过固定支架31安装固定。如图1，固定支架31上设置一个圆状环，真空驱动电机3套于圆状环内。

如图1和图4，铜座4由圆柱台阶42和固定于圆柱台阶42上的圆柱筒43构成，圆柱台阶42和圆柱筒43的中心线互相重合，圆柱台阶42的边缘设置有抑制放电打火的圆角44，圆柱筒43的边缘设置有抑制放电打火的圆角44，圆柱筒43的顶部形成安放微球盘2的圆槽41。圆槽41上方为拨杆1的圆环12，放置于圆环12内的微球盘2位于圆槽41所在位置，微球盘2的上边缘高于圆环12，微球盘2的底部低于铜座4的顶部，保证放置于圆环12内的微球盘2的底部位于圆槽41内。

铜座4的下方为微波屏蔽腔板5。如图1和图5，微波屏蔽腔板5中部设置安装通孔51，安装通孔51用于安装微波屏蔽腔板5自身。微波屏蔽腔板5上设置至少一个通气孔52，通气孔52上下贯穿微波屏蔽腔板5，以适应本微球驱动装置在真空环境的使用要求。如图5，微波屏蔽腔板5上设置两圈通气孔52，两圈通气孔52形成的两个圆形，即一个圆环，与安装通孔51呈同心圆关系，通气孔52的直径大于直杆11的直径，且通气孔52的直径小于6mm。微波屏蔽腔板5上还设置用于安装固定的紧固螺纹孔53。通气孔52除了用于通气，还用于穿设拨杆1，拨杆1的直杆11穿过微波屏蔽腔板5的一个通气孔52，铜座4和真空驱动电机3分别位于微波屏蔽腔板5的上下侧。

微球驱动装置需要放于微波等离子体化学气相沉积系统内使用。如图1，微波等离子体化学气相沉积系统包括底法兰7和水冷铜座8。其中，固定支架31与底法兰7连接。微波屏蔽腔板5通过安装通孔51套于微波等离子体化学气相沉积系统内水冷铜座8上，安装通孔51的直径大于水冷铜座8直径0.1mm，微波屏蔽腔板5通过安装于紧固螺纹孔53内的螺钉紧固。铜座4与微波等离子体化学气相沉积系统内水冷铜座8连接。

以2mm直径Mo芯轴微球表面沉积金刚石涂层为例，在上述用于微波等离子体环境的微球驱动装置的微球盘2内放入五个芯轴微球，同时开启真空驱动电机3。此时，芯轴微球在某一瞬间一个方向上摆动力的作用下被带离微球盘2盘底往盘壁方向上滚动，随后在下一个方向上摆动力和芯轴微球自身重力的作用下又往盘底和另一个方向的盘壁运动，随着时间的延续，就实现了芯轴微球在微球盘2内多方向上的随机滚动。由于拨杆1和微球盘2采用高纯石英玻璃制作，可以耐受达1100℃以上的高温，并避免了对微波电磁场的反射和吸收。铜座4的结构也避免了对微波电磁场的干扰，而真空驱动电机3位于微波屏蔽腔板5下方，可有效避免与微波电磁场间的相互干扰，从而实现了微波等离子体在微球盘2内的稳定、均匀分布，并最终实现在微波等离子体环境下微球表面涂层的均匀沉积。

在实际使用过程中需要根据微球材料、尺寸及数量调整微球盘2的尺寸，调整拨杆1的圆环12的尺寸，以及真空驱动电机3往复运动的速度和幅度，使得微球盘2内不同特征的微球能够有效的随机运动而不会因驱动力过大而飞离微球盘2，避免微球盘2因运动幅度过大而飞离铜座4的圆槽41。使用本微球驱动装置时，需安装于微波等离子体化学气相沉积系统内。