专利名称：倾斜沉积镀膜装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及镀膜，特别是一种用于电子枪蒸发镀膜机镀制雕塑 薄膜的倾斜沉积镀膜装置。
背景技术：
箱式电子枪蒸发镀膜机是常用的光学镀膜设备。该设备主要由三大 部分组成真空系统、热蒸发系统、膜层厚度控制系统。镀膜过程是在 真空室内进行的。图1是该箱式电子枪蒸发镀膜机的真空室的结构图。
真空室内包括电子束蒸发源l、挡板2、夹具安装架3、烘烤电阻丝4、 监控片旋转盘5。其中电子束蒸发源l由电子枪和坩埚组成，电子枪发 出的电子流被加速打到坩埚里，对坩埚里的膜料进行加热，从而蒸发出 膜料粒子。夹具安装架3可以安装球面拱形夹具，球面拱形夹具可以放 置需要镀膜的基片。
在镀膜前，要让真空系统把真空室抽到一定的真空度，利用烘烤电
阻丝4对真空室及基片进行加热；旋转夹具安装架3;把监控片旋转盘5
调到适当的位置。镀膜过程中，打开电子枪蒸发源l对膜料加热以蒸发
出膜料粒子。打开挡板2，膜料粒子沉积到基片上；当沉积了一定厚度 的膜层后，关闭挡板2，关闭电子束蒸发源l。这就镀完了一层膜。把坩
埚调整到另一位置，然后重复上述的步骤，以镀制另外一种材料的膜层。 镀膜完毕后，待温度冷却后取出。这种常规的镀膜方法和设备镀制出膜 层厚度均匀，因此表面各处光学性质相同。
雕塑薄膜是一种依赖于倾斜沉积技术的沉积薄膜，在沉积过程中， 控制基片的倾斜角度和旋转速度，可以得到不同形貌和性能的薄膜，如 光学各向异性薄膜，双折射薄膜等，该薄膜在光学器件和功能器件都有 着广泛的使用前景。同时倾斜沉积技术又作为一种能够制备具有特殊纳 米结构的技术受到广大纳米爱好者的青睐。目前，应用的倾斜沉积镀膜装置是通过两个步进电机控制的，由于三维运动的需要，基片必须固定， 而且每次只能放置一片基片，这对于摸索不同的制备工艺来说，不同次 的实验之间的工艺参数经常由于设备稳定性和重复性的影响，以致可比 性往往不够理想。同时一次抽真空过程只能镀制一片基片，对于人力和 物力都是极大的浪费，此外，由于在真空室中处于三维运动的步进电机， 受歩进电机本身使用温度的限制(低于135°C)，沉积过程不能加烘烤， 大大限制了实验范围。因此，如何縮短薄膜的研究与开发周期，加快薄 膜新产品的产业化进程，是薄膜工作者比较关心的问题。 发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有倾斜沉积技术的困难，提供一 种用于电子枪蒸发镀膜机内镀制雕塑薄膜的倾斜沉积镀膜装置，以实现 一次抽真空过程可镀制不同沉积条件的雕塑薄膜，本实用新型装置应具 有结构简单，紧凑，容易操作的特点。
本实用新型的设计思想是利用主动引入的楔形块构成基片镀膜倾 斜沉积的条件；通过球冠形夹具的设计保证各基片之间互不遮挡，增加 单次镀制基片数量；引入步进电机保证镀制基片的同步转动，在保证了 原有的三维运动特性和縮短镀制周期的同时减少步进电机数量。
本实用新型的技术解决方案如下
一种用于电子枪蒸发镀膜机内镀制雕塑薄膜的倾斜沉积镀膜装置， 其特点在于包括安装架、球冠形夹具和楔形块所述的安装架的一端具 有一对通孔与电子枪蒸发镀膜机的真空室内的夹具安装架上的通孔相对 应，用于与夹具安装架固定相连，该安装架沿长度方向设有中间线槽和 两对侧线槽；所述的球冠形夹具之顶有一中心通孔，在该中心通孔的四 周中心对称地设有四个通孔，该球冠形夹具上还辐射状地分布有多个线 槽；所述的楔形块是两端面为直角三角形的三棱柱体结构，其侧面由两 直角面和一斜面构成，所述的两直角面上都设有螺孔，所述的楔形块通 过螺钉穿过所述的楔形块任一直角面上的螺孔与球冠形夹具上的任一线 槽的适当位置而固定在球冠形夹具上，该楔形块的斜面用于粘贴待镀基片；所述的球冠形夹具与安装架直接通过螺母穿过球冠形夹具的中心通 孔和安装架的中间线槽而固定。
所述的倾斜沉积镀膜装置，包括安装架、球冠形夹具和楔形块外， 还有套筒、步进电机、步进电机驱动器和计算机，所述的套筒的扩展端 面有四个中心对称的分布的通孔与所述的球冠形夹具的四个通孔相对 应，用于套筒与球冠形夹具的连接；所述的套筒的侧面有螺孔，所述的 套筒穿过所述的安装架中央线槽套住步进电机的转轴并通过螺孔固定； 所述的步进电机通过真空室内的信号接口与室外的步进电机驱动器连 接，该步进电机驱动器与所述的计算机相连。
所述的电子枪蒸发镀膜机内的蒸发源位于所述的球冠形夹具的球心 位置。
所述的楔形块有多块，该多块楔形块的楔角具有多种角度。 本实用新型的技术效果
1、 本实用新型倾斜沉积的镀膜装置基于原有的光学镀膜机，只要取 下原有的常规夹具，把本实用新型装置安装在真空室内，连接信号线就 可以使用。
2、 本实用新型使用步进电机驱动球冠形夹具的转动，通过步进电机
驱动器的细分，可精确控制球冠形夹具的旋转速度。
3、 由于本实用新型的球冠形夹具上辐射状地分布有多个线槽和多块
具有多种角楔角的楔形块，可以帖设多块待镀基片，基片的倾角可以通
过不同倾角的楔形块事先选定和调节；在一个真空环境中完成不同倾角
的镀膜，不需要重复抽真空。
4本实用新型的安装架上有不同间距的线槽，可以适用多款电机的 装卸和相对位置的调整。
5、 球冠形夹具不旋转时使用该装置，既可以保证倾斜沉积又可以加 烘烤，增加了实验的设计灵活性。
6、 本实用新型装置的成本较低，可操作性强。
7、 本实用新型中，利用主动引入倾斜条件，采用球冠形夹具加楔形块的组合设计，可以大大提高实验效率，縮短薄膜的研发周期。
图1是现有的箱式电子枪热蒸发镀膜机的真空室结构示意图
图2是本实用新型倾斜沉积镀膜装置实施例1不带步进电机时的示
意图
图3是本实用新型倾斜沉积镀膜装置实施例2带步进电机时的示意
图
图4是本实用新型倾斜沉积镀膜装置中支架实施例的俯视图
图5是本实用新型倾斜沉积镀膜装置中套筒实施例的正视图和俯视
图
图6是本实用新型倾斜沉积镀膜装置中球冠形夹具实施例的俯视图 和正视图
图7是本实用新型倾斜沉积镀膜装置中楔形块实施例的立体图
图8是本实用新型倾斜沉积镀膜装置中具有不同楔角的楔形块的立
体图
具体实施方式
先请参阅图2，图2是本实用新型倾斜沉积镀膜装置实施例1不带 步进电机的示意图，由图可见，本实用新型用于电子枪蒸发镀膜机内镀 制雕塑薄膜的倾斜沉积镀膜装置，包括安装架6、球冠形夹具8和楔形
块9:
参见图4，所述的安装架6的一端具有一对通孔15和16与电子枪 蒸发镀膜机的真空室内的夹具安装架3上的通孔相对应，用于与夹具安 装架3固定相连，该安装架6沿长度方向设有中间线槽19和两对侧线槽 18、 20和17、 21;
参见图6，所述的球冠形夹具8之顶有一中心通孔29，在该中心通 孔29的四周中心对称地设有四个通孔28，该球冠形夹具8上还辐射状 地分布有8个线槽27;
参见图7，所述的楔形块9是两端面为直角三角形的三棱柱体结构，
7其侧面由直角面30和直角面31和斜面10构成，所述的直角面30和直 角面31上分别有螺孔32和螺孔33;
所述的楔形块9通过螺钉穿过球冠形夹具8上的任一线槽27拧入该 楔形块9任一直角面上的螺孔而固定，该楔形块9的斜面10用于粘贴待 镀基片；
所述的球冠形夹具8与安装架6直接通过螺母7穿过球冠形夹具8 的中心通孔29和安装架6的中间线槽19而固定。
参见图3，图3是本实用新型倾斜沉积镀膜装置实施例2带步进电 机的示意图，由图可见，本实用新型倾斜沉积镀膜装置，由安装架6、 球冠形夹具8、楔形块9、套筒11、步进电机12、步进电机驱动器13 和计算机14构成，本实用新型是由安装架6、球冠形夹具8、可拆卸套 筒ll、步进电机12、楔形块9安置在镀膜机的真空室内。
参见图4，所述的安装架6的一端具有一对通孔15和16与电子枪 蒸发镀膜机的真空室内的夹具安装架3上的通孔相对应，用于与夹具安 装架3固定相连，该安装架6沿长度方向设有中间线槽19和两对侧线槽 18、 20和17、 21;
参见图6，所述的球冠形夹具8之顶有一中心通孔29，在该中心通 孔29的四周中心对称地设有四个通孔28，该球冠形夹具8上还辐射状 地分布有8个线槽27;
参见图7，所述的楔形块9是两端面为直角三角形的三棱柱体结构， 其侧面由直角面30和直角面31和斜面10构成，所述的直角面30和直 角面31上分别有螺孔32和螺孔33;所述的楔形块9通过螺钉穿过球冠 形夹具8上的任一线槽27拧入该楔形块9任一直角面上的螺孔而固定， 该楔形块9的斜面10用于粘贴待镀基片；
所述的套筒11的扩展端面有四个中心对称的分布的通孔23、 24、 25、 26与所述的球冠形夹具8的四个通孔28相对应，用于套筒11与球 冠形夹具8的连接；所述的套筒11的侧面还有螺孔21、 22，所述的套 筒11穿过所述的安装架6中央线槽19套住步进电机12的转轴并通过螺孔21、 22固定；所述的步进电机12通过真空室内的信号接口与室外的
步进电机驱动器13连接，该步进电机驱动器13与所述的计算机14相连。 所述的电子枪蒸发镀膜机内的蒸发源1位于所述的球冠形夹具8的
球心位置。
本实用新型装置的安装过程和作用如下
第一步将安装架6通过其上的通孔15和16与真空室中的夹具安 装盘3上的通孔通过螺母固定，形成安装悬臂，该安装架6上不同间距 的线槽17、 18、 20、 21用于调整步进电机12和球冠形夹具8与蒸发源 1的相对位置。
第二歩选择具有符合要求楔角的楔形块9，通过螺母将该楔形块9 固定再球冠形夹具8上的线槽27的适当位置，以保证蒸发物与基片的倾 斜角度；把玻璃基片用高温胶粘附在不同楔角的楔形块9斜面10上，形 成倾斜沉积条件。
第三步通过计算机14发出脉冲信号给步进电机驱动器13，通过 电缆传输信号，进而控制歩进电机12的转速。通过主动引入的基片倾角 和步进电机的旋转，可以用最为经济实用的方式引导雕塑薄膜的生长过 程。
所述的楔形块9是本实用新型的一大特色，参见图7。图7是本实 用新型倾斜沉积镀膜装置中楔形块实施例的立体图，所述的楔形块9是 两端面为直角三角形的三棱柱体结构，其侧面由直角面30和直角面31 和斜面10构成，本楔形块的，三角形的倾角分别为40。和50° ，直角 面30和31上有螺孔32和33，该楔形块9通过任一直角面上的螺孔与 球冠形夹具8上的任一线槽27固定，由于球冠形夹具8是以蒸发源1 为球心的球面的一部分，当选择40°角所对的直角面与铣槽固定时，此 直角面相对于较大的球形半径而言相当于一个点，因此蒸发物蒸汽流与 基片形成的倾角即为50。，反之如此类推。
所述的楔形块9有多块，该多块楔形块9的楔角具有多种角度。如 图8所示。图8是本实用新型倾斜沉积镀膜装置中具有不同楔角的楔形块实施例的立体图，也只是几种典型的楔形块举例。在此不一一列举。
综上所述，本实用新型装置通过球冠形夹具和楔形块主动引入基片 倾角， 一次可以镀制多片不同倾角的雕塑薄膜，具有结构简单，紧凑， 容易操作的特点。
权利要求1、一种用于电子枪蒸发镀膜机内镀制雕塑薄膜的倾斜沉积镀膜装置，其特征在于包括安装架(6)、球冠形夹具(8)和楔形块(9)所述的安装架(6)的一端具有一对通孔(15、16)与电子枪蒸发镀膜机的真空室内的夹具安装架(3)上的通孔相对应，用于与夹具安装架(3)固定相连，该安装架(6)沿长度方向设有中间线槽(19)和两对侧线槽(18、20、17、21)；所述的球冠形夹具(8)之顶有一中心通孔(29)，在该中心通孔(29)的四周中心对称地设有四个通孔(28)，该球冠形夹具(8)上还辐射状地分布有多个线槽(27)；所述的楔形块(9)是两端面为直角三角形的三棱柱体结构，其侧面由两直角面(30、31)和一斜面(10)构成，所述的直角面(30、31)上分别各有螺孔(32、33)；所述的楔形块(9)通过螺钉穿过球冠形夹具(8)上的任一线槽(27)与所述的楔形块(9)任一直角面上的螺孔而固定，该楔形块(9)的斜面(10)用于粘贴待镀基片；所述的球冠形夹具(8)与安装架(6)直接通过螺母(7)穿过球冠形夹具(8)的中心通孔(29)和安装架(6)的中间线槽(19)而固定。
2、 根据权利要求1所述的倾斜沉积镀膜装置，其特征在于还有套筒(11) 、歩进电机(12)、步进电机驱动器(13)和计算机(14)，所述的 套筒(11)的扩展端面有四个中心对称的分布的通孔(23、 24、 25、 26) 与所述的球冠形夹具(8)的四个通孔(28)相对应，用于套筒(11)与 球冠形夹具(8)的连接；所述的套筒(11)的侧面还有螺孔(21、 22)， 所述的套筒(11)穿过所述的安装架(6)中央线槽(19)套住步进电机(12) 的转轴并通过螺孔(21、 22)固定；所述的步进电机(12)通过 真空室内的信号接口与室外的步进电机驱动器(13)连接，该步进电机 驱动器(13)与所述的计算机(14)相连。
3、 根据权利要求2所述的倾斜沉积镀膜装置，其特征在于所述的电子枪蒸发镀膜机内的蒸发源(1)位于所述的球冠形夹具(8)的球心位置。
4、根据权利要求2所述的倾斜沉积镀膜装置，其特征在于所述的楔形块(9)有多块，该多块楔形块(9)的楔角具有多种角度。
专利摘要一种用于电子枪蒸发镀膜机内镀制雕塑薄膜的倾斜沉积镀膜装置，包括安装架、球冠形夹具和楔形块，还有套筒、步进电机、步进电机驱动器和计算机，该安装架将该装置安装在镀膜机的真空室内；该楔形块根据倾斜角度进行设计；该可拆卸套筒用于连接步进电机和球冠形夹具；该步进电机用于控制球冠形夹具的匀速转动；步进电机通过电缆与驱动器相连，驱动器通过电缆与计算机相连，计算机通过已有程序控制夹具的转速。本实用新型主动引入基片倾角，一次可以镀制多片不同倾角的雕塑薄膜，具有结构简单，紧凑，容易操作的特点。
文档编号G02B1/10GK201141921SQ20082005456
公开日2008年10月29日 申请日期2008年1月9日 优先权日2008年1月9日
发明者肖秀娣, 董国平, 贺洪波, 邵建达, 齐红基 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所