CN102081408B - 离子浓度监控系统 - Google Patents

Abstract

一种离子浓度监控系统，其包括镀膜腔、向镀膜腔提供混合气体的气体供应装置、电离真空管、光纤及气体流量控制器。该镀膜腔内的混合气体被放电激发为不同的离子。该电离真空管的一端与镀膜腔连通，另一端通过光纤与气体流量控制器相连。该电离真空管激发混合气体产生发射光谱，该光谱通过光纤传输至气体流量控制器。该气体流量控制器包括用于设定镀膜腔内不同离子的浓度比例值的预设模块、用于分析发射光谱以获取镀膜腔内离子的实际浓度比例值的光谱分析模块及用于比较所设定的离子浓度比例值与实际离子浓度比例值的比较控制模块。所述比较控制模块根据比较结果控制气体供应装置的供气流量以将镀膜腔内的离子浓度比例维持为设定值。

Description

离子浓度监控系统

技术领域

本发明涉及一种离子浓度监控系统。

背景技术

在进行真空溅镀时，镀膜腔内的混合气体被放电激发为不同的离子，所述离子与被镀靶材相互反应以形成镀膜材料附着在被镀物件上。因此，镀膜腔内不同离子的浓度比例将直接影响到所镀膜层的组分和镀膜的速率。所述混合气体被放电激发时会发出激发光谱，在发电激发过程中产生的不同离子的浓度分别与所述激发光谱中对应波长的光谱强度成正比。所以，通过检测混合气体被放电激发时所发出的激发光谱可得知镀膜腔内所述不同离子的实际浓度比例，从而在镀膜过程中对不同离子的浓度进行监控。

现有的真空镀膜设备通常是利用设置在镀膜腔内的光纤头将混合气体的激发光谱传输到感测器上进行分析，以得到关于镀膜腔内不同离子的浓度信息。但是，在进行镀膜时，所述镀膜腔内四处溅射的靶材物质往往会同时附着在光纤头上，从而导致光纤内的光线传输不畅，甚至造成光纤头的损坏。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种可避免溅射的靶材物质污染光纤的离子浓度监控系统。

一种离子浓度监控系统，其包括镀膜腔、给所述镀膜腔提供混合气体的气体供应装置、电离真空管、光纤及气体流量控制器。所述镀膜腔内的混合气体被放电激发为不同的离子。所述电离真空管包括输入端、输出端及位于输入端与输出端之间的真空放电腔。所述输入端与镀膜腔相连通，所述真空放电腔及输出端位于镀膜腔外。所述真空放电腔用于放电激发混合气体。所述输出端通过光纤与所述气体流量控制器相连接。所述电离真空管激发混合气体产生发射光谱，该光谱通过光纤传输至所述气体流量控制器。所述气体流量控制器包括：

预设模块，用于设定镀膜腔内不同离子的浓度比例值。

光谱分析模块，用于分析混合气体的发射光谱以获取镀膜腔内不同离子的实际浓度比例值。

比较控制模块，其与所述预设模块、光谱分析模块和气体供应装置相连，用于比较所设定的离子浓度比例值与实际离子浓度比例值，并根据比较结果控制气体供应装置的供气流量以将镀膜腔内的离子浓度比例维持为设定值。

相对于现有技术，本发明所提供的离子浓度监控系统通过设置与镀膜腔连通的电离真空管来获取镀膜腔内混合气体的发射光谱，同时将光纤设置在镀膜腔外，以避免直接在镀膜腔内设置光纤头而导致光纤头被镀膜腔内溅射的靶材物质所污染，从而延长光纤头的使用寿命并提高检测的精确度。

附图说明

图1为本发明实施方式提供的离子浓度监控系统的硬件架构图。

图2为图1的气体流量控制器的功能模块图。

主要元件符号说明

离子浓度监控系统                     1

镀膜腔                               10

圆柱形侧壁                           100

靶座                                 12

外接端                               120

靶材端                               122

基座                                 14

基材                                 140

靶材                                 15

电离真空管                           16

输入端                               160

输出端                               162

真空放电腔                           163

光纤                                 17

气体流量控制器                       18

预设模块                             180

光谱分析模块                         182

比较控制模块                         184

气体供应装置                         19

气体储存腔                           190

流量阀门                             192

混合腔                               194

通气管道                             196

具体实施方式

如图1所示，本发明实施方式所提供的离子浓度监控系统1包括镀膜腔10、靶座12、基座14、靶材15、电离真空管16、光纤17、气体流量控制器18及气体供应装置19。所述基座14设置在镀膜腔10内。所述靶座12间隔均匀地设置在所述镀膜腔10的外侧壁上。所述电离真空管16的一端与镀膜腔10连通，另一端通过光纤17与所述气体流量控制器18相连。所述气体供应装置19向所述镀膜腔10提供混合气体。

所述镀膜腔10为一圆柱形腔体，其包括一圆柱形侧壁100。所述圆柱形侧壁100于相同高度的位置处间隔均匀地设置有多个所述靶座12。所述靶座12包括靶材端122及外接端120。所述靶材端122密封于所述镀膜腔10内，所述靶材15设置在所述靶材端122上。所述外接端120露出于所述镀膜腔10外，用于连接外部电源(图未示)以提供轰击靶材15所需要的水平电场。所述水平电场的方向垂直于所述靶材15的外表面。

所述基座14为一圆环支架。所述基座14的圆心与所述镀膜腔10的轴线对正。所述基座14上对应每一个靶座12分别设置待镀膜的基材140，如电子设备的外壳、光学玻璃等。所述基材140与所述靶座12相互对应，并处于同一水平面上。

所述气体供应装置19包括气体储存腔190、流量阀门192、混合腔194及通气管道196。气体储存腔190通过流量阀门192与所述混合腔194连接。所述混合腔194通过通气管道196与镀膜腔10连通。所述气体储存腔190的数目根据需要混合的气体种类决定。每一个气体储存腔190用于存储一种纯净气体，并分别通过流量阀门192输送至所述混合腔194内。不同气体储存腔190内的气体在所述混合腔194内充分混合后通过所述通气管道196输入到所述镀膜腔10内。所述镀膜腔10内的混合气体被激发为不同的离子后在所述水平电场内加速轰击靶材15，以使所述靶材15物质向所述基座14溅射并沉积在所述基材140上。

所述电离真空管16包括输入端160、输出端162及位于输入端160与输出端162之间的真空放电腔163。所述输入端160与所述镀膜腔10相连通，以将所述镀膜腔10内的混合气体导入所述真空放电腔163内。所述真空放电腔163放电激发所述混合气体以产生发射光谱。所述输出端162通过光纤17与所述气体流量控制器18相连，以将混合气体在真空放电腔163内产生的发射光谱传输至气体流量控制器18内进行分析。在本实施方式中，所述电离真空管16为彭宁冷阴极电离真空管(Penning Gauge)。

所述气体流量控制器18用于对混合气体被放电激发所产生的发射光谱进行分析以得出混合气体中不同离子的浓度比例值，并根据预设的浓度比例值来控制镀膜腔10内混合气体的组分。如图2所示，所述气体流量控制器18包括预设模块180、光谱分析模块182及比较控制模块184。

所述预设模块180用于根据不同的镀膜条件设定镀膜腔10内所需要的不同离子的浓度比例值。所述光谱分析模块182用于分析通过光纤17传输过来的混合气体的发射光谱。因为在混合气体被放电激发为不同离子时会发射出与离子种类对应波长的光子，若某种离子在混合气体内的比例越高则发射出来的对应波长的光子也越多，发射光谱上该波长的光谱强度也越强。所以，通过分析比较发射光谱上不同波长谱线的强度关系便可得知混合气体所产生的不同离子的浓度比例值。

所述比较分析模块184分别与所述预设模块180、光谱分析模块182和流量阀门192相连，用于比较所设定的离子浓度比例值与分析所得到的实际离子浓度值，并根据比较结果发出控制流量阀门192气体流量的控制信号。例如：若某种离子的浓度比例比预设值低，则比较分析模块184向与产生该种离子的气体所对应的流量阀门192发出增加流量信号以增加混合气体内该种气体的比例。

在溅镀过程中，所述镀膜腔10内充满了四处溅射的靶材15物质，如果将所述光纤17直接伸入镀膜腔10内则会被所述靶材15物质所污染。所述电离真空管16通过输入端160与所述镀膜腔连通，以使得所述真空放电腔163内充满了与镀膜腔10内相同的混合气体。而且，所述输入端160并不与靶座12上的靶材相对，溅射出来的靶材15物质无法进入真空放电腔163，所以也不会污染到连接在真空放电腔163另一端的光纤17。此时，通过不断地激发电离真空管16内的混合气体以获取其发射光谱，并对所述发射光谱进行分析便可实时掌握镀膜腔10内不同离子的浓度比例值。既而，可以根据预设的浓度比例值调节产生对应离子的气体进气量以将镀膜腔10内的离子浓度维持为预设的浓度比例值。

本发明所提供的离子浓度监控系统1通过设置与镀膜腔10连通的电离真空管16来获取镀膜腔10内混合气体的发射光谱，同时将光纤17设置在所述镀膜腔10外，以避免直接在镀膜腔10内设置光纤17而导致光纤17被镀膜腔10内内溅射的靶材物质所污染，从而延长光纤17的使用寿命并提高检测的精确度。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种离子浓度监控系统，其包括镀膜腔及向所述镀膜腔提供混合气体的气体供应装置，所述镀膜腔内的混合气体被放电激发为不同的离子，其特征在于：所述离子浓度监控系统还包括电离真空管、光纤及气体流量控制器，所述电离真空管包括输入端、输出端及位于输入端与输出端之间的真空放电腔，所述输入端与镀膜腔相连通，所述真空放电腔及输出端位于镀膜腔外，所述真空放电腔用于放电激发混合气体，所述输出端通过光纤与所述气体流量控制器相连接，所述电离真空管激发混合气体产生发射光谱,该发射光谱通过光纤传输至所述气体流量控制器，所述气体流量控制器包括：

预设模块，用于设定镀膜腔内不同离子的浓度比例值；

光谱分析模块，用于分析混合气体的发射光谱以获取镀膜腔内不同离子的实际浓度比例值；

比较控制模块，其与所述预设模块、光谱分析模块和气体供应装置相连，用于比较所设定的离子浓度比例值与实际离子浓度比例值，并根据比较结果控制气体供应装置的供气流量以将镀膜腔内的离子浓度比例维持为设定值。

2.如权利要求1所述的离子浓度监控系统，其特征在于：所述离子浓度监控系统包括靶座、基座及靶材，所述镀膜腔包括一圆柱形侧壁，所述圆柱形侧壁于相同高度的位置处间隔均匀地设置有多个所述靶座，所述基座设置在所述镀膜腔内。

3.如权利要求2所述的离子浓度监控系统，其特征在于：所述基座为一圆环支架，所述基座的圆心与所述镀膜腔的轴线对正并与所述靶座处于相同的平面内，所述基座上对应每一靶座分别设置有待镀膜的基材。

4.如权利要求2所述的离子浓度监控系统，其特征在于：所述靶座包括靶材端及外接端，所述靶材端密封于所述镀膜腔内，所述靶材设置在所述靶材端上，所述外接端露出于所述镀膜腔外。

5.如权利要求1所述的离子浓度监控系统，其特征在于：所述气体供应装置包括气体储存腔、流量阀门、混合腔及通气管道，所述气体储存腔通过流量阀门与所述混合腔连接，所述混合腔通过通气管道与镀膜腔连通。

6.如权利要求5所述的离子浓度监控系统，其特征在于：所述气体储存腔的数目根据需要混合的气体种类决定，每一个气体储存腔用于存储一种纯净气体。

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