CN103451603B - 一种柱形体侧柱面镀膜装置及真空镀膜设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柱形体侧柱面镀膜装置及真空镀膜设备，该柱形体侧柱面镀膜装置包括组合架、用于把组合架安装在真空镀膜设备上的固定支撑轴、用于与真空镀膜设备的水平旋转机构连接的衔接件、传动轴、转动轴和用于将水平旋转机构的水平旋转转换成转动轴的自转的换向单元；传动轴的第一端通过衔接件与水平旋转机构连接；传动轴的第二端通过换向单元与转动轴连接转；转动轴安装在组合架上且其内部可用于放柱形体样品；转动轴的侧柱面上的开口与需要镀膜的部分对应设置。本发明通过换向单元将水平旋转机构的水平旋转转换成转动轴的自转，使得柱形体侧柱面镀膜旋转更加稳定，保证了同一横截面薄膜的均匀性。

Description

一种柱形体侧柱面镀膜装置及真空镀膜设备

技术领域

本发明涉及真空镀膜技术，特别涉及一种柱形体侧柱面镀膜装置及真空镀膜设备。

背景技术

真空镀膜设备能在平面型器件的表面沉积各种功能薄膜，以实现所需的功能。例如，一些光学器件的光学表面通常需要沉积一层或多层薄膜，使得光线经过该表面的反射或透射光特性发生变化。此外，许多机械加工所采用的刀具表面也需要沉积一层致密的、结合牢固的超硬膜层来延长使用寿命以提高切削效率等。

近年来，在光纤传感领域，由于光纤表面等离子体共振(SPR)传感器具有结构紧凑、灵敏度高、可实时监测、易于实现特异性检测，而且不需要标记样品，特别是通过光纤弯曲可以实现原位在线检测等优点，成为越来越受到人们关注的折射率和生物、化学分子传感器。光纤SPR传感器需要在传感裸光纤的侧柱面上沉积纳米级的金属薄膜来作为传感工作区。

然而，采用现有的真空镀膜设备对柱形体器件的侧柱面，例如光纤的侧柱面上镀一层薄膜时，通常需要进行多次镀膜来完成侧柱面的完整镀膜。例如，欲在一个三角柱的三个侧面沉积一层薄膜，则需要通过分别将每一侧面与镀膜机工作台台面平行放置的方式，进行三次镀膜，导致镀膜效率较低；而对于圆柱体侧柱面的镀膜就更难把握了，且不能保证膜层的均匀性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种可提高柱形体器件的侧柱面镀膜效率及质量的柱形体侧柱面镀膜装置。本发明还提供一种采用该柱形体侧柱面镀膜装置的真空镀膜设备。

本发明是这样实现的，提供一种柱形体侧柱面镀膜装置，包括组合架、用于把所述组合架安装在真空镀膜设备上的固定支撑轴、用于与所述真空镀膜设备的水平旋转机构连接的衔接件、传动轴、转动轴和用于将所述水平旋转机构的水平旋转转换成所述转动轴的自转的换向单元；所述传动轴的第一端通过所述衔接件与所述水平旋转机构连接；所述传动轴的第二端通过所述换向单元与所述转动轴连接转；所述转动轴安装在所述组合架上；所述转动轴的内部为用于放柱形体样品的空腔结构；所述转动轴的一端形成有开口；所述开口与所述柱形体样品上需要镀膜的部分对应设置。

进一步地，所述组合架包括本体和延伸臂；所述延伸臂设置在所述本体上；所述固定支撑轴与所述本体连接；所述转动轴安装在所述延伸臂上。

进一步地，所述转动轴通过轴承转动地安装在所述延伸臂中。

进一步地，两个所述延伸臂间隔地设置在所述本体上；所述转动轴的两端分别转动地安装在两个所述延伸臂中；所述换向单元包括第一传动件和第二传动件；所述第一传动件安装在所述传动轴的所述第二端；所述第二传动件设置在所述转动轴上并与所述第一传动件啮合；所述第一传动件和所述第二传动件为相互配合的圆锥齿轮传动、螺旋齿轮传动或蜗轮蜗杆传动。

进一步地，多个所述转动轴相互平行且间隔地设置在两个所述延伸臂之间，而且相邻的所述转动轴之间通过齿轮传动连接。

进一步地，所述换向单元包括换向弹簧；所述换向弹簧将所述传动轴的所述第二端与所述转动轴的一端连接。

进一步地，所述换向弹簧为弯曲弹簧；通过弯折所述弯曲弹簧来调节所述弯曲弹簧的弯曲角度，从而调节所述转动轴的轴线与水平面之间的夹角。

进一步地，所述组合架包括本体和延伸臂；所述延伸臂设置在所述本体上并呈弧形；所述固定支撑轴与所述本体连接；所述转动轴安装在所述延伸臂上。

本发明还提供一种真空镀膜设备，包括水平旋转机构及上述的柱形体侧柱面镀膜装置；所述柱形体侧柱面镀膜装置的衔接件与所述水平旋转机构连接。

进一步地，所述真空镀膜设备还包括顶盖或隔热板；所述柱形体侧柱面镀膜装置的固定支撑轴的一端与所述组合架连接，另一端与所述顶盖或隔热板连接。

本发明一实施例中的柱形体侧柱面镀膜装置及真空镀膜设备通过换向单元将水平旋转机构的水平旋转转换成转动轴的自转，且转动轴的内部可用于放柱形体样品，使得柱形体侧柱面镀膜旋转更加稳定，保证了同一横截面薄膜的均匀性。

附图说明

图1为本发明一实施例中柱形体侧柱面镀膜装置的结构示意图。

图2为本发明另一实施例中柱形体侧柱面镀膜装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1所示为本发明一实施例中柱形体侧柱面镀膜装置100的结构示意图。柱形体侧柱面镀膜装置100可用于内部自带旋转机构220的现有真空镀膜设备中，从而形成能够可提高柱形体器件的侧柱面镀膜效率及质量的新的真空镀膜设备。如图1所示，柱形体侧柱面镀膜装置100包括固定支撑轴110、组合架120、传动轴130、衔接件140、换向单元150、转动轴160和蒸发源180。

其中，固定支撑轴110可用于将组合架120固定于真空镀膜设备的顶盖或隔热板210上，并起到一定的承托支撑作用。在图1所示的实施例中，固定支撑轴110将组合架120悬挂在顶盖或隔热板210的下方。

组合架120可用于安装传动轴130等其他部件。在图1所示的实施例中，组合架120大致呈倒“U”，包括本体121和延伸臂123。本体121大致呈平板状。固定支撑轴110的一端与本体121连接，另一端与顶盖或隔热板210连接，即可将组合架120悬挂在顶盖或隔热板210的下方(当柱形体侧柱面镀膜装置100处于图1所示的位置时)。两个延伸臂123大致垂直地设置在本体121的两端，用于安装传动轴130。

传动轴130的第一端如顶端(当柱形体侧柱面镀膜装置100处于图1所示位置时)可通过衔接件140与现有真空镀膜设备中的水平旋转机构220连接；传动轴130的第二端如底端(当柱形体侧柱面镀膜装置100处于图1所示位置时)可穿过本体121后与换向单元150连接。

衔接件140可用于与现有的真空镀膜设备中的水平旋转机构220连接，从而可将现有的真空镀膜设备的主动转动作为动力源驱动传动轴130自传。在一实施例中，衔接件140被设计为可更换式的；而且，可根据具体真空镀膜设备中水平旋转机构220的情况，设计出相应的衔接件140。这样，当本发明的柱形体侧柱面镀膜装置100在不同的现有真空镀膜设备中使用时，只需更换衔接件140，极大地提升了本发明的通用性。

换向单元150可用于将水平旋转机构220的水平旋转改变成转动轴160的自转即竖直转动。在图1所示的实施例中，换向单元150包括第一传动件151和第二传动件153。第一传动件151和第二传动件153可以为相互配合的圆锥齿轮传动、螺旋齿轮传动、蜗轮蜗杆传动等。其中，第一传动件151安装在传动轴130的第二端且位于本体121的下方；第二传动件153设置在转动轴160上并与第一传动件151啮合。通过调整第一传动件151和第二传动件153的参数如传动比等，可以根据实际生产需要调节转动轴160的转速，从而使得薄膜沉积更均匀，镀膜效果更佳。

转动轴160可通过轴承162等安装在组合架120上，以减小转动轴160与组合架120之间的摩擦。在图1所示的实施例中，转动轴160大致水平设置，且大致垂直于传动轴130，可起到换向作用。转动轴160的两端通过轴承162等分别转动地安装在两个延伸臂123中。此外，转动轴160的内部为空腔结构，可用于夹放细长脆弱的柱形体样品如光纤300等。这样，柱形体样品如光纤300等位于转动轴160中并可被转动轴160保护。另外，转动轴160的一端形成有开口163。开口163与柱形体样品上需要镀膜的部分对应设置，以便于对位于转动轴160中的柱形体样品如光纤300上需要镀膜的裸光纤部分310露出而便于进行镀膜处理。开口163可与转动轴160内部的空腔连通。在一实施例中，如图1所示，光纤300上需要镀膜的裸光纤部分310的整个柱面可通过开口163露出来。在实际使用过程中，可根据具体真空镀膜设备的真空腔的尺寸大小来更换相应长度的转动轴160。此外，在其他实施例中，多个转动轴160可相互平行且间隔地设置在两个延伸臂123之间，而且相邻的转动轴160之间可通过齿轮传动连接。这样，可实现多个柱形体样品的同时镀膜，有利于提高镀膜效率。

蒸发源180可经过处理，使得膜材的沉积速率均匀分布。

上述为本发明一实施例中柱形体侧柱面镀膜装置100的具体结构，下面简述其使用方法。

使用过程中，蒸发源180将膜材加热或使膜材被轰击，使膜材汽化；同时，现有真空设备中的旋转机构220转动，并通过衔接件140带动传动轴130围绕其轴线转动。传动轴130的转动进一步带动第一传动件151转动；与此同时，与第一传动件151啮合的第二传动件153也将自传。第二传动件153的转动进一步驱动转动轴160自传。这样，位于转动轴160内部的柱形体样品如光纤300等可以随着转动轴160一同转动。由于光纤300上需要镀膜的裸光纤部分310从转动轴160中露出，因此，汽化的膜材将沉积在光纤300上需要镀膜的裸光纤部分310上，从而可以方便、快速地对各种形状的柱体如圆柱体、三角柱或六角柱等的侧柱面进行镀膜，且形成的膜层厚度均匀。

图2所示为本发明另一实施例中柱形体侧柱面镀膜装置100a的结构示意图。柱形体侧柱面镀膜装置100a与柱形体侧柱面镀膜装置100结构相似，两者之间的主要区别在于：柱形体侧柱面镀膜装置100a的换向单元150a采用换向弹簧、转动轴160与换向单元150a的连接方式以及组合架120a中延伸臂123a的形状。

在图2所示的实施例中，换向单元150a采用换向弹簧如弯曲弹簧将传动轴130与转动轴160a连接。当传动轴130转动时，传动轴130可通过换向弹簧驱动转动轴160a围绕其轴线自传。此外，可通过弯折换向单元150a的弯曲弹簧来调节弯曲弹簧的弯曲角度，从而可以根据具体真空镀膜设备的内部环境调节转动轴160a的轴线与水平面之间的夹角。为了便于调节转动轴160a的轴线与水平面之间的夹角，可将组合架120a中延伸臂123a设计成向外凸起的弧形。这样，当传动轴130通过换向单元150a带动转动轴160a转动时，可实现转动轴160a的轴线与水平面成一定夹角的转动，使得薄膜沉积的轴向不均匀性得到补偿，进一步提高薄膜均匀性。

相对于图1中所示的柱形体侧柱面镀膜装置100，柱形体侧柱面镀膜装置100a可适用于普通的蒸发源180a。由于普通的蒸发源180a蒸发逸出的膜材蒸汽分子具有气体分子运动的无规则性，所以从蒸发源180a出发的金属分子在各个方向运动的机会大致均等，即从蒸发源180a逸出的膜材分子在0～180度范围内大致按半球面的状态进行发射的；由于光纤300呈线状，因此，蒸发源180a易导致膜层在光纤300上中心沉积速率高而周边低，从而导致膜层在光纤300表面上轴向不均匀。本发明通过转动轴160a的轴线与水平面成一定夹角的转动，可减轻或避免蒸发源180a所导致的中心沉积速率高而周边低的现象，可使得薄膜沉积的轴向不均匀性得到补偿，进一步提高薄膜均匀性；因此，柱形体侧柱面镀膜装置100a可适用于普通的蒸发源180a。

如上所述，本发明一实施例中的柱形体侧柱面镀膜装置通过换向单元以齿轮传动、蜗轮蜗杆传动或弹簧传动等方式将水平旋转机构的水平旋转转换成转动轴的自转，且转动轴的内部可用于放柱形体样品，使得柱形体侧柱面镀膜旋转更加稳定，保证了同一横截面薄膜的均匀性。另外，在弹簧传动方式中，转动轴的轴线与水平面之间的夹角可调，使得薄膜沉积的轴向不均匀性得到补偿，进一步提高薄膜均匀性。衔接件和转动轴的可更换设计，使得本发明的柱形体侧柱面镀膜装置可适用于各种真空镀膜设备，提高了其通用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柱形体侧柱面镀膜装置，其特征在于，所述柱形体侧柱面镀膜装置包括组合架、用于把所述组合架安装在真空镀膜设备上的固定支撑轴、用于与所述真空镀膜设备的水平旋转机构连接的衔接件、传动轴、转动轴和用于将所述水平旋转机构的水平旋转转换成所述转动轴的自转的换向单元；

所述传动轴的第一端通过所述衔接件与所述水平旋转机构连接；所述传动轴的第二端通过所述换向单元与所述转动轴连接转；

所述转动轴安装在所述组合架上；所述转动轴的内部为用于放柱形体样品的空腔结构；所述转动轴的一端形成有开口；所述开口与所述柱形体样品上需要镀膜的部分对应设置。

2.根据权利要求1所述的柱形体侧柱面镀膜装置，其特征在于，所述组合架包括本体和延伸臂；所述延伸臂设置在所述本体上；所述固定支撑轴与所述本体连接；所述转动轴安装在所述延伸臂上。

3.根据权利要求2所述的柱形体侧柱面镀膜装置，其特征在于，所述转动轴通过轴承转动地安装在所述延伸臂中。

4.根据权利要求2所述的柱形体侧柱面镀膜装置，其特征在于，两个所述延伸臂间隔地设置在所述本体上；所述转动轴的两端分别转动地安装在两个所述延伸臂中；所述换向单元包括第一传动件和第二传动件；所述第一传动件安装在所述传动轴的所述第二端；所述第二传动件设置在所述转动轴上并与所述第一传动件啮合；所述第一传动件和所述第二传动件为相互配合的圆锥齿轮传动、螺旋齿轮传动或蜗轮蜗杆传动。

5.根据权利要求4所述的柱形体侧柱面镀膜装置，其特征在于，多个所述转动轴相互平行且间隔地设置在两个所述延伸臂之间，而且相邻的所述转动轴之间通过齿轮传动连接。

6.根据权利要求2所述的柱形体侧柱面镀膜装置，其特征在于，所述换向单元包括换向弹簧；所述换向弹簧将所述传动轴的所述第二端与所述转动轴的一端连接。

7.根据权利要求6所述的柱形体侧柱面镀膜装置，其特征在于，所述换向弹簧为弯曲弹簧；通过弯折所述弯曲弹簧来调节所述弯曲弹簧的弯曲角度，从而调节所述转动轴的轴线与水平面之间的夹角。

8.根据权利要求7所述的柱形体侧柱面镀膜装置，其特征在于，所述组合架包括本体和延伸臂；所述延伸臂设置在所述本体上并呈弧形；所述固定支撑轴与所述本体连接；所述转动轴安装在所述延伸臂上。

9.一种真空镀膜设备，包括水平旋转机构；其特征在于，所述真空镀膜设备还包括如权利要求1至8中任何一项所述的柱形体侧柱面镀膜装置；所述柱形体侧柱面镀膜装置的衔接件与所述水平旋转机构连接。

10.根据权利要求9所述的真空镀膜设备，其特征在于，所述真空镀膜设备还包括顶盖或隔热板；所述柱形体侧柱面镀膜装置的固定支撑轴的一端与所述组合架连接，另一端与所述顶盖或隔热板连接。