CN104451581B - 磁控溅射镀膜真空箱体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁控溅射镀膜真空箱体，属于薄膜制备设备技术领域。解决了现有技术中磁控溅射镀膜真空箱体结构固定、耗费人力大，对体积限制性强，对于大口径SiC表面改性的局限性大的技术问题。该真空箱体，包括箱盖、上箱体、下箱体、液压支撑机构和滑板；上箱体和下箱体的侧壁上设有多个法兰口和多个冷却水管，箱盖的上表面、上箱体的侧壁和下箱体的侧壁上均设有加强筋。该真空箱体、上箱体和下箱体均可分别拆卸，下箱体可单独或者同上箱体共同随滑板移动，箱盖可以单独也可以同上箱体共同升降，利于借助吊装机械设备对磁控溅射设备进行安装、清洁及维护保养，操作方便，降低人力耗费。

Description

磁控溅射镀膜真空箱体
技术领域
本发明涉及一种磁控溅射镀膜真空箱体，属于薄膜制备设备技术领域。
背景技术
大型望远镜通常采用反射式结构，其口径越大、焦距越长，系统的分辨率也就越高。望远镜的主镜决定了光学系统的口径，早期一般采用球面反射镜。随着光学加工技术的飞速发展，离轴非球面光学系统的出现，使其同时具备了大视场和高分辨率的光学性能。绝大多数的大型望远镜系统设计要求重量轻、硬度高以及高性能的光学特性。SiC因其具有热膨胀系数低、热导率高、比刚度大、密度小以及很好的抗辐射性和抗热振性等优异的物理及机械性能成为大口径反射镜基底的首选材料之一。空间大口径反射镜通常采用的是RB-SiC陶瓷材料。反应烧结碳化硅在制备时需要将单质Si材料渗入到SiC材料当中，这就导致RB-SiC中存在Si和SiC两种成分。由于两种材料物理性质的差异，导致Si在抛光过程中去除速率较快而SiC则较慢，因而在两相成分交界之处形成微台阶。SiC表面存在的这种凹凸不平导致其直接抛光后获得的光学表面质量并不是很高，无法满足高精度空间光学系统的要求。这就需要对RB-SiC表面进行改性，然后才能进行高反射膜的镀制。
目前常用的SiC表面改性方法主要有化学气相沉积法、电子束蒸发法和磁控溅射法。其中，磁控溅射法镀膜技术是利用荷能粒子轰击固体表面，通过动量交换使固体表面原子逸出。镀膜时溅射粒子的平均能量可达几个eV，而蒸镀法蒸发的粒子平均动能只有零点几eV，因此磁控溅射法常用于制备高性能的薄膜材料。理论上磁控溅射源可以朝向任何方向，安装灵活、适应性强，这对重达几吨的大口径SiC反射镜基底来说有着极强的吸引力。
现有技术中，磁控溅射镀膜设备所采用的真空箱体一般是固定设置，包括箱体和箱盖，由于箱体和箱盖位置相对固定，无法自由拆分，被镀工件只能从箱体下部或侧面放入箱体中，操作复杂，耗费人力，并且由于该原因，对镀膜口径限制较大，现有技术中磁控溅射镀膜技术不能用于口径1.5m以上的SiC表面改性。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中磁控磁控溅射镀膜真空箱体结构固定、耗费人力大，对体积限制性强，导致对大口径SiC表面改性的局限性大的技术问题，提供一种磁控溅射镀膜真空箱体。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下。
磁控溅射镀膜真空箱体，包括箱盖、上箱体、下箱体、液压支撑机构和滑板；
所述下箱体为顶端开口的中空结构，侧壁上设有维修门，下箱体放置在滑板上；
所述上箱体为两端开口的中空结构，上箱体的底端开口与下箱体的顶端开口配合，且可以通过多个可拆卸挂钩固定连接；
所述箱盖由一个盖体、两根横梁和多个真空泵组成，所述盖体盖在上箱体上，盖体的边缘与上箱体的顶端开口配合，且可以通过多个可拆卸挂钩固定连接，箱盖、上箱体和下箱体形成密封腔体，所述两根横梁平行固定在盖体的上表面上，且每根横梁的两端均伸出盖体的上表面，所述多个真空泵均固定在盖体上且贯穿盖体伸入密封腔体中；
所述上箱体的侧壁和下箱体的侧壁上均设有多个法兰口和多个冷却水管，每个冷却水管的两端分别设有进水口和出水口；
所述箱盖的上表面、上箱体的侧壁和下箱体的侧壁上均设有加强筋；
所述液压支撑机构共四个，底端均固定在地面上，每两个液压支撑机构的顶端支撑一个横梁的两端。
进一步的，所述相邻的冷却水管通过软管连通。
进一步的，所述下箱体的底面上设有支撑座，下箱体通过支撑座放置在滑板上。
进一步的，所述上箱体和下箱体均为长方体结构。
进一步的，所述维修门上设有可视窗。
进一步的，所述维修门为两个，分别设置在下箱体与滑板运动方向垂直的两个面上。
进一步的，所述多个真空泵均匀分布。
进一步的，所述多个真空泵相同或不同，分别为分子泵或者离子泵。
进一步的，所述横梁两端的底面上设有与液压支撑机构的顶端配合的凹槽。
进一步的，所述一个或多个法兰口上安装法兰窗。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的磁控溅射镀膜真空箱体，真空泵安装在箱盖上，可随箱盖一起移动，箱盖、上箱体和下箱体均可分别拆卸，下箱体可单独或者与上箱体共同随滑板移动，箱盖可以单独也可以与上箱体共同升降，利于借助吊装机械设备对箱体内磁控溅射设备进行安装、清洁及维护保养，操作方便，降低人力耗费。
附图说明
图1为本发明的磁控溅射镀膜真空箱体的立体结构图；
图2为图1的主视图；
图3为图2的右视图(右视图为了清楚显示，省略了液压支撑机构)；
图4为图2的俯视图；
图中，1、箱盖，1-1、盖体，1-2，横梁，1-3、真空泵，2、上箱体，3、下箱体，3-1、维修门，3-11、可视窗，3-2、支撑座，4、液压支撑机构，5、滑板，6、可拆卸挂钩，7、加强筋，8、法兰口，9、冷却水管。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明。
如图1-4所示，磁控溅射镀膜真空箱体，包括箱盖1、上箱体2、下箱体3、液压支撑机构4和滑板5。其中，下箱体3为顶端开口的中空结构，可以为长方体结构；下箱体3的侧壁上设有对箱体内设备进行维修的维修门3-1，维修门3-1优选为两个，分别设置在下箱体3与滑板5运动方向垂直的两个面上；为便于观察，维修门3-1上可设有可视窗3-11；下箱体3的底端可以直接放置在滑板5的上表面上，也可以在下箱体3的底面上设定支撑座3-2，下箱体3通过支撑座3-2放置在滑板5的上表面上，支撑座3-2支撑上箱体3及其上的上箱体2和箱盖1。上箱体2为两端开口的中空结构，可以为长方体结构，上箱体2的底端开口与下箱体3的顶端开口配合，且配合处通过多个可拆卸挂钩6密封固定连接。箱盖1由一个盖体1-1、两根横梁1-2和多个真空泵1-3组成，盖体1-1盖在上箱体2上，盖体1-1的边缘与上箱体2的顶端开口配合，且配合处通过多个可拆卸挂钩6密封固定连接，使箱盖1、上箱体2和下箱体3形成密封腔体；两根横梁1-2平行固定在盖体1-1的上表面上，且每根横梁1-2的两端均伸出盖体1-1的上表面，用于与液压支撑系统4配合；多个真空泵1-3均固定在盖体1-1的上表面上，贯穿盖体1-1伸入密封腔体内，优选多个真空泵1-3均匀分布，多个真空泵1-3既可以是分子泵、离子泵等高真空泵，具体数量没有限制，依据箱体中所需的真空度选择。上箱体2的侧壁和下箱体3的侧壁上开有多个法兰口8，具体位置、数量和尺寸没有限制，依据具体使用确定即可，一般均匀分布；一般大口径的法兰口8既可以安装观察窗，用于观察箱体内的情况，也可以根据实际需求，用于箱体内设备管道的传输，小口径的法兰口8用于连接测量箱体内真空度的真空计。上箱体2的侧壁和下箱体3的侧壁上还设有多个冷却水管9，每个冷却水管9的两端设有进水口和出水口，可以通过进水口和出水口对相应的冷却水管9通入冷却水，以降低箱体的温度；也可以将相邻的冷却水管9用软管连通，使所有冷却水管9形成一个管道，用于冷却水的统一循环，该管道的两端留有一个进水口和一个出水口；多个冷却水管9的位置、数量和结构也没有限制，一般多个冷却水管9在上箱体2的侧壁和下箱体3的侧壁均是均匀分布。箱盖1的上表面、上箱体2的侧壁和下箱体3的侧壁上还可以设有加强筋7，用于加强箱体的牢固性；在箱体表面设置加强筋7为领域技术人员常用技术，一般采用横纵网格结构，不遮挡真空泵1-3和法兰口8，在加强筋7与冷却水管9相交的位置，可以在加强筋7上开设凹槽，以容纳冷却水管9。液压支撑机构4共四个，均为柱状可伸缩结构，四个液压支撑机构4的底端均固定在地面上，且相对于箱盖1两两对称，每对相对于液压支撑机构4对称的液压支撑机构4分别支撑一个横梁1-2的两端，即两个液压支撑机构4的顶端支撑一个横梁1-2的两端，另外两个液压支撑机构4支撑另一个横梁1-2的两端；其中，横梁1-2两端的底面上可以设有与液压支撑机构4的顶端配合的凹槽，液压支撑机构4的顶端伸入凹槽内。滑板5的滑轮可以在地面上滑动，也可以与导轨配合，沿导轨滑动。
在使用时，可以打开箱盖1和上箱体2的可拆卸挂钩6，伸长液压支撑机构4将箱盖1顶开，将磁控溅射设备及工件支撑设备放入上箱体2和下箱体3内；将磁控溅射设备需要连接的管道通过法兰口8与外界连接，缩短液压支撑机构4，锁紧箱盖1、上箱体2、下箱体3之间的可拆卸挂钩6，并在未连通管道的法兰口8上连接真空计或安装法兰窗，使箱体封闭，将多个真空泵1-3分别与前级泵连接，对箱体抽真空后，开始磁控溅射镀膜。上述过程中，液压支撑机构4、真空泵1-3和磁控溅射设备皆可以与控制系统连接，通过控制系统控制整个工作过程。
当箱体内磁控溅射设备需要清洗或者维修时，将箱盖1与上箱体2的可拆卸挂钩6打开，液压支撑机构4伸长将箱盖1顶起，滑板5带动下箱体3和上箱体2(沿导轨)滑出；也可以将箱盖1与上箱体2的可拆卸挂钩6锁紧，打开上箱体2和下箱体3的可拆卸挂钩6，液压支撑机构4伸长将箱盖1、连带上箱体2一起顶起，滑板5带动下箱体3(沿导轨)滑出。
显然，以上实施方式的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于所述技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.磁控溅射镀膜真空箱体，其特征在于，包括箱盖(1)、上箱体(2)、下箱体(3)、液压支撑机构(4)和滑板(5)；
所述下箱体(3)为顶端开口的中空结构，侧壁上设有维修门(3-1)，下箱体(3)放置在滑板(5)上；
所述上箱体(2)为两端开口的中空结构，上箱体(2)的底端开口与下箱体(3)的顶端开口配合，且可以通过多个可拆卸挂钩(6)固定连接；
所述箱盖(1)由一个盖体(1-1)、两根横梁(1-2)和多个真空泵(1-3)组成，所述盖体(1-1)盖在上箱体(2)上，盖体(1-1)的边缘与上箱体(2)的顶端开口配合，且可以通过多个可拆卸挂钩(6)固定连接，箱盖(1)、上箱体(2)和下箱体(3)形成密封腔体，所述两根横梁(1-2)平行固定在盖体(1-1)的上表面上，且每根横梁(1-2)的两端均伸出盖体(1-1)的上表面，所述多个真空泵(1-3)均固定在盖体(1-1)上且贯穿盖体(1-1)伸入密封腔体中；
所述上箱体(2)的侧壁和下箱体(3)的侧壁上均设有多个法兰口(8)和多个冷却水管(9)，每个冷却水管(9)的两端分别设有进水口和出水口；
所述箱盖(1)的上表面、上箱体(2)的侧壁和下箱体(3)的侧壁上均设有加强筋(7)；
所述液压支撑机构(4)共四个，底端均固定在地面上，每两个液压支撑机构(4)的顶端支撑一个横梁(1-2)的两端。
2.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜真空箱体，其特征在于，所述相邻的冷却水管(9)通过软管连通。
3.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜真空箱体，其特征在于，所述下箱体(3)的底面上设有支撑座(3-2)，下箱体(3)通过支撑座(3-2)放置在滑板(5)上。
4.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜真空箱体，其特征在于，所述上箱体(2)和下箱体(3)均为长方体结构。
5.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜真空箱体，其特征在于，所述维修门(3-1)上设有可视窗(3-11)。
6.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜真空箱体，其特征在于，所述维修门(3-1)为两个，分别设置在下箱体(3)与滑板(5)运动方向垂直的两个面上。
7.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜真空箱体，其特征在于，所述多个真空泵(1-3)均匀分布。
8.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜真空箱体，其特征在于，所述多个真空泵(1-3)相同或不同，分别为分子泵或者离子泵。
9.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜真空箱体，其特征在于，所述横梁(1-2)两端的底面上设有与液压支撑机构(4)的顶端配合的凹槽。
10.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜真空箱体，其特征在于，其特征在于，一个或多个法兰口(8)上安装法兰窗。
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