CN109306462A - 一种适用于磁控溅射仪的圆棒试样高通量镀膜夹持装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于磁控溅射仪的圆棒试样高通量镀膜夹持装置，包括试样台固定装置和圆棒试样夹持装置。试样台固定装置由固定板与螺钉等部件组成；圆棒试样夹持装置由电机与螺纹套筒等部件组成。本发明结构设计巧妙，使用方便，能够同时自动给多根圆棒试样镀膜。在磁控溅射仪内应用本装置同时给多根圆棒试样镀膜，操作简单，自动性高，稳定性强，膜的厚度也比较均匀，且与基体有着良好的结合力。
Description
技术领域
本发明属于圆棒试样镀膜领域，具体涉及一种适用于磁控溅射仪的圆棒试样高通量镀膜夹持装置。
背景技术
目前，各式各样的具有优秀力学性能的薄膜在石油、化工、制药等生产领域具有广泛的应用前景。在实验室制备薄膜并进行力学性能测试之前，薄膜需要先镀在合适的基体上。磁控溅射仪是一种十分先进且技术成熟的镀膜仪器，适用于制备金属、无机物甚至高分子薄膜。已经广泛应用在金属强化膜、半导体太阳能薄膜、磁性器件薄膜甚至陶瓷薄膜等领域。通过磁控溅射镀膜，成膜速度快，薄膜质量高，膜-基结合力强，薄膜成分、结构均匀。但是磁控溅射仪自带的系统一般只适用于具有平面的板块状基体试样镀膜，对于曲面的圆棒试样并不适用，由于存在阴影效应，镀上的膜将会厚度不均匀，这会对后续的力学性能试验造成很严重的影响。而圆棒状试样凭借其自身的优点被广泛的应用于高温蠕变试验、蠕变疲劳试验等一些力学性能试验中，而板块状试样并不适用于这些试验。另外，为了确保数据的有效性，在同一实验条件下，蠕变试验与蠕变疲劳试验需要准备多根镀好膜的圆棒试样。因此，如何开发一种适用于磁控溅射仪的圆棒试样夹持装置，能够使得磁控溅射仪均匀的给多根圆棒试样同时镀膜已经成为影响具有优秀力学性能的薄膜研发领域的关键性难题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于磁控溅射仪的自动式圆棒试样镀膜装置，以使得磁控溅射仪可以给带有曲面的圆棒试样进行镀膜。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
一种适用于磁控溅射仪的圆棒试样高通量镀膜夹持装置，包括试样台固定装置和圆棒试样夹持装置；所述圆棒试样夹持装置通过试样台固定装置固定连接在磁控溅射仪试样台的下部；所述圆棒试样夹持装置包括第二电机、第二传动杆、第一传动轮和第二传动轮；所述第二传动杆的一端与第二电机的输出轴固定连接；所述第二传动杆上设有第一传动轮和第二传动轮；所述第一传动轮与第二传动轮之间至少设有两个旋转夹持组件。
所述的一种适用于磁控溅射仪的圆棒试样高通量镀膜夹持装置，所述试样台固定装置包括第一螺母、第一固定板、第一螺钉、第二固定板、第二螺钉、第三固定板、第二螺母和第一连杆；所述第一固定板的一端与第二固定板通过第一螺钉和第一螺母的螺纹连接固定于磁控溅射仪试样台上；所述第一固定板的另一端与第三固定板通过第二螺钉与第二螺母的螺纹连接固定于磁控溅射仪试样台上；所述第二电机通过第一连杆与第一固定板固定连接。
所述的一种适用于磁控溅射仪的圆棒试样高通量镀膜夹持装置，所述旋转夹持组件包括固定座和电机；所述固定座一端固定连接在第一传动轮上，另一端活动连接有螺纹套筒；所述电机一端固定连接在第二传动轮上，另一端固定连接有螺纹套筒。
所述的一种适用于磁控溅射仪的圆棒试样高通量镀膜夹持装置，所述第一传动轮与第二传动轮之间均匀分布设置有四个旋转夹持组件。
所述的一种适用于磁控溅射仪的圆棒试样高通量镀膜夹持装置，所述圆棒试样夹持装置包括第一螺纹套筒、第一固定座、第二固定座、第二螺纹套筒、第三螺纹套筒、第三电机、第四螺纹套筒、第四电机、第五电机、第六电机、第五螺纹套筒、第六螺纹套筒、第七螺纹套筒、第三固定座、第八螺纹套筒和第四固定座；所述第一传动轮上均匀分布设置有第一固定座、第二固定座、第三固定座与第四固定座；所述第一固定座、第二固定座、第三固定座和第四固定座分别与第一螺纹套筒、第二螺纹套筒、第七螺纹套筒和第八螺纹套筒活动连接；所述第二传动轮上均匀分布设置有第三电机、第四电机、第五电机和第六电机；所述第三电机、第四电机、第五电机和第六电机的输出轴分别与第三螺纹套筒、第四螺纹套筒、第五螺纹套筒和第六螺纹套筒固定连接。
所述的一种适用于磁控溅射仪的自动式圆棒试样镀膜装置，其特征在于，所述固定座上的螺纹套筒与所述电机上的螺纹套筒的开口相互对应，并与两端绞有螺纹的圆棒试样相互配合。
所述的一种适用于磁控溅射仪的自动式圆棒试样镀膜装置，其特征在于，所述第一固定板的上表面与磁控溅射仪试样台的下表面紧密贴合。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明设计巧妙，结构合理，自动化程度高，可以同时给多根圆棒试样进行镀膜。在磁控溅射仪中应用本装置给圆棒试样镀膜，可以保证薄膜的厚度在圆棒试样曲面上的均匀性，同时也能保证了测量的薄膜与圆棒试样具有良好的结合力，同时给多根圆棒试样镀膜还能显著提高试样制备的效率，对非晶薄膜的研究领域具有重要的意义。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为圆棒试样夹持装置的结构示意图；
图中：1-圆棒试样夹持装置，2-第一螺母，3-第一固定板，4-第一螺钉，5-第二固定板，6-磁控溅射仪试样台，7-磁控溅射仪密封法兰，8-磁控溅射仪密封盖，9-第一电机，10-第一传动杆，11-第二螺钉，12-第三固定板，13-第二螺母，14-第一连杆，15-第二电机，16-第一靶材溅射装置，17-第一靶材，18-第二靶材，19-第二靶材溅射装置，20-磁控溅射仪腔体，21-第二传动杆，22-第一传动轮，23-第一螺纹套筒，24-第一固定座，25-第二固定座，26-第二螺纹套筒，27-第一圆棒试样，28-第三螺纹套筒，29-第三电机，30-第二传动轮，31-第二圆棒试样，32-第四螺纹套筒，33-第四电机，34-第五电机，35-第六电机，36-第五螺纹套筒，37-第六螺纹套筒，38-第三圆棒试样，39-第四圆棒试样，40-第七螺纹套筒，41-第三固定座，42-第八螺纹套筒，43-第四固定座。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的描述：
如图1和图2所示，本发明的一种适用于磁控溅射仪的圆棒试样高通量镀膜装置，包括试样台固定装置与圆棒试样夹持装置。
试样台固定装置包括第一螺母2、第一固定板3、第一螺钉4、第二固定板5、第二螺钉11、第三固定板12、第二螺母13和第一连杆14。第一固定板3的一端与第二固定板5通过第一螺钉4和第一螺母2的螺纹连接固定于磁控溅射仪试样台6上；第一固定板3的另一端与第三固定板12通过第二螺钉11与第二螺母13的螺纹连接固定于磁控溅射仪试样台7上；第一固定板3下表面设置有第一连杆14，第一连杆14下端与第二电机15固定连接。
圆棒试样夹持装置包括第二电机15、第二传动杆21、第一传动轮22、第一螺纹套筒23、第一固定座24、第二固定座25、第二螺纹套筒26、第三螺纹套筒28、第三电机29、第二传动轮30、第四螺纹套筒32、第四电机33、第五电机34、第六电机35、第五螺纹套筒36、第六螺纹套筒37、第七螺纹套筒40、第三固定座41、第八螺纹套筒42和第四固定座43。第二传动杆25的一端与第二电机15的输出轴固定连接，第二传动杆25分别与第一传动轮22、第二传动轮30固定连接。第一传动轮22上均匀分布设置有第一固定座24、第二固定座25、第三固定座41与第四固定座43，第一固定座24、第二固定座25、第三固定座41与第四固定座43分别与第一螺纹套筒23、第二螺纹套筒26、第七螺纹套筒40和第八螺纹套筒42活动连接。第二传动轮30上均匀分布设置有第三电机29、第四电机33、第五电机34和第六电机35，第三电机29、第四电机33、第五电机34和第六电机35的输出轴分别与第三螺纹套筒28、第四螺纹套筒32、第五螺纹套筒36和第六螺纹套筒37固定连接。第一圆棒试样27的一端与第一螺纹套筒23螺纹连接，其另一端与第三螺纹套28螺纹连接；第二圆棒试样31的一端与第二螺纹套筒26螺纹连接，其另一端与第四螺纹套32螺纹连接；第三圆棒试样38的一端与第七螺纹套筒40螺纹连接，其另一端与第五螺纹套36螺纹连接；第四圆棒试样39的一端与第八螺纹套筒42螺纹连接，其另一端与第六螺纹套37螺纹连接。
本发明的一种适用于磁控溅射仪的圆棒试样高通量镀膜装置的使用说明：首先打开磁控溅射仪密封盖8以及磁控溅射仪密封法兰7，将第一圆棒试样27的两端分别与第一螺纹套筒23、第三螺纹套28螺纹连接；同时将第二圆棒试样31的两端分别与第二螺纹套筒26、第四螺纹套32螺纹连接；同时将第三圆棒试样38的一端与第七螺纹套筒40螺纹连接，其另一端与第五螺纹套36螺纹连接；同时将第四圆棒试样39的两端分别与第八螺纹套筒42、第六螺纹套37螺纹连接。然后将第一固定板3的一端与第二固定板5通过第一螺钉4和第一螺母2的螺纹连接固定于磁控溅射仪试样台6上；同时将第一固定板3的另一端与第三固定板12通过第二螺钉11与第二螺母13的螺纹连接固定于磁控溅射仪试样台6上，并保证第一固定板3的上表面与磁控溅射仪试样台6的下端面紧密贴合。之后，将第一靶材17与第二靶材18分别放置于第一靶材溅射装置16与第二靶材溅射装置19的凹槽处。随后，打开第二电机15的开关，第一电机15的转动轴带动第一传动轮22与第二传动轮30转动，从而带动四根圆棒试样绕着着第二传动杆30匀速转动。之后，分别打开第三电机29、第四电机33、第五电机34和第六电机35的开关，使得四根圆棒试样分别绕着第三电机29、第四电机33、第五电机34、第六电机35的传动轴匀速转动。最后盖上磁控溅射仪密封法兰7与磁控溅射仪密封盖8，通过磁控溅射仪的外部控制系统和抽真空装置进行抽真空操作。随后打开第一电机9，第一电机9的转动轴带动第一传动杆10转动，从而带动磁控溅射仪试样台6绕着第一电机9的转动轴匀速转动。最后通过磁控溅射仪的控制系统，控制第一靶材溅射装置16与第二靶材溅射装置19对四根圆棒试样的等直径段进行镀膜。
镀膜结束后，关闭第一电机9，打开磁控溅射仪密封盖8与磁控溅射仪密封法兰7，将第一螺母2与第二螺母13拧开，取下试样台固定装置，最后将四根圆棒试样从圆棒试样夹持装置1取下。镀膜完的四根圆棒试样具备基本相同的薄膜力学性能，基本相同的厚度，基本相同的薄膜与基体结合力，即可以进行蠕变试验、蠕变疲劳试样等力学性能试验。
Claims (7)
1.一种适用于磁控溅射仪的圆棒试样高通量镀膜夹持装置，其特征在于，包括试样台固定装置和圆棒试样夹持装置；所述圆棒试样夹持装置通过试样台固定装置固定连接在磁控溅射仪试样台（6）的下部；所述圆棒试样夹持装置包括第二电机（15）、第二传动杆（21）、第一传动轮（22）和第二传动轮（30）；所述第二传动杆（25）的一端与第二电机（15）的输出轴固定连接；所述第二传动杆（25）上设有第一传动轮（22）和第二传动轮（30）；所述第一传动轮（22）与第二传动轮（30）之间至少设有两个旋转夹持组件。
2.根据权利要求1所述的一种适用于磁控溅射仪的圆棒试样高通量镀膜夹持装置，其特征在于，所述试样台固定装置包括第一螺母（2）、第一固定板（3）、第一螺钉（4）、第二固定板（5）、第二螺钉（11）、第三固定板（12）、第二螺母（13）和第一连杆（14）；所述第一固定板（3）的一端与第二固定板（5）通过第一螺钉（4）和第一螺母（2）的螺纹连接固定于磁控溅射仪试样台（6）上；所述第一固定板（3）的另一端与第三固定板（12）通过第二螺钉（11）与第二螺母（13）的螺纹连接固定于磁控溅射仪试样台（6）上；所述第二电机（15）通过第一连杆（14）与第一固定板（3）固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种适用于磁控溅射仪的圆棒试样高通量镀膜夹持装置，其特征在于，所述旋转夹持组件包括固定座和电机；所述固定座一端固定连接在第一传动轮（22）上，另一端活动连接有螺纹套筒；所述电机一端固定连接在第二传动轮（30）上，另一端固定连接有螺纹套筒。
4.根据权利要求3所述的一种适用于磁控溅射仪的圆棒试样高通量镀膜夹持装置，其特征在于，所述第一传动轮（22）与第二传动轮（30）之间均匀分布设置有四个旋转夹持组件。
5.根据权利要求4所述的一种适用于磁控溅射仪的圆棒试样高通量镀膜夹持装置，其特征在于，所述圆棒试样夹持装置包括第一螺纹套筒（23）、第一固定座（24）、第二固定座（25）、第二螺纹套筒（26）、第三螺纹套筒（28）、第三电机（29）、第四螺纹套筒（32）、第四电机（33）、第五电机（34）、第六电机（35）、第五螺纹套筒（36）、第六螺纹套筒（37）、第七螺纹套筒（40）、第三固定座（41）、第八螺纹套筒（42）和第四固定座（43）；所述第一传动轮（22）上均匀分布设置有第一固定座（24）、第二固定座（25）、第三固定座（41）与第四固定座（43）；所述第一固定座（24）、第二固定座（25）、第三固定座（41）和第四固定座（43）分别与第一螺纹套筒（23）、第二螺纹套筒（26）、第七螺纹套筒（40）和第八螺纹套筒（42）活动连接；所述第二传动轮（30）上均匀分布设置有第三电机（29）、第四电机（33）、第五电机（34）和第六电机（35）；所述第三电机（29）、第四电机（33）、第五电机（34）和第六电机（35）的输出轴分别与第三螺纹套筒（28）、第四螺纹套筒（32）、第五螺纹套筒（36）和第六螺纹套筒（37）固定连接。
6.根据权利要求3所述的一种适用于磁控溅射仪的自动式圆棒试样镀膜装置，其特征在于，所述固定座上的螺纹套筒与所述电机上的螺纹套筒的开口相互对应，并与两端绞有螺纹的圆棒试样相互配合。
7.根据权利要求2所述的一种适用于磁控溅射仪的自动式圆棒试样镀膜装置，其特征在于，所述第一固定板（3）的上表面与磁控溅射仪试样台（6）的下表面紧密贴合。
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