CN110315141B - 碳棒切削装置及具有该碳棒切削装置的镀膜仪蒸镀组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种碳棒切削装置及具有该碳棒切削装置的镀膜仪蒸镀组件。该碳棒切削装置包括：碳棒推进部、碳棒切削部、碳棒收纳部以及电力控制部。碳棒推进部包括：弹性件、具有第一通孔的固定端和具有第二通孔的活动端；弹性件的两端分别连接固定端和活动端，碳棒的输出端贯穿第一通孔和第二通孔后随活动端同步运动。碳棒切削部包括：入口限位件、刀具以及出口限位件。刀具构造为接收由碳棒推进部移动的碳棒，对该碳棒的输出端进行切削，并仅允许切削后直径在预设范围内的部分碳棒通过。如此设置，能够有效控制用于蒸镀的碳棒的输出端尖端的尺寸，使该尺寸较为均一，始终满足喷镀要求，从而为实现连续多批次喷镀操作奠定良好基础。

Description

碳棒切削装置及具有该碳棒切削装置的镀膜仪蒸镀组件

技术领域

本发明涉及矿物测试技术领域，尤其涉及一种碳棒切削装置及具有该碳棒切削装置的镀膜仪蒸镀组件。

背景技术

目前进行电子探针测试的样品大都是不导电的岩石和矿物样品，在样品分析测试前，一般需要对电子探针薄片样品进行镀膜处理，以防止样品表面产生放电现象。在实际操作中，由于金膜成本高、对信号吸收强等缺点，大多采用蒸发镀碳的方式对样品进行导电处理。但由于受喷镀环境真空度要求和碳蒸汽扩散范围的影响，喷镀的效率较低，一般一个完整的镀膜流程需要3-4h左右。

通过对喷碳过程进行分析，认为造成喷镀效率低下的原因主要是：

(1)用于蒸镀的碳棒的尖端损耗快，且碳棒尖端的尺寸不易控制。具体地说，用于蒸镀的碳棒的尖端尺寸对镀膜的效果具有重要影响，碳棒尖端过粗会导致碳棒不易被蒸发气化，难以实现喷镀；碳棒尖端过细会导致碳棒蒸发过快，使碳膜厚度不易控制。在喷镀操作过程中，碳棒尖端的尺寸在不断变化，使喷镀出来的碳颗粒尺寸不均匀，进而导致喷镀出的碳膜厚度不均一，这大大增加了喷镀操作的难度。而现有镀膜仪不具有碳棒切削装置，为了使碳棒尖端的尺寸始终保持一致，必须频繁地切削碳棒，进而需要频繁地抽放真空、开钟罩，这大大降低了工作效率，不利于批量样品喷镀工作的开展。

(2)具有合适喷镀距离的样品台的空间有限，一次只能对3-4个待镀样品进行镀膜。喷碳时，碳蒸汽以碳弧为中心点以球状发射的方式向四周喷射。因此，在一次镀碳过程中，距离碳弧越近的地方镀上的碳膜越厚，距离碳弧越远的地方镀上的碳膜越薄。真空镀膜仪底盘上的镀碳有效区域是以喷射点正下方为中心，半径约为55mm的圆。在此情况下，一次喷碳操作中，真空镀膜仪底盘一般只能放置3-4个待镀样品，摆放过多会导致位于底盘边缘部位的待镀样品镀膜效果不好或者位于圆盘中间部位的待镀样品镀膜太厚，从而影响测试结果。

(3)完成一次喷镀操作需要的准备时间长。镀膜操作需要在良好的真空环境下进行，因此，每进行一批待镀样品的镀膜操作，需要耗费2-3小时进行抽真空，而每一批最多仅能完成对3-4个待镀样品的喷镀操作，不利于大量样品喷镀工作的开展。

因此，需要提供一种能够实现连续多批次喷镀操作的镀膜仪蒸镀组件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中用于蒸镀的碳棒的尖端损耗快，且碳棒尖端的尺寸不易控制，使喷镀出的碳膜厚度不均一，进而导致喷镀效率较低，不利于批量样品喷镀工作的开展。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种碳棒切削装置及具有该碳棒切削装置的镀膜仪蒸镀组件。

根据本发明的一个方面，提供一种碳棒切削装置。该碳棒切削装置构造为在弹力作用下移动用于蒸镀的碳棒，对该碳棒进行切削并使得所述碳棒中参与蒸镀的部分的直径保持在预设范围内。

在本发明一优选实施例中，所述碳棒切削装置包括：

碳棒推进部，构造为在所述弹力作用下移动所述碳棒；以及

碳棒切削部，包括：

刀具，其构造为接收由所述碳棒推进部移动的碳棒，对所述碳棒的输出端进行切削，并仅允许切削后直径在所述预设范围内的部分碳棒通过。

在本发明一优选实施例中，所述碳棒推进部包括弹性件、具有第一通孔的固定端和具有第二通孔的活动端；

其中，所述弹性件的两端分别连接所述固定端和所述活动端；所述碳棒的输出端贯穿所述第一通孔和所述第二通孔后随所述活动端同步运动。

在本发明一优选实施例中，所述碳棒切削部还包括设置于所述碳棒推进部和所述刀具之间的入口限位件，所述入口限位件上开设有第三通孔，所述碳棒的输出端贯穿所述第三通孔后到达所述刀具处，特别地，所述第三通孔的直径等于所述碳棒中未被切削部分的直径。

在本发明一优选实施例中，所述刀具包括：

齿轮，其通过传动件与驱动装置连接；以及

设置在所述齿轮上的多个刀片，各个刀片被布置成形成直径为所述预设范围的上限的圆形出口。

在本发明一优选实施例中，所述多个刀片以下述方式设置在所述齿轮上：

所述多个刀片的第一端等间隔地固定在所述齿轮的齿槽对应的内圆的圆周上，所述多个刀片的第二端顺次连接并形成所述圆形出口，各个所述刀片的长度方向与所述齿轮的中心轴线之间的夹角为同一预设夹角。

在本发明一优选实施例中，所述齿轮的内圆的直径等于所述碳棒中未被切削部分的直径。

在本发明一优选实施例中，所述碳棒切削装置还包括：碳屑收纳部，构造为收集由所述碳棒切削部产生的碳屑。

根据本发明的另一个方面，提供一种镀膜仪蒸镀组件。该镀膜仪蒸镀组件包括：传载装置以及具有上述碳棒切削装置的蒸镀装置；

其中，所述传载装置构造为将待镀样品分批次传送至样品台的喷镀区域，并将已喷镀样品传送至样品台的成品区域；

所述蒸镀装置构造为使经过所述碳棒切削装置切削后的参与蒸镀的部分碳棒气化，从而对所述待镀样品进行喷镀。

在本发明一优选实施例中，所述镀膜仪蒸镀组件还包括位于所述喷镀区域的碳屑遮挡部，该碳屑遮挡部包括：

沿所述喷镀区域的第一边缘设置的第一薄板；

沿所述喷镀区域的第二边缘设置的第二薄板；以及

在顶部连接所述第一薄板和所述第二薄板的盖板；

其中，所述第一边缘和所述第二边缘的长度方向垂直于所述传载装置的传送方向。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

应用本发明实施例提供的碳棒切削装置，通过将碳棒推进部与碳棒切削部巧妙地结合起来，不仅能够有效控制用于蒸镀的碳棒的输出端尖端的尺寸，使该尺寸较为均一，始终满足喷镀要求，提高镀膜质量，而且还能保证在整个喷镀操作过程中使用于蒸镀的碳棒的输出端尖端与对接碳棒的第一端始终保持相接触的状态。如此设置，能够使削碳棒和镀膜操作同时进行，从而使连续喷镀操作成为可能。

此外，由于用于蒸镀的碳棒的输出端尖端的尺寸较为均一，始终满足喷镀要求，且碳棒切削装置位于钟罩内部。因此，不再需要像现有技术那样为频繁地切削碳棒而频繁地放真空、开钟罩，这大大提高了喷镀效率，使连续喷镀成为可能，有利于批量样品喷镀工作的开展。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例的镀膜仪的简化立体结构示意图；

图2为本发明实施例的镀膜仪蒸镀组件的立体结构示意图；

图3为本发明实施例的蒸镀装置的截面图；

图4为本发明实施例的碳棒切削装置的碳棒切削部、碳屑收纳部和电力控制部的结构示意图；

图5为本发明实施例的碳棒切削装置的碳棒切削部、碳屑收纳部和电力控制部的装配图；

图6为本发明实施例的刀具的结构示意图；

图7为本发明实施例的刀片的示意图；

图8为本发明实施例的第一齿轮的截面图；

图9为本发明实施例的电力控制部的电路图；

图10为本发明实施例的传送装置的立体图；

图11为本发明实施例的载样部的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

为解决现有技术中用于蒸镀的碳棒的尖端损耗快，且碳棒尖端的尺寸不易控制，使喷镀出的碳膜厚度不均一，进而导致喷镀效率较低，不利于批量样品喷镀工作的开展的技术问题，本发明实施例提供了一种碳棒切削装置及具有该碳棒切削装置的镀膜仪蒸镀组件。

首先，参考图1和图2简单介绍一下本发明实施例的镀膜仪。

图1为本发明实施例的镀膜仪的简化立体结构示意图。

如图1所示，本发明实施例的镀膜仪主要包括：钟罩9、控制箱10、控制面板11以及样品台12。在蒸镀操作中，蒸镀组件位于样品台12上，且位于钟罩9内。蒸镀组件的具体结构如图2所示。

本发明实施例的镀膜仪蒸镀组件的创新点在于：在传统镀膜仪蒸镀组件中添加了碳棒切削装置和传载装置。下面就这两个重要部件进行详细说明。

首先对碳棒切削装置进行详细描述。

本发明实施例的碳棒切削装置构造为在弹力作用下移动用于蒸镀的碳棒，对该碳棒进行切削并使得该碳棒中参与蒸镀的部分(即碳棒的输出端尖端)的直径保持在预设范围内。

下面参考图3-图9对其结构进行详细描述。

如图3和图4所示，本发明实施例的碳棒切削装置主要包括：碳棒推进部2、碳棒切削部3、碳屑收纳部4以及电力控制部。

碳棒推进部2构造为在弹力作用下移动用于蒸镀的碳棒。其包括：弹性件21、具有第一通孔的固定端22和具有第二通孔的活动端23。弹性件21的两端分别连接固定端22和活动端23。优选地，弹性件21为可压缩弹簧。碳棒推进部2通过其固定端22固定于蒸镀装置的碳棒支撑部1上。碳棒的输出端贯穿第一通孔和第二通孔后随活动端23同步运动。

在具体操作过程中，将用于蒸镀的碳棒7从固定端22的第一通孔穿入，从活动端23的第二通孔穿出。将弹性件21进行压缩后，拧紧活动端23上的螺丝24以紧固碳棒7的输出端。基于此，当在喷镀操作过程中碳棒7的输出端尖端损耗时，活动端23在弹性件21的弹力作用下，使碳棒7的输出端向前移动。

由于本发明实施例的碳棒推进部2具有上述结构，在整个喷镀操作过程中可以使用于蒸镀的碳棒7的输出端尖端与对接碳棒81的第一端始终保持相接触的状态，为后续连续喷镀操作奠定了良好基础。

碳棒切削部3包括：入口限位件31、刀具和出口限位件32。入口限位件31设置于碳棒推进部2与刀具之间，入口限位件31上开设有第三通孔，碳棒7的输出端贯穿该第三通孔后到达刀具处。优选地，该第三通孔的直径等于碳棒7中未被切削部分的直径。

刀具构造为接收由碳棒推进部2移动的碳棒7，对碳棒7的输出端进行切削，并仅允许切削后直径在预设范围内的部分碳棒7通过。

如图6所示，该刀具包括：第一齿轮33，其通过传动件与驱动装置连接；以及设置在第一齿轮33上的多个刀片34，各个刀片34被布置成形成直径为预设范围的上限的圆形出口，该圆形出口即为出口限位件32。

需要说明的是，刀片34的数量为大于等于1的整数，本实施例是以三个刀片为例进行说明，但实际使用中不仅限于三个刀片，其具体数量需根据实际需求而定。

优选地，多个刀片34以下述方式设置在第一齿轮33上：多个刀片34的第一端等间隔地固定在第一齿轮33的齿槽对应的内圆的圆周上，多个刀片34的第二端顺次连接并形成圆形出口，各个刀片34的长度方向与第一齿轮33的中心轴线之间的夹角为同一预设夹角θ。优选地，第一齿轮33的内圆的直径等于碳棒7中未被切削部分的直径。

由于碳棒切削装置对第一齿轮33工作时的载荷、转速等参数强度要求较低，在本发明实施例中，第一齿轮33优选中碳钢如Q235、Q237、40、45等钢进行制造。由于轮齿主要为磨损失效，故型号较小的齿轮不宜选用过多的齿数，在本实施例中选取16齿为宜。

优选地，刀片34选用高速钢制作而成。高速钢除了具有高硬度、高耐磨性和高韧性等优点外，还具有普通碳钢不具备的红硬性(即刀片34在红热状态下抵抗软化的能力)。在镀膜过程中，利用经过用于蒸镀的碳棒7的强电流使碳棒7升温进而使碳棒7的输出端尖端蒸发气化的原理来实现对样品的喷镀，高强度的电流产生的高温会使由普通碳钢制作的刀片软化变形，而具有红硬性的高速钢可以抵抗强高温的破坏作用，因此由高速钢制作的刀片34不易变形。

优选地，刀片34的第一端为直角三角形，该直角三角形的长直角边与第一齿轮33的齿槽对应的内圆相切。如图6和图7所示。

由于本发明实施例的碳棒切削部3的出口限位件32的直径为固定值(预设范围的上限)，因此，只有直径小于该数值的用于蒸镀的碳棒7的输出端尖端才可由此伸出，从而实现对碳棒7的输出端尖端的尺寸的有效控制，使碳棒7的输出端尖端的尺寸较为均一，进而使喷镀出来的碳颗粒尺寸较为均一，镀膜更加均匀、厚度易于控制。

此外，由于碳棒7的输出端尖端的尺寸较为均一，始终满足喷镀要求，且碳棒切削装置位于钟罩9内部。因此，不再需要像现有技术那样为频繁地切削碳棒而频繁地放真空、开钟罩，这大大提高了喷镀效率，使连续喷镀成为可能，有利于批量样品喷镀工作的开展。

碳屑收纳部4构造为收集由碳棒切削部3产生的碳屑。如图4所示，碳屑收纳部4包括：碳屑滑落元件41、挡板42和集屑箱43。碳屑滑落元件41通过焊接于集屑箱43顶部的挡板之上的挡板42与电力控制部的第一电机53、第二齿轮54、管道55分隔，以防止碳屑在滑落过程中污染电力控制部。优选地，挡板42为弧形金属挡板，其材质与碳棒切削装置的金属外壳的材质相同，均选用厚度为1mm的不锈钢制造而成。集屑箱43通过碳屑滑落元件41与碳棒切削部3相连通，用于收集由碳屑滑落元件41滑落的碳屑。优选地，集屑箱43为可拆卸的小型抽屉，以便于在后续过程中对碳屑进行统一倾倒处理，保持蒸镀环境整洁。

电力控制部构造为控制碳棒切削部3的切削动作。如图4和图9所示，电力控制部包括：开关51、变压器52、第一电机53、第二齿轮54和管道55。第一电机53和第二齿轮54设置在集屑箱43的上方，第二齿轮54与第一齿轮33机械啮合。变压器52设置在镀膜仪的样品台12下方的控制箱10内。开关51设置在控制箱10外的控制面板11上，可根据操作需要随时控制对碳棒7的切削动作。管道55设置于集屑箱43的后方与碳棒切削装置的外壳之间的空间中，并焊接于第一电机53的外壳上。管道55的内部为第一电机53进入控制箱10的电线，控制箱10内的变压器52和开关51通过该电线与第一电机53相连接。具体地，该电线穿过镀膜仪的样品台12的金属底座上的第一圆孔，经过中空的管道55与第一电机53相连接，其中该第一圆孔的直径等于管道55的内直径。优选地，管道55为金属管道，用于隔绝管道55内部的电线与管道55外部的其它元件，以防止在喷镀操作过程中钟罩9内的真空状态被破坏，因为控制箱10为非真空状态。

优选地，第一电机53为小型直流电机，其工作电压为6V，通过变压器52与外接电源相连接。

变压器52为磁芯可调变压器，用以满足不同型号的第一电机53的电压需求。

在具体操作过程中，从碳棒推进部2的活动端23伸出的碳棒7的输出端插入碳棒切削部3的入口限位件31的第三通孔，随后穿入第一齿轮33的内圆。第一齿轮33通过第二齿轮54与第一电机53连接，在第一电机53的控制下旋转，从而带动设置于其上的多个刀片34旋转，以执行对碳棒7的输出端的切削动作。完成切削后，碳棒7的输出端尖端从出口限位件32伸出。由于出口限位件32的直径为预设范围的上限，因此，只有直径小于该上限值的碳棒7的输出端尖端才可由此伸出，从而实现对碳棒7的输出端尖端的尺寸控制。

需要注意的是，在本发明实施例中，并没有特别规定预设范围的下限值，只要其能够满足喷镀要求即可。当然，也可以根据不同的镀膜要求来设置具体的下限值。

应用本发明实施例的碳棒切削装置，通过将碳棒推进部2与碳棒切削部3巧妙地结合起来，不仅能够有效控制用于蒸镀的碳棒7的输出端尖端的尺寸，使该尺寸较为均一，始终满足喷镀要求，提高镀膜质量，而且还能保证在整个喷镀操作过程中使用于蒸镀的碳棒7的输出端尖端与对接碳棒81的第一端始终保持相接触的状态。如此设置，能够使削碳棒和镀膜操作同时进行，从而使连续喷镀操作成为可能。

下面对本发明实施例的镀膜仪蒸镀组件进行详细描述。

如图2所示，本发明实施例的镀膜仪蒸镀组件主要包括：传载装置以及具有上述碳棒切削装置的蒸镀装置。传载装置构造为将待镀样品分批次传送至样品台的喷镀区域，并将已喷镀样品传送至样品台的成品区域。蒸镀装置构造为使经过碳棒切削装置切削后的参与蒸镀的部分碳棒(即碳棒7的输出端尖端)气化，从而对待镀样品进行喷镀。

现有技术中的真空镀膜仪具有合适喷镀距离的样品台空间有限，一次只能对3-4个电子探针薄片样品进行镀膜。喷碳时，碳蒸汽以碳弧为中心点以球状发射的方式向四周喷射。因此，在一次镀膜过程中，距离碳弧越近的地方镀上的碳膜越厚，距离碳弧越远的地方镀上的碳膜越薄，而真空镀膜仪底盘上的镀碳有效区域是以喷射点正下方为中心，半径约为55mm的圆。在此情况下，一次喷碳操作中，真空镀膜仪底盘一般只能放置3-4个电子探针薄片样品，摆放过多会导致位于底盘边缘部位的薄片镀膜效果不好或者位于圆盘中间部位的薄片镀膜太厚，从而导致喷镀效率较低。

为了解决上述问题，本发明实施例的镀膜仪蒸镀组件设置了传载装置。

下面参考图10和图11对传载装置进行详细描述。

如图10所示，传载装置包括：样品传送部和载样部62。样品传送部包括：主动轮611、被动轮612、传送带613、脚架614、碳屑遮挡部615、坡道616和第二电机617。主动轮611和被动轮612由脚架614抬离样品台12的金属底座一定高度，以减小传动过程中传送带613与样品台12的金属底座之间的摩擦。第二电机617的电线穿过其下方的样品台12的金属底座上的第二圆孔进入控制箱10内，并与控制面板11上的第二电机617的开关相连接，以实现对样品传送部的工作状态的控制。

在本发明一实施例中，为防止蒸发的碳屑污染其它未镀或已镀样品，在样品台12的喷镀区域还设置有碳屑遮挡部615。如图2所示，该碳屑遮挡部615包括：沿喷镀区域的第一边缘设置的第一薄板6151；沿喷镀区域的第二边缘设置的第二薄板6152；以及在顶部连接第一薄板6151和第二薄板6152的盖板6153；其中，第一边缘和第二边缘的长度方向垂直于传载装置的传送方向。优选地，第一薄板6151和第二薄板6152为透明塑料薄板，盖板6153为透明塑料盖板，以便于对喷碳过程的观察。

如图10所示，该碳屑遮挡部615由金属支撑杆固定于传送带613上方一定高度的位置，用于保护喷镀区域外侧的待镀样品不受当前喷镀操作中碳蒸汽的污染。碳屑遮挡部615与传送带613之间存在一定的垂直空间，以允许载样部62从中通过。完成一批待镀样品的喷镀操作后，通过传送带613将装有该批样品的载样部62通过该垂直空间运离喷镀区域，经由坡道616滑至样品台12的成品区域。

如图11所示，载样部62包括：金属薄底板621、边部金属隔条622、压片623、长条形活动口624和螺丝625。待镀样品放置于金属薄底板621之上，由边部金属隔条622上的压片623固定，压片623上设置有长条形活动口624，该长条形活动口624中安装有两颗螺丝625，两颗螺丝625之间的距离为该长条形活动口624的长轴长度的一半，以保证在安装待镀样品时，压片623可以进行距离等于该长条形活动口624的长度的一半的位移量的调整。

在具体操作过程中，将多个载样部62顺次等间距地排列在传送带613上，将用于蒸镀的碳棒7的输出端尖端和对接碳棒81放置于第一薄板6151与第二薄板6152之间，且使两碳棒的中轴线分别与第一薄板6151和第二薄板6152平行，并垂直于传送带613的传送方向。打开控制面板11上的第二电机617的开关，第二电机617便开始带动主动轮611转动，主动轮611通过传送带613摩擦力的作用带动被动轮612转动，如此，通过传送带613将多个装有待镀样品的载样部62分批次逐一运送至喷镀区域的碳屑遮挡部615内，以执行对一批待镀样品的喷镀操作。完成该批样品的喷镀操作后，通过传送带613将装有该批样品的载样部62运离喷镀区域，经由坡道616滑至样品台12的成品区域。与此同时，装有下一批待镀样品的载样部62便通过传送带613进入喷镀区域的碳屑遮挡部615内以执行对该批样品的喷镀操作。如此重复执行上述步骤，直至完成全部待镀样品的喷镀操作为止，关闭控制面板11上的第二电机617的开关，并从成品区域取出已镀样品。

由于本发明实施例的传送装置将多个装有待镀样品的载样部62分批次等间距地放置于传送带613上，每次仅将装有同一批待镀样品的载样部62通过传送带613运移至喷镀区域的碳屑遮挡部615内。当完成该批样品的喷镀操作后，通过传送带613将装有该批样品的载样部62运离喷镀区域，与此同时，装有下一批待镀样品的载样部62便通过传送带613的移动运移至喷镀区域的碳屑遮挡部615内。如此设置，有效解决了上述现有技术中的问题，可以实现多批次样品的传送操作，从而使多批次样品的连续喷镀操作成为可能，大大提高了喷镀效率，有利于大批量样品喷镀工作的开展。

接着对蒸镀装置进行详细描述。

如图3所示，蒸镀装置包括：碳棒支撑部1、具有上述结构的碳棒切削装置以及碳棒对接部8。碳棒支撑部1设置在镀膜仪的样品台12的两端，用于支撑碳棒推进部2和碳棒对接部8，碳棒推进部2与碳棒对接部8的中心水平线相重合。碳棒支撑部1与控制箱10内的电线相连接。碳棒对接部8包括具有第四通孔的固定端82和具有第五通孔的固定端83，对接碳棒81从第四通孔穿入，从第五通孔穿出。碳棒支撑部1、碳棒切削装置、碳棒对接部8以及碳棒均可导电。

在具体操作过程中，打开控制面板11上的开关51，第一电机53带动第二齿轮54转动，第一齿轮33与第二齿轮54机械啮合，从而带动设置于其上的多个刀片34转动，以执行对插入第一齿轮33的内圆的用于蒸镀的碳棒7的输出端的切削动作。完成切削的碳棒7的输出端尖端在碳棒推进部2的弹性件21的弹力作用下从碳棒切削部3的出口限位件32伸出，并与碳棒对接部8的对接碳棒81的第一端相接触，连同碳棒支撑部1和控制箱10内的电线一起形成回路。然后，通过调节控制面板11上的电流调节按钮来增大回路中的电流，在强电流的作用下，碳棒7升温，进而使碳棒7的输出端尖端气化喷出，从而实现对待镀样品的喷镀操作。当碳棒7的输出端尖端由于气化损耗时，在碳棒推进部2的弹性件21的弹力作用下，活动端23继续带动碳棒7的输出端向前移动，以保证碳棒7的输出端尖端与对接碳棒81的第一端在整个喷镀操作过程中始终接触，以连同碳棒支撑部1和控制箱10内的电线一起形成回路。接着，通过调节控制面板11上的电流调节按钮来增大回路中的电流，在强电流的作用下，碳棒7升温，进而使碳棒7的输出端尖端气化喷出，从而实现对待镀样品的喷镀操作。如此重复执行上述动作，直至完成对传送带613上的全部待镀样品的喷镀操作为止。

这里，对碳棒7的输出端尖端在强电流的作用下容易气化喷出的原理进行解释如下：

电流对碳棒做功使碳棒升温，从而使电能转化为热能(理想状态下，忽略热量损失的影响)。下面根据以下公式对该原理进行解释：

电阻率公式：

其中，ρ为电阻率，R为电阻值，S为横截面积，L为长度。

电流做功公式：W＝I²Rt (2)

其中，W为电功，I为电流，R为电阻，t为时间。

热量公式：Q＝cmΔt (3)

其中，Q为热量，c为物体比热容，m为物体质量，Δt为温差。

质量公式：m＝ρ'V＝ρ'LS (4)

其中，m为物体质量，ρ'为物体密度，V为物体体积，L为物体长度，S为物体横截面积。

将式(1)代入式(2)、将式(4)代入式(3)，并令W＝Q，可以得出：

由式(5)可以看出，Δt与S²成反比，即碳棒的横截面积越小，碳棒升温越高，越容易喷出。因此，碳棒的输出端尖端在强电流的作用下容易气化喷出。

在本发明实施例的蒸镀装置中，弹性件21在自然状态下，碳棒推进部2的活动端23的第二端与对接碳棒81的固定端83的第一端之间的水平距离S为35mm。碳棒推进部2的底部水平线距离样品台12的金属底座的垂直高度h为101.5mm。

这里，需要说明的是，某一元件的第一端是指该元件的左端部，某一元件的第二端是指该元件的右端部。上述尺寸仅为示例性实施例，并不用于限制本发明。在实际操作中，可根据不同蒸镀装置的尺寸、型号等特征对上述数值进行适当调整。

具体地，在水平方向上，弹性件21在自然状态下，碳棒推进部2的活动端23的第二端与碳棒切削部3的入口限位件31的第一端之间的距离S₁为5mm。入口限位件31上的第三通孔周边为蒸镀装置的金属外壳，外壳厚度为1mm。碳棒切削部3的入口限位件31的第一端与第一齿轮33的第一端之间的水平距离S₂为2mm。第一齿轮33的第一端与第二端之间的距离S₃为3mm。第一齿轮33的第二端与出口限位件32的第二端之间的水平距离S₄为10mm。出口限位件32的第二端与对接碳棒81的第一端之间的距离S₅为1mm，对接碳棒81的第一端与固定端83的第一端之间的距离S₆(即对接碳棒81伸出部分的长度)为14mm。

需要说明的是，上述尺寸仅为示例性实施例，并不用于限制本发明。在实际操作中，可根据不同元件的尺寸、型号等特征对上述数值进行适当调整，但该数值需要满足以下关系：

S＝S₁+S₂+S₃+S₄+S₅+S₆

其中，d₁为第一齿轮33的内圆的直径，d₀'为出口限位件32的直径。

在垂直方向上，d₀＝d₁＝5mm，其中，d₀为碳棒切削部3的入口限位件31的第三通孔的直径，且d₀、d₁的数值均与用于蒸镀的碳棒7中未被切削部分的直径相等。第一齿轮33的轮齿顶部包围延伸所得的外圆直径d₂为10mm，第一齿轮33的齿槽面延伸所得的外圆直径d₃为8mm。第二齿轮54的轮齿顶部包围延伸所得的外圆直径d₂'为7mm，第二齿轮54的齿槽面延伸所得的外圆直径d₃'为5mm。

需要说明的是，上述尺寸仅为示例性实施例，并不用于限制本发明。在实际操作中，可根据不同元件的尺寸、型号等特征对上述数值进行适当调整，但该数值需要满足以下关系：

d₂-d₃＝d₂'-d₃'。

刀片34的长度为L，刀片34与第一齿轮33的中心轴线之间的夹角为锐角θ，且满足以下关系：

其中，d₀'为出口限位件32的直径。在本实施例中，d₀'为0.5mm。

需要说明的是，上述尺寸仅为示例性实施例，并不用于限制本发明。在实际操作中，可根据不同镀膜质量要求对该尺寸进行限定。

集屑箱43的尺寸为：长度40mm，宽度40mm，高度30mm。该集屑箱43的宽度表示碳棒切削装置垂直于挡板42的平面方向上的最宽边长。

在本发明实施例的传载装置中，载样部62以装有3个待镀样品为例进行说明。所载样品的尺寸与载样台所允许的样品尺寸一致，长度为50mm，宽度为25mm。样品间的金属隔条宽度为1mm，边部金属隔条宽度为5mm。基于此，可以得出载样部62的尺寸为：长度87mm，宽度60mm。为使喷镀时装有同一批待镀样品的载样部62全部位于第一薄板6151与第二薄板6152之间，第一薄板6151与第二薄板6152之间的垂直距离应大于该载样部62的宽度，进而保证整个碳屑遮挡部615具有足够空间来容纳整个蒸镀装置(除开关51、变压器52之外)。

需要说明的是，上述尺寸仅为示例性实施例，并不用于限制本发明。在实际操作中，可根据具体操作要求对该尺寸进行调整。

考虑到本发明实施例的镀膜仪的样品台12的空间，本实施例中传送带613以传载3个载样部62为宜。在实际操作中，可根据不同操作需求适当调整样品台12的空间和形状。

碳屑遮挡部615与传送带613包围的空间面积，应在保证能够使同一载样部62上的全部待镀样品均位于碳屑遮挡部615内的基础上，尽可能的减小该空间面积。

最后，对本发明实施例的镀膜仪蒸镀组件的操作过程进行详细描述。

本发明实施例的镀膜仪蒸镀组件在具体操作过程中，首先将待镀样品以三个为一组安装于同一载样部62上，然后将多个装有待镀样品的载样部62顺次等间距地排列在传送带613上，固定好碳屑遮挡部615，盖上钟罩9，并对钟罩9内部进行抽真空。当真空达到蒸镀要求后，打开控制面板11上的碳棒切削装置的开关51，执行对用于蒸镀的碳棒7的输出端的切削动作。完成切削的碳棒7的输出端尖端从碳棒切削部3的出口限位件32伸出，并与对接碳棒81的第一端相接触，以连同碳棒支撑部1和控制箱10内的电线一起形成回路。与此同时，调节控制面板11上的电流调节按钮增大电流，使用切削后的碳棒7的输出端尖端对喷镀区域的碳屑遮挡部615内的载样部62上的第一批待镀样品进行喷镀。完成喷镀操作后，通过调节控制面板11上的电流调节按钮将电流调至最小值，关闭碳棒切削装置的开关51，并打开控制面板11上的第二电机617的开关，此时，主动轮611在第二电机617的带动下带动被动轮612和传送带613一同转动，从而将装有该批样品的载样部62通过碳屑遮挡部615与传送带613之间的垂直空间运离样品台12的喷镀区域，并经由坡道616滑至样品台12的成品区域。然后，将装有第二批待镀样品的载样部62运移至喷镀区域的碳屑遮挡部615内，再次打开控制面板11上的碳棒切削装置的开关51，执行对用于蒸镀的碳棒7的输出端的切削动作。完成切削的碳棒7的输出端尖端从碳棒切削部3的出口限位件32伸出，并与对接碳棒81的第一端相接触，以连同碳棒支撑部1和控制箱10内的电线一起形成回路。与此同时，调节控制面板11上的电流调节按钮增大电流，使用切削后的碳棒7的输出端尖端对喷镀区域的碳屑遮挡部615内的载样部62上的第二批待镀样品进行喷镀。完成喷镀操作后，通过调节控制面板11上的电流调节按钮将电流调至最小值，关闭碳棒切削装置的开关51，并打开控制面板11上的第二电机617的开关，此时，主动轮611在第二电机617的带动下带动被动轮612和传送带613一同转动，从而将装有该批样品的载样部62通过碳屑遮挡部615与传送带613之间的垂直空间运离样品台12的喷镀区域，并经由坡道616滑至样品台12的成品区域。如此重复执行上述步骤，直至将排列在传送带613上的所有载样部62中的待镀样品全部喷镀完成，将钟罩9放真空，并从样品台12的成品区域取出已镀样品。

由于本发明实施例的镀膜仪蒸镀组件的蒸镀装置(除开关51、变压器52之外)和传载装置均位于钟罩9内，因此，在整个喷镀操作过程中，仅需要对钟罩9内部进行一次抽真空操作即可完成多批次待镀样品的喷镀操作，无需像现有技术那样每进行一批样品的镀膜操作就需要耗费2-3小时进行一次抽真空，而每次最多仅能完成对3-4个待镀样品的喷镀。与现有技术的蒸镀装置相比，本发明实施例的蒸镀装置有效提高了喷镀效率，有利于大批量样品喷镀工作的开展。

应用本发明实施例的镀膜仪蒸镀组件，通过将具有上述碳棒切削装置的蒸镀装置与传送装置相结合，有效解决了现有技术中单批次喷镀样品数量有限、抽放真空准备时间较长的技术问题，可以实现多批次样品的连续喷镀操作，大大提高了喷镀效率，有利于大批量样品喷镀工作的开展。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种碳棒切削装置，其特征在于，其构造为在弹力作用下移动用于蒸镀的碳棒，对该碳棒进行切削并使得所述碳棒中参与蒸镀的部分的直径保持在预设范围内；

所述的碳棒切削装置包括：

碳棒推进部，构造为在所述弹力作用下移动所述碳棒；以及

碳棒切削部，包括：

刀具，其构造为接收由所述碳棒推进部移动的碳棒，对所述碳棒的输出端进行切削，并仅允许切削后直径在所述预设范围内的部分碳棒通过；

其中，所述碳棒推进部包括弹性件、具有第一通孔的固定端和具有第二通孔的活动端；

其中，所述弹性件的两端分别连接所述固定端和所述活动端；所述碳棒的输出端贯穿所述第一通孔和所述第二通孔后随所述活动端同步运动。

2.根据权利要求1所述的碳棒切削装置，其特征在于，

所述碳棒切削部还包括设置于所述碳棒推进部和所述刀具之间的入口限位件，所述入口限位件上开设有第三通孔，所述碳棒的输出端贯穿所述第三通孔后到达所述刀具处，所述第三通孔的直径等于所述碳棒中未被切削部分的直径。

3.根据权利要求2所述的碳棒切削装置，其特征在于，所述刀具包括：

齿轮，其通过传动件与驱动装置连接；以及

设置在所述齿轮上的多个刀片，各个刀片被布置成形成直径为所述预设范围的上限的圆形出口。

4.根据权利要求3所述的碳棒切削装置，其特征在于，所述多个刀片以下述方式设置在所述齿轮上：

所述多个刀片的第一端等间隔地固定在所述齿轮的齿槽对应的内圆的圆周上，所述多个刀片的第二端顺次连接并形成所述圆形出口，各个所述刀片的长度方向与所述齿轮的中心轴线之间的夹角为同一预设夹角。

5.根据权利要求4所述的碳棒切削装置，其特征在于，所述齿轮的内圆的直径等于所述碳棒中未被切削部分的直径。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的碳棒切削装置，其特征在于，还包括：碳屑收纳部，构造为收集由所述碳棒切削部产生的碳屑。

7.一种镀膜仪蒸镀组件，其特征在于，包括：传载装置以及具有如权利要求1至6中任一项所述的碳棒切削装置的蒸镀装置；

其中，所述传载装置构造为将待镀样品分批次传送至样品台的喷镀区域，并将已喷镀样品传送至样品台的成品区域；

所述蒸镀装置构造为使经过所述碳棒切削装置切削后的参与蒸镀的部分碳棒气化，从而对所述待镀样品进行喷镀。

8.根据权利要求7所述的镀膜仪蒸镀组件，其特征在于，还包括位于所述喷镀区域的碳屑遮挡部，该碳屑遮挡部包括：

沿所述喷镀区域的第一边缘设置的第一薄板；

沿所述喷镀区域的第二边缘设置的第二薄板；以及

在顶部连接所述第一薄板和所述第二薄板的盖板；

其中，所述第一边缘和所述第二边缘的长度方向垂直于所述传载装置的传送方向。

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