CN112877648A - 一种微孔光学元件输入增强膜镀膜工装 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微孔光学元件输入增强膜镀膜工装，包括微孔光学元件固定装置和设备连接装置，装置的特征在于：按照定位标记装配微孔光学元件以保证孔方向与蒸发源平行，采用定位环将微孔光学元件固定于底座凹槽中，随后用螺栓贯穿镀膜盖、定位环、微孔光学元件和底座等四个部分，在底座下方加上一层底板，最后用螺帽固定并完成微孔光学元件固定装置的装配。将装配完成的微孔光学元件固定装置放置于座上，然后将该装置通过挂环固定在镀膜设备上。设备连接装置使得微孔光学元件固定装置能够适用于常规镀膜设备。在常规工艺条件下，采用该装置保证了镀膜均匀性，以及批次间、批次内的膜层一致性，从而保证了微孔光学元件功能的一致性。

Description

一种微孔光学元件输入增强膜镀膜工装
技术领域
本发明涉及微孔光学元件镀膜技术领域，特别是涉及一种微孔光学元件输入增强膜镀膜工装。
背景技术
微孔光学元件指由数百万甚至千万以上的微米级通道阵列组成的薄片，包括有微通道板、毛细管透镜、聚焦元件、准直元件等，可应用于微光夜视、核爆诊断、X射线天文学、脉冲星导航、医疗、安检等各领域。
在系统或产品中，微孔光学元件一般是作为功能件，即需要具备满足要求的光学性能，因此，对于微孔光学元件而言除了结构符合设计要求外，还需要对其表面进行特殊处理，表面处理手段主要分为镀膜和抛光两大类。
以微通道板为例，在微光夜视系统中要求其具有电子倍增的功能。微通道板通过自身特有结构能够实现电子倍增功能，其原理是输入的电子在极间电场的作用下按照特定轨迹运动，进入微通道中实现电子倍增。
但并不是所有的输入电子都能顺利进行微通道中，部分电子会被非开口区电极层材料吸收变成无效电子，导致微通道板的电子倍增效率降低，此时我们就需要在微通道板输入端制作一层增强膜，该膜的二次电子发射系数高，输入电子轰击在非开口区增强膜上产生二次电子，部分二次电子在电场作用下进入微通道，从而提高电子倍增效率。因此，如何制作输入增强膜以及保证膜层的均匀一致性是保证微孔光学元件高性能的关键所在。
但是，由于微孔光学元件孔方向非垂直方向，若不保证镀膜过程中孔方向与蒸镀(金属源)方向平行(实际也就是孔方向与固定装置的轴线呈平行状态)，会导致不同工位上的微孔光学元件膜层不均匀，导致其性能降低而无法满足系统或产品的技术要求。因此，需要设计一款能够保证微孔光学元件镀膜均匀性的装置。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种微孔光学元件输入增强膜镀膜工装。该装置具有结构简单、性价比高、适用范围广的特点。
本发明所采用的技术方案是：
一种微孔光学元件输入增强膜镀膜工装，该工装包括微孔光学元件固定装置和设备连接装置；所述微孔光学元件固定装置位于设备连接装置内，所述设备连接装置位于镀膜机顶部的夹具内。所述微孔光学元件固定装置包括镀膜盖、定位环、微孔光学元件、底座、底板及定位标记；所述定位标记用于装夹(标记)微孔光学元件的摆放位置并将微孔光学元件固定于底座上；所述定位环安装在微孔光学元件的上方，在其上表面安装有镀膜盖；所述底座的下方安装一层底板；所述镀膜盖、定位环、微孔光学元件、底座和底板五个部分固定连接为一个整体；
所述设备连接装置包括盘体、座、支撑杆及挂环；将装配完成的微孔光学元件固定装置放置于座上并进行固定，将固定好的座按照支撑杆方位安装到盘体上，在盘体上安装挂环。
所述底座包括上、下表面，与微孔光学元件接触面为上表面，另一面为下表面；其上、下表面非平行，上表面外低内高，上、下表面的夹角等于微孔光学元件的斜切角。
优选的，所述底座和定位环的表面粗糙度Ra需达到1.6μm以上；所述定位环设置在底座上表面互为120°夹角的三个放置微孔光学元件圆形台阶外的圆形凹槽上。
优选的，还包括位于底座上R32.5mm处，且与两个圆孔互为60°夹角的的定位钉及位于镀膜盖上的定位孔，所述定位钉与底座采用紧配合，与镀膜盖的定位孔相匹配。
优选的，还包括螺帽及螺栓，所述螺帽及螺栓将所述镀膜盖、定位环、微孔光学元件、底座和底板五个部分固定连接为一个整体。
优选的，所述底座上用于安装微孔光学元件的凹槽可根据实际需要，在整个平面上均匀分布，数量为2-5个。
优选的，所述定位标记根据微孔光学元件对准装置操作方法，将其固定于一特定方向；所述定位标记采用金镍焊料焊接在底座上。
优选的，所述镀膜盖上开口位置和数量与底座一一对应。
优选的，所述盘体、座、支撑杆以及挂环采用焊接工艺形成不可拆卸整体；所述挂环上均匀分布有三点或多点挂钩。
所述设备连接装置根据镀膜工艺和镀膜设备腔室大小，设置3-5个工位，用于安装微孔光学元件固定装置；所述微孔光学元件固定装置和设备连接装置的材料需要满足在100℃-200℃条件下理化性能稳定，且具有低膨胀、高导热、无气体放出等特点；所述挂环能将微孔光学元件固定装置固定在镀膜设备中，其能够被多型号镀膜机兼容。
本发明的使用方法：
所述微孔光学元件固定装置：按照定位标记装夹微孔光学元件，将微孔光学元件固定于底座上，随后将定位环安装在微孔光学元件上方，三个位置的定位环安装完成后在微孔光学元件上表面安装镀膜盖，随后用螺栓贯穿镀膜盖和底座，在底座下方加上一层底板，最后用螺帽对整体进行固定。微孔光学元件固定装置保证了微孔光学元件能够按照其孔方向进行装配，保证了不同工位微孔光学元件的输入增强膜一致性。
设备连接装置：将装配完成的微孔光学元件固定装置放置于座上，采用螺栓进行固定，至此完成固定装置与连接装置的装配。然后将该装置通过挂环固定在镀膜设备上。
本发明的工作原理：
该镀膜装置使得微孔光学元件待镀膜面朝向蒸发源，保证了蒸发源发散的金属或介质蒸汽运动路径与微孔光学元件孔方向平行，如下图所示。这样就能够保证在镀膜过程中，光学元件微孔内部能够被镀膜的面积是最大的，且光学元件待镀表面区域内各微孔孔径方向基本与蒸发蒸汽运动路径是平行的。因此，金属或介质蒸汽能够均匀地附着在待镀表面各区域上。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明的有益效果是通过定位标记和底座上下表面夹角确保了微孔光学元件孔方向与蒸镀方向平行，能够明显改善批次间和批次内微孔光学元件表面膜的均匀性。
附图说明
图1为本发明的微孔光学元件输入增强膜镀膜工装示意图；
图2为本发明的微孔光学元件输入增强膜镀膜工装在镀膜机中位置示意图；
图3为本发明的微孔光学元件安装位置示意图；
图4为本发明的微孔光学元件固定装置示意图(图中的上半部分为主视图，下半部分为俯视图)；
图5为镀膜盖示意图；
图6为定位环示意图(图中的上半部分为主视图，下半部分为俯视图)；
图7为底座示意图(图中的上半部分为俯视图，下半部分为主视图)；
图8为底板示意图(图中的上半部分为主视图，下半部分为俯视图)；
图9为定位标记位置示意图；
图10为设备连接装置示意图；
图11为盘体示意图；
图12为座示意图(图中的上半部分为主视图，下半部分为俯视图)；
图13为挂环示意图。
图中：1—镀膜盖、2—定位环、3—微孔光学元件、4—底座、5—底板、6—螺帽、7—定位钉、8—螺栓、9—定位标记，10—盘体、11—座、12—支撑杆、13—挂环、14—待镀制材料。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1所示，微孔光学元件输入增强膜镀膜工装分为微孔光学元件固定装置(图3)和设备连接装置(图10)两部分。其中，微孔光学元件固定装置包括镀膜盖1、定位环2、微孔光学元件3、底座4、底板5、螺帽6、定位钉7、螺栓8以及定位标记9(图5-图9)，设备连接装置包括盘体10、座11、支撑杆12、挂环13(图11-图13)。
根据实际需要，底座4的凹槽数量为3个，相对应的定位环2和定位标记9数量皆为3件，镀膜盖1的开口位置和数量也需和底座4的凹槽位置和数量一一对应，如图3所示。根据微孔光学对准装置确定对准方向为十二点方向，将定位标记9固定于底座4凹槽的十二点方向。按照定位标记9装夹微孔光学元件3，将微孔光学元件3放置于底座4的凹槽中，随后将定位环2安装在微孔光学元件3上方，三个位置的定位环安装完成后在其上表面安装镀膜盖1，随后用螺栓8贯穿镀膜盖1和底座4，在底座4下加上一层底板5，最后用螺帽6对整体进行固定，如图3所示。
基于莱宝镀膜机腔室尺寸，设备连接装置设置为4工位，如图11所示。微孔光学元件准备完成后就可以固定在设备连接装置上，这就代表微孔光学元件输入增强膜镀膜工装已组装完成。最后通过挂环将整个装置固定于镀膜机腔室中，位置如图2所示。
使用过程:首先，装配微孔光学元件固定装置。把底座4的上表面朝上放置于洁净工作台上，将通道孔轴线调整垂直并标记的微孔光学元件3放入底座4的凹槽中，保证微孔光学元件3上的标记点与微孔光学元件固定装置上的定位标记9对正。重复摆放三次，直到底座4上的三个位置放满。随后将定位环2安装在微孔光学元件3上方，三个位置的定位环安装完成后在微孔光学元件上表面安装镀膜盖1，镀膜盖1上的定位孔与底座4上的定位钉7相匹配。随后用螺栓8先贯穿镀膜盖1中心的圆孔，再贯穿底座4中心的螺孔。随后翻转底座4，使底座4的下表面朝上，将贯穿的螺栓8穿过底板5中心的圆孔，使底板5放置在底座4的下表面上，最后用螺帽6对整体进行固定。重复装配四套微孔光学元件固定装置后，将它们以镀膜盖1朝下的方式逐一放置于设备连接装置的座11上，采用螺栓进行固定，至此完成了微孔光学元件固定装置与设备连接装置的装配。然后将该设备连接装置通过挂环13固定在镀膜设备上。
采用常规镀膜工艺，测试同一批次微孔光学元件在是否使用镀膜工装(图1)的两种状态下的膜厚，其中，均匀性计算公式为：
Figure BDA0002897642270000061
根据公式可看出，膜厚均匀性越小，代表薄膜厚度越均匀。计算结果见表1。
由表1可见，未使用该镀膜工装的微孔光学元件薄膜厚度均匀性平均值为9.3％，使用该镀膜工装的微孔光学元件薄膜厚度均匀性平均值为3.9％，均匀性提高了2倍以上，改善效果明显。
表1微孔光学元件膜层测量数据
Figure BDA0002897642270000062

Claims (10)

1.一种微孔光学元件输入增强膜镀膜工装，其特征在于：
该工装包括微孔光学元件固定装置和设备连接装置；
所述微孔光学元件固定装置位于设备连接装置内，所述设备连接装置位于镀膜机顶部的夹具内。
所述微孔光学元件固定装置包括镀膜盖(1)、定位环(2)、微孔光学元件(3)、底座(4)、底板(5)及定位标记(9)；所述定位标记(9)用于装夹并标记微孔光学元件(3)的摆放位置并将微孔光学元件(3)固定于底座(4)上；所述定位环(2)安装在微孔光学元件(3)的上方，在其上表面安装有镀膜盖(1)；所述底座(4)的下方安装一层底板(5)；所述镀膜盖(1)、定位环(2)、微孔光学元件(3)、底座(4)和底板(5)五个部分固定连接为一个整体；
所述设备连接装置包括盘体(10)、座(11)、支撑杆(12)及挂环(13)；将装配完成的微孔光学元件固定装置放置于座(11)上并进行固定，将固定好的座(11)按照支撑杆方位安装到盘体(10)上，在盘体(10)上安装挂环(13)。
2.根据权利要求1所述的微孔光学元件输入增强膜镀膜工装，其特征在于：
所述底座(4)包括上、下表面，与微孔光学元件接触面为上表面，另一面为下表面；其上、下表面非平行，上表面外低内高，上、下表面的夹角等于微孔光学元件的斜切角。
3.根据权利要求1所述的微孔光学元件输入增强膜镀膜工装，其特征在于：
所述底座(4)和定位环(2)的表面粗糙度Ra需达到1.6μm以上；
所述定位环(2)设置在底座(4)上表面互为120°夹角的三个放置微孔光学元件圆形台阶外的圆形凹槽上。
4.根据权利要求1所述的微孔光学元件输入增强膜镀膜工装，其特征在于：
还包括位于底座(4)上R32.5mm处，且与两个圆孔互为60°夹角的定位钉(7)及位于镀膜盖(1)上的定位孔，所述定位钉(7)与底座(4)采用紧配合，与镀膜盖(1)的定位孔相匹配。
5.根据权利要求1所述的微孔光学元件输入增强膜镀膜工装，其特征在于：
还包括螺帽(6)及螺栓(8)，所述螺帽(6)及螺栓(8)将所述镀膜盖(1)、定位环(2)、微孔光学元件(3)、底座(4)和底板(5)五个部分固定连接为一个整体。
6.根据权利要求1所述的微孔光学元件输入增强膜镀膜工装，其特征在于：
所述底座(4)上用于安装微孔光学元件的凹槽可根据实际需要，在整个平面上均匀分布，数量为2-5个。
7.根据权利要求1所述的微孔光学元件输入增强膜镀膜工装，其特征在于：
所述定位标记(9)根据微孔光学元件对准装置操作方法，将其固定于一特定方向；
所述定位标记(9)采用金镍焊料焊接在底座(4)上。
8.根据权利要求1所述的微孔光学元件输入增强膜镀膜工装，其特征在于：
所述镀膜盖(1)上开口位置和数量与底座(4)一一对应。
9.根据权利要求1所述的微孔光学元件输入增强膜镀膜工装，其特征在于：
所述盘体(10)、座(11)、支撑杆(12)以及挂环(13)采用焊接工艺形成不可拆卸整体；
所述挂环(13)上均匀分布有三点或多点挂钩。
10.根据权利要求1至10任一项所述的微孔光学元件输入增强膜镀膜工装，其特征在于：
所述设备连接装置根据镀膜工艺和镀膜设备腔室大小，设置3-5个工位，用于安装微孔光学元件固定装置；
所述微孔光学元件固定装置和设备连接装置的材料需要满足在100℃-200℃条件下理化性能稳定，且具有低膨胀、高导热、无气体放出特点；
所述挂环(13)能将微孔光学元件固定装置固定在镀膜设备中，其能够被多型号镀膜机兼容。
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