CN113174581B - 真空管道用的磁场移动式镀膜设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种真空管道用的磁场移动式镀膜设备及方法，其设备包括机架、升降平台机构和磁铁组件，磁铁组件中部设有第一通孔，机架上固定安装有至少一个位于第一通孔内的真空管道，磁铁组件安装于升降平台机构上，升降平台机构安装于机架上；升降平台机构带动磁铁组件进行升降运动。其方法是将内置有靶源组件的真空管道固定安装于机架上，真空管道分段形成多个镀膜工位，磁铁组件在真空管道外周进行升降运动，按照由上至下或由下至上的方式逐个停留在对应的镀膜工位上，为真空管道的镀膜提供磁场作用。本发明可在不需要重新拆装或增设磁铁组件的情况下，实现不同长度或多根真空管道同时进行镀膜处理，且镀膜效果均匀，工作效率高。

Description

真空管道用的磁场移动式镀膜设备及方法

技术领域

本发明涉及高辐射区域真空管道的磁控溅射镀膜技术领域，特别涉及一种真空管道用的磁场移动式镀膜设备及方法。

背景技术

在核能领域中，真空管道是高辐射区域常用的基础设施配件之一。超高真空系统对加速器束流寿命、热负载等性能有直接的影响作用，为了减少束流通过真空管道产生的高次模电磁场造成不稳定和发热，要求真空管道表面应尽可能光滑，而相对于常规机械加工，磁控溅射镀膜处理能够获得更良好的表面质量。镀膜时，在真空环境中，靶面阴极与真空管道间存在一定的放电气体，在电场的电离作用下产生了中能离子(几百电子伏特)，离子在与电场正交的磁场偏转下近似摆线运动，然后逐渐沉积到真空管道的内表面，形成均匀的金属表层，从而得到理想的真空管道表面；该过程中，中能离子在与放电气体碰撞后失去能量，则真空管道的温度较低，实现了高沉积密度、不致过热熔化的真空管道表面。

在实际应用中，这些真空管道的长度通常非常大，而且常常需要将多种不同长度、多种不同管径的真空管道结合使用，这就为镀膜工作带来较大的困扰。目前常将磁控溅射真空镀膜装置应用于圆形管道真空盒(即圆形真空管道)的镀膜，其大部分螺线管磁铁与靶源组装后位置固定不再发生改变。因此，若真空管道超出允许镀膜长度，就需要将这些螺线管磁铁拆卸后重新组装，以更换不同的镀膜工位，这就容易导致真空管道镀膜的厚度不均匀，同时其工作效率较低。为此，目前也有处理方式是在现有螺线管磁铁的基础上增加新的磁铁，加大磁场及靶体的长度，使其与真空管道相适应，但该处理方式不仅设备投入成本大，其通用性也差，无法跟随真空管道的实际情况变化进行灵活调整。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种真空管道用的磁场移动式镀膜设备，该设备可在不需要重新拆装或增设磁铁组件的情况下，实现不同长度或多根真空管道同时进行镀膜处理，且镀膜效果均匀，工作效率高。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述设备实现的真空管道用的磁场移动式镀膜方法。

本发明的技术方案为：一种真空管道用的磁场移动式镀膜设备，包括机架、升降平台机构和升降式的磁铁组件，磁铁组件中部设有第一通孔，机架上固定安装有至少一个真空管道，真空管道位于磁铁组件的第一通孔内，磁铁组件安装于升降平台机构上，升降平台机构安装于机架上；升降平台机构带动磁铁组件沿真空管道的轴线方向在真空管道外周进行升降运动。其中，机架作为整个镀膜设备的基础支架，主要用于支撑和安装镀膜设备的各组成机构；升降平台机构作为磁铁组件的安装基座以及升降基体，带动磁铁组件进行升降运动；真空管道的数量则根据镀膜工艺的实际需求进行设置，真空管道内置有靶源材料，且真空管道内形成密封空间(该结构与现有真空管道结构相同)。

所述磁铁组件包括磁铁本体、支撑节块、连接杆和过渡底板，磁铁本体中部设置第一通孔，磁铁本体底部设置过渡底板，过渡底板上设有与第一通孔连通的第二通孔，磁铁本体外周分布有多个支撑节块，各支撑节块之间通过多个连接杆连接并支撑固定。其中，磁铁本体为筒状结构，可为圆形筒体或矩形等其他形状的筒体结构，筒体内径则可根据镀膜工艺的需求进行设定。在对真空管道进行镀膜时，磁铁本体为镀膜工艺提供磁场作用，支撑节块与连接杆相配合，为磁铁本体提供支撑作用，加强其结构稳定性，过渡底板作为磁铁组件的安装基座，主要是为磁铁组件在下述升降平台上的安装提供一个基础结构，方便快速安装磁铁组件。

所述升降平台机构包括相连接的升降平台和升降驱动组件，磁铁组件中的过渡底板固定安装于升降平台上；升降平台上设有与第一通孔、第二通孔连通的第三通孔。升降平台及磁铁组件进行升降运动的过程中，真空管道始终贯穿于第一通孔、第二通孔和第三通孔中。

作为一种优选方案，所述升降平台呈上部开放的矩形箱式结构，升降平台上分布有多组安装孔。根据镀膜工艺以及镀膜设备现场的实际需求，升降平台也可设为其他结构形式，一般采用型钢件焊接而成。升降平台上分布多组安装孔，一般情况下，每组安装孔可配合一种规格的磁铁组件进行安装，通常与过渡底板上所设的安装孔相对应，所以，在升降平台上设置多组安装孔，则可根据真空管道的数量以及镀膜工艺需求选择不同规格的磁铁组件，快速安装使用，其使用灵活性更强。

所述升降平台的顶部和底部均分布有若干吊钩；升降驱动组件包括驱动电机、驱动轴、链轮和链条，驱动电机安装于机架底部，机架底部和机架顶部分别安装有链轮，驱动电机通过驱动轴与位于机架底部的链轮连接，位于机架顶部和机架底部的一对链轮之间通过链条连接，链条两端分别与位于升降平台顶部和升降平台底部的一对吊钩连接。驱动电机输出动力后，通过驱动轴带动链轮转动，从而驱动链条进行转动，链条两端则通过吊钩带动升降平台产生上升或下降的运动。

作为一种优选方案，所述升降平台上设有四对吊钩，对应位于升降平台顶部和升降平台底部的两个吊钩形成一对吊钩；机架上分布有四对链轮，对应位于机架顶部和机架底部的两个链轮形成一对链轮，每对链轮和每个吊钩对应通过一个链条连接；安装于机架底部的四个链轮中，两个链轮作为主动轮，分别设于驱动轴两端，另外两个链轮作为从动轮，位于驱动轴同一端的主动轮与从动轮之间通过一组同步带组件进行连接。其中，同步带组件可采用现有通用的同步带组件，驱动轴两端分别通过同步带组件使各主动轮和各从动轮同步转动，从而使四个链条带动升降平台上的四对吊钩进行同步的升降运动，提高升降平台的平稳性。

沿升降平台的运动方向，所述机架上还设有导轨，升降平台外侧设有沿导轨进行滑动的滑块。在升降平台带动磁铁组件进行升降运动的过程中，导轨可提供导向作用，通过滑块的配合，可进一步提高升降平台升降运动的稳定性。

所述真空管道内设有靶源组件，真空管道内部形成密封空间，真空管道悬挂于机架上。真空管道的内部结构与现有真空管道相同，但当需要同时对多个真空管道进行镀膜时，各真空管道的两端分别设有固定法兰盘，通过固定法兰盘将真空管道两端进行固定，避免单个真空管道产生晃动，同时，还可通过顶部的真空盘与机架进行安装，将各真空管道统一悬挂于机架上。此外，当真空管道长度过大时，还可在各真空管道的中部或外周设置其他辅助支撑结构，进一步提供真空管道安装结构的稳定性。

所述机架的中部为镀膜操作空间，镀膜操作空间外周还设有多个操作平台，各操作平台由下至上依次设置。这些操作平台的数量可根据真空管道的实际长度或镀膜设备现场的实际情况进行设置，利用这些操作平台，可方便工作人员对真空管道的连接与固定进行操作，也方便镀膜设备的检修或其他维护工作。

本发明通过上述镀膜设备实现一种真空管道用的磁场移动式镀膜方法，具体为：将内置有靶源组件的真空管道固定安装于机架上，真空管道分段形成多个镀膜工位，磁铁组件在升降平台机构的带动下在真空管道外周进行升降运动，按照由上至下或由下至上的方式逐个停留在对应的镀膜工位上，为真空管道的镀膜提供磁场作用。

上述真空管道用的磁场移动式镀膜设备及方法使用时，可先按照镀膜工艺的实际情况，将各真空管道分段呈多个连续的镀膜工位，然后按照由上至下或由下至上的方式对每个镀膜工位对应的真空管道进行镀膜处理，在每个镀膜工位处，通过升降平台带动磁铁组件进行升降运动，利用磁铁组件停留在对应镀膜工位时，磁铁组件为该镀膜工位提供磁场作用，配合真空管道内的靶源组件完成对该镀膜工位上真空管道的镀膜加工。由于在一般情况下，升降平台和磁铁组件的位置精度可通过其外接的控制装置进行精准控制或调整，因此磁铁组件的停留位置可与每一个镀膜工位准确对应，也就保证了真空管道镀膜的均匀性，同时也可避免大量的拆装工作，也简化镀膜设备的结构。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本真空管道用的磁场移动式镀膜设备及方法采用移动式的磁铁组件，为真空管道的镀膜工艺提供移动式的磁场，可实现不同长度或多根真空管道同时进行镀膜处理，同时，在不需要根据真空管道的实际长度设置对应长度的磁铁组件或重新拆装磁铁组件进行使用的情况下，有效保证了真空管道镀膜的均匀性，同时也可避免大量的拆装工作，也简化镀膜设备的结构，降低设备制造和维护成本。

本真空管道用的磁场移动式镀膜设备中，通过升降平台带动磁铁组件进行升降运动以配合真空管道上的不同镀膜工位使用，其结构简单，但运行平稳，能提供稳定的磁场作用，磁铁组件不受真空管道的长度影响，使用灵活，适用范围较广。

本真空管道用的磁场移动式镀膜设备中，真空组件还可根据常用的镀膜情况加工成不同规格标准件，根据不同的真空管道镀膜需求，选择对应的真空组件后快速安装于升降平台上进行使用即可，可较大程度节省人工操作强度，提高工作效率。

附图说明

图1为本真空管道用的磁场移动式镀膜设备的结构示意图。

图2为图1所示镀膜设备的主视图。

图3为升降平台及真空组件的结构示意图。

上述各图中，各附图标记所示部件如下：1为机架，1-1为操作平台，2为升降平台机构，2-1为升降平台，2-2为吊钩，2-3为驱动电机，2-4为驱动轴，2-5为链轮，2-6为链条，2-7为导轨，2-8为滑块，2-9为同步带组件，3为磁铁组件，3-1为磁铁本体，3-2为支撑节块，3-3为连接杆，3-4为过渡底板，3-5为第一通孔，4为真空管道，4-1为固定法兰盘。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例一种真空管道用的磁场移动式镀膜设备，如图1或图2所示，包括机架1、升降平台机构2和升降式的磁铁组件3，磁铁组件中部设有第一通孔，机架上固定安装有至少一个真空管道4，真空管道位于磁铁组件的第一通孔内，磁铁组件安装于升降平台机构上，升降平台机构安装于机架上；升降平台机构带动磁铁组件沿真空管道的轴线方向在真空管道外周进行升降运动。其中，机架作为整个镀膜设备的基础支架，主要用于支撑和安装镀膜设备的各组成机构；升降平台机构作为磁铁组件的安装基座以及升降基体，带动磁铁组件进行升降运动；真空管道的数量则根据镀膜工艺的实际需求进行设置，真空管道内置有靶源材料，且真空管道内形成密封空间(该结构与现有真空管道结构相同)。

上述各组成机构的具体结构如下：

如图1或图3所示，磁铁组件包括磁铁本体3-1、支撑节块3-2、连接杆3-3和过渡底板3-4，磁铁本体中部设置第一通孔3-5，磁铁本体底部设置过渡底板，过渡底板上设有与第一通孔连通的第二通孔，磁铁本体外周分布有多个支撑节块，各支撑节块之间通过多个连接杆连接并支撑固定。其中，磁铁本体为筒状结构，可为圆形筒体或矩形等其他形状的筒体结构，筒体内径则可根据镀膜工艺的需求进行设定。在对真空管道进行镀膜时，磁铁本体为镀膜工艺提供磁场作用，支撑节块与连接杆相配合，为磁铁本体提供支撑作用，加强其结构稳定性，过渡底板作为磁铁组件的安装基座，主要是为磁铁组件在下述升降平台上的安装提供一个基础结构，方便快速安装磁铁组件。

如图1所示，升降平台机构包括相连接的升降平台和升降驱动组件，磁铁组件中的过渡底板固定安装于升降平台上；升降平台上设有与第一通孔、第二通孔连通的第三通孔。升降平台及磁铁组件进行升降运动的过程中，真空管道始终贯穿于第一通孔、第二通孔和第三通孔中。本实施例作为一种优选方案，升降平台2-1呈上部开放的矩形箱式结构，升降平台上分布有多组安装孔(图中未示出)。根据镀膜工艺以及镀膜设备现场的实际需求，升降平台也可设为其他结构形式，一般采用型钢件焊接而成。升降平台上分布多组安装孔，一般情况下，每组安装孔可配合一种规格的磁铁组件进行安装，通常与过渡底板上所设的安装孔相对应，所以，在升降平台上设置多组安装孔，则可根据真空管道的数量以及镀膜工艺需求选择不同规格的磁铁组件，快速安装使用，其使用灵活性更强。

升降平台的顶部和底部均分布有若干吊钩2-2；升降驱动组件包括驱动电机2-3、驱动轴2-4、链轮2-5和链条2-6，驱动电机安装于机架底部，机架底部和机架顶部分别安装有链轮，驱动电机通过驱动轴与位于机架底部的链轮连接，位于机架顶部和机架底部的一对链轮之间通过链条连接，链条两端分别与位于升降平台顶部和升降平台底部的一对吊钩连接。驱动电机输出动力后，通过驱动轴带动链轮转动，从而驱动链条进行转动，链条两端则通过吊钩带动升降平台产生上升或下降的运动。本实施例中，升降平台上设有四对吊钩，对应位于升降平台顶部和升降平台底部的两个吊钩形成一对吊钩；机架上分布有四对链轮，对应位于机架顶部和机架底部的两个链轮形成一对链轮，每对链轮和每个吊钩对应通过一个链条连接；安装于机架底部的四个链轮中，两个链轮作为主动轮，分别设于驱动轴两端，另外两个链轮作为从动轮，位于驱动轴同一端的主动轮与从动轮之间通过一组同步带组件2-9(如图1所示)进行连接。其中，同步带组件可采用现有通用的同步带组件，驱动轴两端分别通过同步带组件使各主动轮和各从动轮同步转动，从而使四个链条带动升降平台上的四对吊钩进行同步的升降运动，提高升降平台的平稳性。

此外，在升降平台机构中，沿升降平台的运动方向，机架上还设有导轨2-7，升降平台外侧设有沿导轨进行滑动的滑块2-8。在升降平台带动磁铁组件进行升降运动的过程中，导轨可提供导向作用，通过滑块的配合，可进一步提高升降平台升降运动的稳定性。

真空管道内设有靶源组件，真空管道内部形成密封空间，真空管道悬挂于机架上。真空管道的内部结构与现有真空管道相同，但当需要同时对多个真空管道进行镀膜时，各真空管道的两端分别设有固定法兰盘4-1，通过固定法兰盘将真空管道两端进行固定，避免单个真空管道产生晃动，同时，还可通过顶部的真空盘与机架进行安装，将各真空管道统一悬挂于机架上。此外，当真空管道长度过大时，还可在各真空管道的中部或外周设置其他辅助支撑结构，进一步提供真空管道安装结构的稳定性。

如图1所示，机架的中部为镀膜操作空间，镀膜操作空间外周还设有多个操作平台1-1，各操作平台由下至上依次设置。这些操作平台的数量可根据真空管道的实际长度或镀膜设备现场的实际情况进行设置，利用这些操作平台，可方便工作人员对真空管道的连接与固定进行操作，也方便镀膜设备的检修或其他维护工作。

本实施例通过上述镀膜设备可实现一种真空管道用的磁场移动式镀膜方法，具体为：内置有靶源组件的真空管道固定安装于机架上，真空管道分段形成多个镀膜工位，磁铁组件在升降平台机构的带动下在真空管道外周进行升降运动，按照由上至下或由下至上的方式逐个停留在对应的镀膜工位上，为真空管道的镀膜提供磁场作用。

上述真空管道用的磁场移动式镀膜设备及方法使用时，可先按照镀膜工艺的实际情况，将各真空管道分段呈多个连续的镀膜工位，然后按照由上至下或由下至上的方式对每个镀膜工位对应的真空管道进行镀膜处理，在每个镀膜工位处，通过升降平台带动磁铁组件进行升降运动，利用磁铁组件停留在对应镀膜工位时，磁铁组件为该镀膜工位提供磁场作用，配合真空管道内的靶源组件完成对该镀膜工位上真空管道的镀膜加工。由于在一般情况下，升降平台和磁铁组件的位置精度可通过其外接的控制装置进行精准控制或调整，因此磁铁组件的停留位置可与每一个镀膜工位准确对应，也就保证了真空管道镀膜的均匀性，同时也可避免大量的拆装工作，也简化镀膜设备的结构。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (9)

1.一种真空管道用的磁场移动式镀膜设备，其特征在于，包括机架、升降平台机构和升降式的磁铁组件，磁铁组件中部设有第一通孔，机架上固定安装有至少一个真空管道，真空管道位于磁铁组件的第一通孔内，磁铁组件安装于升降平台机构上，升降平台机构安装于机架上；升降平台机构带动磁铁组件沿真空管道的轴线方向在真空管道外周进行升降运动；

真空管道内设有靶源组件，真空管道内部形成密封空间，真空管道悬挂于机架上；

升降平台和磁铁组件的位置精度通过其外接的控制装置进行精准控制或调整。

2.根据权利要求1所述一种真空管道用的磁场移动式镀膜设备，其特征在于，所述磁铁组件包括磁铁本体、支撑节块、连接杆和过渡底板，磁铁本体中部设置第一通孔，磁铁本体底部设置过渡底板，过渡底板上设有与第一通孔连通的第二通孔，磁铁本体外周分布有多个支撑节块，各支撑节块之间通过多个连接杆连接并支撑固定。

3.根据权利要求2所述一种真空管道用的磁场移动式镀膜设备，其特征在于，所述升降平台机构包括相连接的升降平台和升降驱动组件，磁铁组件中的过渡底板固定安装于升降平台上；升降平台上设有与第一通孔、第二通孔连通的第三通孔。

4.根据权利要求3所述一种真空管道用的磁场移动式镀膜设备，其特征在于，所述升降平台呈上部开放的矩形箱式结构，升降平台上分布有多组安装孔。

5.根据权利要求3所述一种真空管道用的磁场移动式镀膜设备，其特征在于，所述升降平台的顶部和底部均分布有若干吊钩；升降驱动组件包括驱动电机、驱动轴、链轮和链条，驱动电机安装于机架底部，机架底部和机架顶部分别安装有链轮，驱动电机通过驱动轴与位于机架底部的链轮连接，位于机架顶部和机架底部的一对链轮之间通过链条连接，链条两端分别与位于升降平台顶部和升降平台底部的一对吊钩连接。

6.根据权利要求5所述一种真空管道用的磁场移动式镀膜设备，其特征在于，所述升降平台上设有四对吊钩，对应位于升降平台顶部和升降平台底部的两个吊钩形成一对吊钩；机架上分布有四对链轮，对应位于机架顶部和机架底部的两个链轮形成一对链轮，每对链轮和每个吊钩对应通过一个链条连接；安装于机架底部的四个链轮中，两个链轮作为主动轮，分别设于驱动轴两端，另外两个链轮作为从动轮，位于驱动轴同一端的主动轮与从动轮之间通过一组同步带组件进行连接。

7.根据权利要求3所述一种真空管道用的磁场移动式镀膜设备，其特征在于，沿升降平台的运动方向，所述机架上还设有导轨，升降平台外侧设有沿导轨进行滑动的滑块。

8.根据权利要求1所述一种真空管道用的磁场移动式镀膜设备，其特征在于，所述机架的中部为镀膜操作空间，镀膜操作空间外周还设有多个操作平台，各操作平台由下至上依次设置。

9.根据权利要求1～8任一项所述镀膜设备实现一种真空管道用的磁场移动式镀膜方法，其特征在于，将内置有靶源组件的真空管道固定安装于机架上，真空管道分段形成多个镀膜工位，磁铁组件在升降平台机构的带动下在真空管道外周进行升降运动，按照由上至下或由下至上的方式逐个停留在对应的镀膜工位上，为真空管道的镀膜提供磁场作用。

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