CN113699493A - 一种实现宽幅纳米颗粒束流的团簇束流沉积设备 - Google Patents

一种实现宽幅纳米颗粒束流的团簇束流沉积设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种实现宽幅纳米颗粒束流的团簇束流沉积设备，包括中心溅射靶枪和侧溅射靶枪，所述中心溅射靶枪连接有驱动其旋转的驱动机构；所述中心溅射靶枪上固定套设有中心齿轮，所述中心齿轮啮合有行星齿轮，所述行星齿轮啮合有内齿圆；所述行星齿轮的中部套设有套筒，所述套筒采用圆管型结构。本发明通过设置中心齿轮，中心齿轮啮合有行星齿轮，行星齿轮啮合有内齿圆，中心齿轮转动后会带动行星齿轮沿着内齿圆圆周运动，从而实现侧溅射靶枪圆周溅射与中心溅射靶枪的溅射外圈重合。本发明通过设置溅射靶调节机构，通过带动齿条与齿轮的啮合实现套筒内侧溅射靶枪的偏转，但不宜偏转较大，否则容易造成溅射局部不均匀。

Description

一种实现宽幅纳米颗粒束流的团簇束流沉积设备
技术领域
本发明涉及团簇束流沉积技术领域，尤其涉及一种实现宽幅纳米颗粒束流的团簇束流沉积设备。
背景技术
纳米结构材料因小尺寸的精细调控、崭新的物理和化学性质成为当前先进材料领域的研究热点，也是近年来材料工程中关注的热点之一。纳米制造是指通过机械学、物理学、化学、生物学、材料科学等方法实现纳米尺寸结构的可控加工和相关材料和器件的可控制备，并关心纳米尺度与纳米精度下加工、成形、改性和跨尺度制造等等。所以，纳米制造工艺是当前纳米科技发展的关键。
现有技术中，例如专利号CN103789734B公开的一种中性团簇束流喷嘴集群实现宽幅纳米颗粒束流的方法，所述束流喷嘴集群由束流集群板即集成束流枪实现，束流集群板分为两层，第一层为多个集成束流枪的喷嘴，第二层为分离器，分离器与喷嘴一一对应，分离器与喷嘴的轴线在一条直线上，两层的间距为0.5cm到5cm之间。本发明构成可用于较大面积和较大通量纳米加工的纳米颗粒束流，实现较大面积的纳米喷涂。借此实现的高颗粒通量的宽幅纳米束流将有助于提高利用团簇束流进行纳米表面加工时单位时间产额，有助于降低能耗和提高效率，从而有效地降低纳米加工的单位成本。
但是上述方案之间存在较大的间隙A，参照图1，如果重合溅射，则存在较大的重叠部分B，无论那种都会造成靶材溅射不均匀，因而急需改变。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述的问题，而提出的一种实现宽幅纳米颗粒束流的团簇束流沉积设备。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种实现宽幅纳米颗粒束流的团簇束流沉积设备，包括中心溅射靶枪和侧溅射靶枪，所述中心溅射靶枪连接有驱动其旋转的驱动机构；
所述中心溅射靶枪上固定套设有中心齿轮，所述中心齿轮啮合有行星齿轮，所述行星齿轮啮合有内齿圆；
所述行星齿轮的中部套设有套筒，所述套筒采用圆管型结构，所述侧溅射靶枪通过转轴转动连接在套筒内；
所述套筒的外表面固定连接有连接臂，所述连接臂上转动连接有轴套，所述轴套套设在中心溅射靶枪上；
所述套筒上设置有溅射靶调节机构，所述角度调节机构用于调节侧溅射靶枪的溅射角度。
可选地，所述溅射靶调节机构由自锁驱动机构和角度调节机构两部分构成。
可选地，所述自锁驱动机构由电机、蜗轮和蜗杆构成，所述电机固定连接在套筒的外壁上，所述电机的输出端固定连接有蜗杆，所述蜗杆与蜗轮啮合。
可选地，所述角度调节机构由丝杆、螺母、齿条和齿轮构成，所述丝杆与螺母螺纹连接，所述螺母横向转动连接在套筒的内壁上，所述螺母与丝杆螺纹连接，所述丝杆与齿条固定连接，所述齿条与齿轮啮合，所述齿轮与侧溅射靶枪固定连接。
可选地，所述驱动机构由减速电机、主动齿轮和从动齿轮构成，所述主动齿轮与减速电机的输出轴键连接，所述主动齿轮与从动齿轮啮合，所述从动齿轮与中心溅射靶枪键连接。
可选地，所述中心溅射靶枪上设置有一伸缩段和调节伸缩段伸缩长度的长度调节机构。
可选地，所述伸缩段采用金属波纹管。
可选地，所述长度调节机构由第一挡边、双杆气缸、连杆、第二挡边和轴向设置在连杆上的开槽，所述第一挡边和第二挡边位于伸缩段的两侧，所述第二挡边上安装有双杆气缸，所述双杆气缸的两个输出杆均与连杆转动连接，两个所述连杆共同转动连接在第一挡边上。
本发明具备以下优点：
本发明通过设置中心齿轮，中心齿轮啮合有行星齿轮，行星齿轮啮合有内齿圆，中心齿轮转动后会带动行星齿轮沿着内齿圆圆周运动，从而实现侧溅射靶枪圆周溅射与中心溅射靶枪的溅射外圈重合。
本发明通过设置溅射靶调节机构，通过带动齿条与齿轮的啮合实现套筒内侧溅射靶枪的偏转，但不宜偏转较大，否则容易造成溅射局部不均匀。
本发明通过设置伸缩段并通过长度调节机构调节其长度，伸缩段采用金属波纹管，便于实现伸缩运动，从而控制中心溅射靶枪与基材之间的距离，由于中心溅射靶枪的溅射不可避免会在脱离靶枪后的略微呈放射状，因而通过调节其高低可以在侧溅射靶枪不能过度旋转的基础上，实现二者溅射范围的重合。
附图说明
图1为现有技术溅射靶枪的溅射范围图；
图2为本发明实施例一整体结构示意图；
图3为本发明中溅射靶调节机构示意图；
图4为本发明内齿圆部分的俯视图；
图5为本发明中驱动机构示意图；
图6为本发明中实施例一的溅射范围图；
图7为本发明实施例二示意图；
图8为本发明中长度调节机构示意图；
图中：1中心溅射靶枪、2侧溅射靶枪、3内齿圆、4中心齿轮、5行星齿轮、6连接臂、7轴套、8套筒、9转轴、10溅射靶调节机构、101蜗轮、102蜗杆、103丝杆、104螺母、105电机、106齿条、107齿轮、11驱动机构、111减速电机、112主动齿轮、113从动齿轮、12长度调节机构、121第一挡边、122双杆气缸、123连杆、124第二挡边。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1-6，一种实现宽幅纳米颗粒束流的团簇束流沉积设备，包括中心溅射靶枪1和侧溅射靶枪2，中心溅射靶枪1连接有驱动其旋转的驱动机构11，驱动机构11由减速电机111、主动齿轮112和从动齿轮113构成，主动齿轮112与减速电机111的输出轴键连接，主动齿轮112与从动齿轮113啮合，从动齿轮113与中心溅射靶枪1键连接。驱动机构11
中心溅射靶枪1上固定套设有中心齿轮4，中心齿轮4啮合有行星齿轮5，行星齿轮5啮合有内齿圆3，中心齿轮4转动后会带动行星齿轮5沿着内齿圆3圆周运动，从而实现侧溅射靶枪2圆周溅射与中心溅射靶枪1的溅射外圈重合。
行星齿轮5的中部套设有套筒8，套筒8采用圆管型结构，侧溅射靶枪2通过转轴9转动连接在套筒8内，如此可以实现侧溅射靶枪2的旋转运动。
套筒8的外表面固定连接有连接臂6，连接臂6上转动连接有轴套7，轴套7套设在中心溅射靶枪1上；
套筒8上设置有溅射靶调节机构10，角度调节机构用于调节侧溅射靶枪2的溅射角度。
溅射靶调节机构10由自锁驱动机构和角度调节机构两部分构成，具体如下：
自锁驱动机构由电机105、蜗轮101和蜗杆102构成，电机105固定连接在套筒8的外壁上，电机105的输出端固定连接有蜗杆102，蜗杆102与蜗轮101啮合。蜗轮101和蜗杆102具备自锁功能，可以避免调节后反转。
角度调节机构由丝杆103、螺母104、齿条106和齿轮107构成，丝杆103与螺母104螺纹连接，螺母104横向转动连接在套筒8的内壁上，螺母104与丝杆103螺纹连接，丝杆103与齿条106固定连接，齿条106与齿轮107啮合，齿轮107与侧溅射靶枪2固定连接。角度调机机构可以通过带动齿条106与齿轮107的啮合实现套筒8内侧溅射靶枪2的偏转，但不宜偏转较大，否则容易造成溅射局部不均匀。
实施例二
参照图7-8，在实施例一的基础上进一步如下设置，中心溅射靶枪1上设置有一伸缩段和调节伸缩段伸缩长度的长度调节机构12。
长度调节机构12由第一挡边121、双杆气缸122、连杆123、第二挡边124和轴向设置在连杆123上的开槽125，第一挡边121和第二挡边124位于伸缩段的两侧，第二挡边124上安装有双杆气缸122，双杆气缸122的两个输出杆均与连杆123转动连接，两个连杆123共同转动连接在第一挡边121上。通过双杆气缸122的收缩，带动两侧的连杆123运动，连杆123带动第一挡边121和第二挡边124相互靠近或远离运动，从而实现伸缩段的伸缩运动。
在本实施例中，伸缩段采用金属波纹管，便于实现伸缩运动，从而控制中心溅射靶枪1与基材之间的距离，由于中心溅射靶枪1的溅射不可避免会在脱离靶枪后的略微呈放射状，因而通过调节其高低可以在侧溅射靶枪2不能过度旋转的基础上，实现二者溅射范围的重合。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“罩盖”、“嵌装”、“连接”、“固定”、“分布”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (8)

1.一种实现宽幅纳米颗粒束流的团簇束流沉积设备，其特征在于，包括中心溅射靶枪(1)和侧溅射靶枪(2)，所述中心溅射靶枪(1)连接有驱动其旋转的驱动机构(11)；
所述中心溅射靶枪(1)上固定套设有中心齿轮(4)，所述中心齿轮(4)啮合有行星齿轮(5)，所述行星齿轮(5)啮合有内齿圆(3)；
所述行星齿轮(5)的中部套设有套筒(8)，所述套筒(8)采用圆管型结构，所述侧溅射靶枪(2)通过转轴(9)转动连接在套筒(8)内；
所述套筒(8)的外表面固定连接有连接臂(6)，所述连接臂(6)上转动连接有轴套(7)，所述轴套(7)套设在中心溅射靶枪(1)上；
所述套筒(8)上设置有溅射靶调节机构(10)，所述溅射靶调节机构(10)用于调节侧溅射靶枪(2)的溅射角度。
2.根据权利要求1所述的一种实现宽幅纳米颗粒束流的团簇束流沉积设备，其特征在于，所述溅射靶调节机构(10)由自锁驱动机构和角度调节机构两部分构成。
3.根据权利要求2所述的一种实现宽幅纳米颗粒束流的团簇束流沉积设备，其特征在于，所述自锁驱动机构由电机(105)、蜗轮(101)和蜗杆(102)构成，所述电机(105)固定连接在套筒(8)的外壁上，所述电机(105)的输出端固定连接有蜗杆(102)，所述蜗杆(102)与蜗轮(101)啮合。
4.根据权利要求3所述的一种实现宽幅纳米颗粒束流的团簇束流沉积设备，其特征在于，所述角度调节机构由丝杆(103)、螺母(104)、齿条(106)和齿轮(107)构成，所述丝杆(103)与螺母(104)螺纹连接，所述螺母(104)横向转动连接在套筒(8)的内壁上，所述螺母(104)与丝杆(103)螺纹连接，所述丝杆(103)与齿条(106)固定连接，所述齿条(106)与齿轮(107)啮合，所述齿轮(107)与侧溅射靶枪(2)固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种实现宽幅纳米颗粒束流的团簇束流沉积设备，其特征在于，所述驱动机构(11)由减速电机(111)、主动齿轮(112)和从动齿轮(113)构成，所述主动齿轮(112)与减速电机(111)的输出轴键连接，所述主动齿轮(112)与从动齿轮(113)啮合，所述从动齿轮(113)与中心溅射靶枪(1)键连接。
6.根据权利要求1所述的一种实现宽幅纳米颗粒束流的团簇束流沉积设备，其特征在于，所述中心溅射靶枪(1)上设置有一伸缩段和调节伸缩段伸缩长度的长度调节机构(12)。
7.根据权利要求6所述的一种实现宽幅纳米颗粒束流的团簇束流沉积设备，其特征在于，所述伸缩段采用金属波纹管。
8.根据权利要求6所述的一种实现宽幅纳米颗粒束流的团簇束流沉积设备，其特征在于，所述长度调节机构(12)由第一挡边(121)、双杆气缸(122)、连杆(123)、第二挡边(124)和轴向设置在连杆(123)上的开槽(125)，所述第一挡边(121)和第二挡边(124)位于伸缩段的两侧，所述第二挡边(124)上安装有双杆气缸(122)，所述双杆气缸(122)的两个输出杆均与连杆(123)转动连接，两个所述连杆(123)共同转动连接在第一挡边(121)上。
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