CN203034086U - 一种激光束自动移位控制装置 - Google Patents

Abstract

一种激光束自动移位控制装置，包括支撑台，传动系统和透镜架；电机固定在支撑台上，电机的输出轴轴向与支撑台垂直，其下端焊接一“ㄈ”形连接片，该连接片下部平面与支撑台平行；平面上开有控制移位范围的限位槽，滑块通过滑块轴固定在限位槽上；滑块中开有通孔；滑杆穿过通孔，两者为滑动配合；滑杆的轴向平行于支撑台；轴套用螺栓固定在支撑台下方，轴套下部以轴承连接转轴；转轴中间部位与滑杆用紧定螺钉连接，转轴与滑杆非同轴；转轴下端与连杆相连接；定位销的销杆依次穿过透镜夹持器和限位块；定位销固定在连杆末端。该装置配合靶材的自转，可以保证聚焦激光束对靶材表面均匀扫描，实现薄膜的均匀沉积。

Description

一种激光束自动移位控制装置

技术领域

本实用新型涉及真空激光镀膜中激光束自动移位控制装置；具体涉及用于实现聚焦激光束对靶材表面均匀扫描的激光束自动移位控制装置。

背景技术

脉冲激光沉积技术(PLD)是将激光束通过光路系统，聚焦到真空室中的靶材，并与靶材强烈相互作用，产生高温高密度的等离子体羽辉，等离子体羽辉定向等温、绝热膨胀，然后到达衬底表面，形成薄膜的一种方法；由于PLD具有良好的保成分性；沉积速率高，试验周期短；工艺参数可任意调节，对靶材种类没有限制；污染较小，易于控制；发展潜力大，有极大的兼容性等特点，已成为半导体薄膜，高温超导薄膜，金刚石和类金刚石薄膜，铁电、压电和光电薄膜，以及生物陶瓷薄膜制备的主要方法之一；

在薄膜沉积中，均匀性是很重要的参数，但PLD很难实现对大面积薄膜的均匀沉积，因为羽辉方向性强，在不同的方向上，羽辉中的粒子速度不尽相同；且等离子体局域分布，这成为制约PLD发展的一大难点；在提高薄膜均匀性的各种方法中，使激光束在靶材表面运动，加大沉积区域是现实可行的；因此，急需一种激光束自动移位控制装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种激光束自动移位控制装置，配合靶材的自转，可以保证聚焦激光束对靶材表面均匀扫描，实现薄膜的均匀沉积，并提高靶材的利用率，降低成本。

为实现上述目的，本实用新型包括如下技术方案：

一种激光束自动移位控制装置，包括支撑台100，传动系统200和透镜架300；

支撑台100是一长方形面板，其上具有两个开孔，分别用于固定传动系统200的电机2和轴套12；

传动系统200包括电机2、输出轴5、”ㄈ”形连接片6、滑块轴8、滑块9、滑杆11、轴套12、转轴13和连杆15；

该电机2由螺栓3固定在支撑台100上，电机2下部的输出轴5和支撑台100以轴承相连接；输出轴5的轴向与支撑台100垂直，其下端焊接一“ㄈ”形连接片6，该连接片下部为平面，与支撑台100平行，该平面上开有控制移位范围的限位槽7；滑块9通过滑块轴8用螺帽81固定在限位槽7上；滑块9中开有圆形贯通通孔10；滑杆11穿过通孔10，两者为滑动配合，该滑杆11的轴向平行于支撑台100；其另一端用锁紧螺钉141固定在转轴13上；

该轴套12用螺栓固定在支撑台100下方，轴套12下部以轴承连接转轴13；转轴13中间部位与滑杆11用紧定螺钉141连接，转轴13与滑杆11非同轴；转轴13下端用紧定螺钉142和连杆15相连接；

透镜架300由定位销16，透镜夹持器17和限位块18组成；定位销16的销杆依次穿过透镜夹持器17和限位块18；定位销16固定在连杆15末端。

如上所述的装置，其特征在于，所述定位销16和连杆15，以及透镜夹持器17和定位销16均为可转动连接，手动可使透镜架300以连杆15为轴转动，透镜夹持器17以定位销16的销杆为轴转动。

如上所述的装置，其特征在于，所述滑杆11的平均表面粗糙度小于0.8微米，通孔10的平均表面粗糙度小于1.6微米。

如上所述的装置，其特征在于，所述激光束自动移位控制装置各部件均用不锈钢制成。

如上所述的装置，其特征在于，所述激光束自动移位控制装置放置在支持架或导轨上，该装置可水平放置或以任何倾斜角度放置在支持架或导轨上。

另一方面，本实用新型提供如上所述装置的操作方法，该方法包括以下步骤：

A.按照具体光路，手动转动定位销16和透镜夹持器17，确定透镜19的方位；

B.根据靶材大小和光路距离，调整滑块9固定在限位槽7的位置，来选定移位范围，并通过电机电源选择移位频率；

C.开启电机2，输出轴5的转动通过各部件，最终带动透镜17左右摆动，配合靶材的自转，实现激光束对靶材各区域的均匀扫描，实现大面积薄膜的均匀沉积。

本实用新型的有益效果在于：该激光束自动移位控制装置电机输出轴5和滑块9不同轴，由此输出转动，通过电机输出轴5带动连接片转动，使滑块9围绕输出轴5轴线作圆周运动，滑块9圆周运动半径为滑块固定螺栓81到电机输出轴5轴线的距离。因滑杆11一端固定，滑块9在圆周运动的不同位置和滑杆11有相对位移，使滑块9在滑杆11上来回滑动，并带动滑杆11左右摆动；滑杆11左右摆动给转轴13一力矩，使转轴13左右摆动，并带动透镜架300左右摆动。其优点在于下几个方面：

1.该装置通过各部件对力的传动，带动透镜运动，实现了对激光束自动移位的控制。

2.该装置可按需要和光路系统的任何透镜组装。

3.激光束位移范围可通过滑块轴固定在限位槽的不同位置进行调节，根据靶材大小和光路距离进行自由选择。

4.该装置设计精巧，结构牢固稳定，操作方便，成本低廉。

附图说明

图1为实施例1激光束自动移位控制装置的立体结构示意图；

图2为实施例1透镜架的立体结构示意图；

图3为实施例1支撑台的主视图；

图4为实施例1滑块的主视图；

图5为图4沿A-A’的剖视图；

图6为实施例1轴套和转轴的主视图；

图7为图6沿B-B’的剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例子对本实用新型作进一步说明，这些实施例并非是对本实用新型的限制，任何等同替换或公知改变均属于本实用新型保护范围。实施例1激光束自动移位控制装置

图1所示为本实用新型一种优选实施方式的立体结构图，该激光束自动移位控制装置由支撑台100、传动系统200、和透镜架300三部分组成。各部件均用不锈钢制成，保证了强度和加工精度。

如图2和图3所示，支撑台100为支撑其它所有部件的一长方形平台，其上左右各开一圆形孔，分别用来固定轴套12和电机2。

如图1所示，传动系统200包括电机2、输出轴5、“ㄈ”形连接片6、滑块轴8、滑块9、滑杆11、轴套12、转轴13和连杆15。电机2上带有电源线4，下方具有电机输出轴5，输出轴5下方焊接一“ㄈ”形连接片6，连接片6下部为平面，与支撑台100平行，其长度方向开有椭圆形限位槽7。

如图4和图5所示，滑块9中间开有圆形通孔10，与通孔10垂直方向开设滑块轴通孔82，滑块9通过滑块轴8用螺帽81固定在限位槽7上，通过改变滑块轴8在限位槽7中固定的位置，可以调节滑块9的移位范围。一柱形滑杆11一端穿过通孔10，另一端用紧定螺钉141和转轴13相连，滑杆11的轴向平行于支撑台100。通孔10和滑杆11和是滑动配合，两者的平均表面粗糙度分别小于0.8微米和1.6微米。

如图1、图6和图7所示，轴套12用螺栓固定在支撑台100的左下方，转轴13与轴套12为轴承连接。转轴13上中间和下方有两个紧定螺钉141和142，分别用来固定滑杆11和连杆15。转轴13与滑杆11非同轴。

如图2所示，透镜架300由定位销16，透镜夹持器17和限位块18组成。柱形定位销16的销杆161上依次穿过透镜夹持器17和限位块18。定位销16的销杆末段具有开孔，用于固定在连杆15上，透镜19安装在透镜夹持器上方的孔中。通过定位销销杆161的前段螺纹与定位销帽162螺接可紧固整个透镜架系统。透镜架300和连杆15，透镜夹持器17和定位销16均为可转动连接，即手动可使透镜架300以连杆为轴转动，透镜夹持器17以定位销16的销杆为轴转动，实现了透镜在空间任意方位可调。

装置支持架20用来支撑并稳固整个系统，可根据需要设计为平面状或导轨状。

工作时，可按如下步骤操作：

按照图1和图2，按照具体光路，手动转动定位销16和透镜夹持器17，确定透镜19的方位。根据靶材大小和光路距离，调整滑块9固定在限位槽7的位置，来选定移位范围，且通过电机电源选择移位频率。在具体实验中，电机输出的转动通过各部件，最终带动透镜17左右摆动，配合靶材的自转，实现激光束对靶材各区域的均匀扫描，实现大面积薄膜的均匀沉积。

Claims (5)

1.一种激光束自动移位控制装置，其特征在于，其包括支撑台(100)，传动系统(200)和透镜架(300)；

支撑台(100)是一长方形面板，其上具有两个开孔，分别用于固定传动系统(200)的电机(2)和轴套(12)；

传动系统(200)包括电机(2)、输出轴(5)、”ㄈ”形连接片(6)、滑块轴(8)、滑块(9)、滑杆(11)、轴套(12)、转轴(13)和连杆(15)；

该电机(2)由螺栓(3)固定在支撑台(100)上，电机(2)下部的输出轴(5)和支撑台(100)以轴承相连接；输出轴(5)的轴向与支撑台(100)垂直，其下端焊接一“ㄈ”形连接片(6)，该连接片下部为平面，与支撑台(100)平行，该平面上开有控制移位范围的限位槽(7)；滑块(9)通过滑块轴(8)用螺帽(8)1固定在限位槽(7)上；滑块(9)中开有圆形贯通通孔(10)；滑杆(11)穿过通孔(10)，两者为滑动配合，该滑杆(11)的轴向平行于支撑台(100)；其另一端用锁紧螺钉(141)固定在转轴(13)上；

该轴套(12)用螺栓固定在支撑台(100)下方，轴套(12)下部以轴承连接转轴(13)；转轴(13)中间部位与滑杆(11)用紧定螺钉(141)连接，转轴(13)与滑杆(11)非同轴；转轴(13)下端用紧定螺钉(142)和连杆(15)相连接；

透镜架(300)由定位销(16)，透镜夹持器(17)和限位块(18)组成；定位销(16)的销杆依次穿过透镜夹持器(17)和限位块(18)；定位销(16)固定在连杆(15)末端。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述定位销(16)和连杆(15)，以及透镜夹持器(17)和定位销(16)均为可转动连接，手动可使透镜架(300)以连杆(15)为轴转动，透镜夹持器(17)以定位销(16)的销杆为轴转动。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滑杆(11)的平均表面粗糙度小于0.8微米，通孔(10)的平均表面粗糙度小于1.6微米。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光束自动移位控制装置各部件均用不锈钢制成。

5.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述激光束自动移位控制装置放置在支持架或导轨上，该装置水平放置或以任何倾斜角度放置在支持架或导轨上。

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