CN218213851U - 一种新型离子源控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及镀膜机技术领域，提供一种新型离子源控制系统，包括真空腔体、灯丝以及电源控制模块；所述真空腔体的空间区域连接有用于控制通入氧气流量的调节阀，所述灯丝安装在真空腔体中且与所述电源控制模块连接，所述真空腔体的空间区域中还安装有连接电源控制模块的正极板和负极板，所述正极板和负极板之间形成电场；所述灯丝用于在空间区域产生发射电子，与空间区域内碰撞氧气的气体分子，在所述正极板和负极板之间电场作用下氧气电离产生离子源。本实用新型的新型离子源控制系统使得离子源的产生过程更加稳定可控，镀膜出的膜层厚度和膜层厚度均匀性效果更好。

Description

一种新型离子源控制系统

技术领域

本实用新型涉及镀膜机技术领域，尤其是涉及镀膜机中对膜层厚度和膜层均匀性的控制，具体地，是涉及一种新型离子源控制系统。

背景技术

离子镀膜是在真空室中，利用气体放电现象产生的气体离子去轰击蒸发物质，将蒸发物沉积在基片上，这种方法不仅明显改善了膜层质量，还扩大了薄膜应用范围。评价膜层质量的重要指标是膜层厚度和膜层厚度的均匀性，它们的好坏均与离子源的产生有着密切的关系。

离子的产生过程为：给阴极灯丝通一较大电流，其表面就会产生发射电子，这些电子在空间区域内被电场加速后获得较大动能，这时如果通入氧气，电子就会碰撞氧气分子形成气体离子，气体离子在电场的作用下，会继续加速轰击蒸发物，蒸发物就会被蒸发到基片表面形成薄膜。离子源的产生是一个比较复杂的过程，它受阴极灯丝电流、氧气流量、电场大小的影响，不是一个可以直接控制的量。

镀膜过程中的阳极电压、阴极电流和气体流量是对离子产生影响最大的变量，它们交织在一起互相影响难以控制。目前广泛的操作情况是人工现场根据经验去调整某个参数来控制离子源的产生，这种方式不仅落后，还与人员水平有关，使得膜层厚度和膜层厚度均匀性都难以把控，进而镀膜出的产品效果差强人意。

实用新型内容

为了弥补传统方式产生离子源镀膜的不足，并实现离子源的自动控制过程，本实用新型的目的是提供一种新型离子源控制系统，解决了当前需要手动调节而导致离子源波动较大，从而给镀膜带来膜层厚度不符合要求的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下的技术方案：

第一方面，本实用新型提供了一种新型离子源控制系统，包括真空腔体、灯丝以及电源控制模块；所述真空腔体的空间区域连接有用于控制通入氧气流量的调节阀，所述灯丝安装在真空腔体中且与所述电源控制模块连接，所述真空腔体的空间区域中还安装有连接电源控制模块的正极板和负极板，所述正极板和负极板之间形成电场；所述灯丝用于在空间区域产生发射电子，与空间区域内碰撞氧气的气体分子，在所述正极板和负极板之间电场作用下氧气电离产生离子源。

作为本实用新型的进一步方案，所述真空腔体通过管道连接有真空泵，用于对真空腔体进行抽真空，所述真空腔体的空间区域内真空度介于10^-3～10^-4次方Pa量级之间。

作为本实用新型的进一步方案，所述真空腔体上垂直安装在有用于采集真空腔体内真空度的真空计。

作为本实用新型的进一步方案，所述正极板和负极板相互平行分布于所述真空腔体的空间区域内，所述灯丝位于所述正极板和负极板之间电场与调节阀之间的空间区域中。

作为本实用新型的进一步方案，所述灯丝位于所述调节阀的氧气通入口位置。

作为本实用新型的进一步方案，所述电源控制模块包括阳极电源和阴极电源，所述阳极电源用于控制连接的正极板和负极板之间电场大小；所述阴极电源用于控制连接的灯丝产生发射电子。

作为本实用新型的进一步方案，所述电源控制模块还连接有取样电阻，所述取样电阻用于根据得到的电流来控制阳极电源产生的电压，以控制离子源的产生。

作为本实用新型的进一步方案，所述取样电阻为阻值固定的低温漂电阻，所述取样电阻连接有电压传感器以及A/D模数转换器，用于通过电压传感器以及A/D模数转换器测量得到电压后，通过公式I＝U/R可以计算得到通过电阻R1的电流，再根据电流来控制电源的输出。

相对于现有技术而言，本实用新型具有以下有益效果：

一种新型离子源控制系统实现了自动控制过程，系统首先根据阳极电流来控制电场大小，再根据阴极电流来控制控制灯丝产生发射电子，并增加了一个取样电阻对地电流的检测来控制阳极电源产生的阳极电压，从而使得离子源的产生过程更加稳定可控，镀膜出的膜层厚度和膜层厚度均匀性效果更好。

本实用新型的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例。在附图中：

图1为本实用新型的一种新型离子源控制系统的结构框图；

图2为本实用新型的一种新型离子源控制系统的电源控制模块示意图；

图3为本实用新型的一种新型离子源控制系统的电压采集原理示意图。

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。

在本实用新型的描述中，对方法步骤的连续标号是为了方便审查和理解，结合本实用新型的整体技术方案以及各个步骤之间的逻辑关系，调整步骤之间的实施顺序并不会影响本实用新型技术方案所达到的技术效果。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

由于镀膜过程中的阳极电压、阴极电流和气体流量是对离子产生影响最大的变量，它们交织在一起互相影响难以控制。而目前广泛的操作情况是人工现场根据经验去调整某个参数来控制离子源的产生，这种方式不仅落后，还与人员水平有关，使得膜层厚度和膜层厚度均匀性都难以把控，进而镀膜出的产品效果差强人意。

鉴于此，本实用新型提供了一种新型离子源控制系统，解决了当前需要手动调节而导致离子源波动较大，从而给镀膜带来膜层厚度不符合要求的问题。

参见图1所示，本实用新型的一个实施例提供了一种新型离子源控制系统，包括真空腔体Q1、灯丝S1、正极板K1、负极板K2、真空泵Z1、真空计P1、调节阀T1以及电源控制模块。

所述真空腔体Q1的空间区域连接有用于控制通入氧气流量的调节阀T1，在本实施例中，所述调节阀T1用来控制通入氧气的流量，通入氧气是产生离子的必要条件，而通入氧气的多少则决定着离子的多少。

在本实施例中，所述真空泵Z1通过管道连接真空腔体Q1，当所述真空泵Z1打开时，真空泵Z1通过管道对真空腔体Q1进行抽真空，所述真空腔体Q1的空间区域内真空度一般抽到10^-3～10^-4次方Pa量级之间，才可以开离子源进行镀膜。

其中，所述真空腔体Q1上垂直安装在有用于采集真空腔体Q1内真空度的真空计P1，而所述真空计P1则用来采集真空腔体Q1内的真空度。

参见图1所示，所述灯丝S1安装在真空腔体Q1中且与所述电源控制模块连接，在本实施例中，所述灯丝S1用来产生发射电子，发射电子在空间区域内碰撞气体分子，即产生离子源。

参见图1所示，所述真空腔体Q1的空间区域中还安装有连接电源控制模块的正极板K1和负极板K2，所述正极板K1、负极板K2通电后，所述正极板K1和负极板K2之间形成电场；由于灯丝S1用于在空间区域产生发射电子，电子在电场中可以加速碰撞气体产生离子，并将多余的电子吸收掉。

因此，在本实施例的新型离子源控制系统中，灯丝S1用于在空间区域产生发射电子，与空间区域内碰撞氧气的气体分子，在所述正极板K1和负极板K2之间电场作用下氧气电离产生离子源。

在一些实施例中，所述正极板K1和负极板K2相互平行分布于所述真空腔体Q1的空间区域内，所述灯丝S1位于所述正极板K1和负极板K2之间电场与调节阀T1之间的空间区域中。优选地，所述灯丝S1位于所述调节阀T1的氧气通入口位置。

在调节阀T1控制氧气通入到空腔体Q1的空间区域内，通入的氧气会与灯丝S1在空间区域产生发射电子碰撞，在电场作用下加速碰撞气体产生离子，氧气电离产生离子源。

需要说明的是，在调节阀T1控制通入氧气的流量时，通入所述真空腔体Q1的空间区域中的氧气率先到达灯丝S1产生发射电子的位置，在进入正极板K1、负极板K2通电后产生的电离区的电场中，在电场中加速碰撞氧气产生离子，并将多余的电子吸收掉，产生离子源。

在一些实施例中，参见图1和图2所示，所述电源控制模块包括阳极电源V1和阴极电源A1，所述阳极电源V1用于控制连接的正极板K1和负极板K2之间电场大小；所述阴极电源A1用于控制连接的灯丝S1产生发射电子。

其中，灯丝S1安装在真空腔体Q1内部，当阴极电源A1对其通电，则会产生发射电子，发射电子在空间区域内碰撞气体分子，即产生离子源。

所述正极板K1、负极板K2同样安装在真空腔体Q1内部，当阳极电源V1对其通电后即产生电场，电子在电场中可以加速碰撞气体产生离子，并将多余的电子吸收掉，从而能够较为精确的控制离子源的产生。

本实施例中的电源控制模块通过控制阳极电源V1和阴极电源A1可以控制电场大小，再根据检测取样电阻R1得到的电流，能够较为精确的控制离子源的产生。因此，电源控制模块的阳极电源V1和阴极电源A1一起协调工作，可以用来控制离子源的产生。

在一些实施例中，参见图2和图3所示，所述电源控制模块还连接有取样电阻R1，所述取样电阻R1用于根据得到的电流来控制阳极电源V1产生的电压，以控制离子源的产生。

在一些实施例中，所述取样电阻R1为阻值固定的低温漂电阻，所述取样电阻R1连接有电压传感器以及A/D模数转换器，用于通过电压传感器以及A/D模数转换器测量得到电压后，通过公式I＝U/R可以计算得到通过电阻R1的电流，再根据电流来控制电源的输出。

本实用新型提供一种新型离子源控制系统，实现了自动控制过程，系统首先根据阳极电流来控制电场大小，再根据阴极电流来控制控制灯丝S1产生发射电子，并增加了一个取样电阻R1对地电流的检测来控制阳极电源V1产生的阳极电压，从而使得离子源的产生过程更加稳定可控，镀膜出的膜层厚度和膜层厚度均匀性效果更好。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种新型离子源控制系统，其特征在于，包括真空腔体(Q1)、灯丝(S1)以及电源控制模块；所述真空腔体(Q1)的空间区域连接有用于控制通入氧气流量的调节阀(T1)，所述灯丝(S1)安装在真空腔体(Q1)中且与所述电源控制模块连接，所述真空腔体(Q1)的空间区域中还安装有连接电源控制模块的正极板(K1)和负极板(K2)，所述正极板(K1)和负极板(K2)之间形成电场；所述灯丝(S1)用于在空间区域产生发射电子，与空间区域内碰撞氧气的气体分子，在所述正极板(K1)和负极板(K2)之间电场作用下氧气电离产生离子源。

2.根据权利要求1所述的新型离子源控制系统，其特征在于，所述真空腔体(Q1)通过管道连接有真空泵(Z1)，用于对真空腔体(Q1)进行抽真空，所述真空腔体(Q1)的空间区域内真空度介于10^-3～10^-4次方Pa量级之间。

3.根据权利要求2所述的新型离子源控制系统，其特征在于，所述真空腔体(Q1)上垂直安装在有用于采集真空腔体(Q1)内真空度的真空计(P1)。

4.根据权利要求1所述的新型离子源控制系统，其特征在于，所述正极板(K1)和负极板(K2)相互平行分布于所述真空腔体(Q1)的空间区域内，所述灯丝(S1)位于所述正极板(K1)和负极板(K2)之间电场与调节阀(T1)之间的空间区域中。

5.根据权利要求4所述的新型离子源控制系统，其特征在于，所述灯丝(S1)位于所述调节阀(T1)的氧气通入口位置。

6.根据权利要求4所述的新型离子源控制系统，其特征在于，所述电源控制模块还连接有取样电阻(R1)，所述取样电阻(R1)用于根据得到的电流来控制阳极电源(V1)产生的电压，以控制离子源的产生。

7.根据权利要求6所述的新型离子源控制系统，其特征在于，所述取样电阻(R1)为阻值固定的低温漂电阻，所述取样电阻(R1)连接有电压传感器以及A/D模数转换器，用于通过电压传感器以及A/D模数转换器测量得到电压后，计算得到通过电阻(R1)的电流，再根据电流来控制电源的输出。

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