TWI486573B

TWI486573B - 離子濃度監控系統

Info

Publication number: TWI486573B
Application number: TW098141439A
Authority: TW
Inventors: Hsin Chin Hung
Original assignee: Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2015-06-01
Also published as: TW201120433A

Description

離子濃度監控系統

本發明涉及一種離子濃度監控系統。

在進行真空濺鍍時，鍍膜腔內的混合氣體被放電激發為不同的離子，所述離子與被鍍靶材相互反應以形成鍍膜材料附著在被鍍物件上。因此，鍍膜腔內不同離子的濃度比例將直接影響到所鍍膜層的組分和鍍膜的速率。所述混合氣體被放電激發時會發出激發光譜，在發電激發過程中產生的不同離子的濃度分別與所述激發光譜中對應波長的光譜強度成正比。所以，通過檢測混合氣體被放電激發時所發出的激發光譜可得知鍍膜腔內所述不同離子的實際濃度比例，從而在鍍膜過程中對不同離子的濃度進行監控。

先前的真空鍍膜設備通常係利用設置在鍍膜腔內的光纖頭將混合氣體的激發光譜傳輸到感測器上進行分析，以得到關於鍍膜腔內不同離子的濃度資訊。惟係，在進行鍍膜時，所述鍍膜腔內四處濺射的靶材物質往往會同時附著在光纖頭上，從而導致光纖內的光線傳輸不暢，甚至造成光纖頭的損壞。

鑒於此，有必要提供一種可避免濺射的靶材物質污染光纖的離子濃度監控系統。

一種離子濃度監控系統，其包括鍍膜腔、給所述鍍膜腔提供混合氣體的氣體供應裝置、電離真空管、光纖及氣體流量控制器。所述鍍膜腔內的混合氣體被放電激發為不同的離子。所述電離真空管的一端與鍍膜腔連通，另一端通過光纖與所述氣體流量控制器相連。所述電離真空管激發混合氣體產生發射光譜，該光譜通過光纖傳輸至所述氣體流量控制器。所述氣體流量控制器包括：預設模塊，用於設定鍍膜腔內不同離子的濃度比例值。

光譜分析模塊，用於分析混合氣體的發射光譜以獲取鍍膜腔內不同離子的實際濃度比例值。

比較控制模塊，其與所述預設模塊、光譜分析模塊和氣體供應裝置相連，用於比較所設定的離子濃度比例值與實際離子濃度比例值，並根據比較結果控制氣體供應裝置的供氣流量以將鍍膜腔內的離子濃度比例維持為設定值。

相對於先前技術，本發明所提供的離子濃度監控系統通過設置與鍍膜腔連通的電離真空管來獲取鍍膜腔內混合氣體的發射光譜，同時將光纖設置在鍍膜腔外，以避免直接在鍍膜腔內設置光纖頭而導致光纖頭被鍍膜腔內濺射的靶材物質所污染，從而延長光纖頭的使用壽命並提高檢測的精確度。

1‧‧‧離子濃度監控系統

10‧‧‧鍍膜腔

100‧‧‧圓柱形側壁

12‧‧‧靶座

120‧‧‧外接端

122‧‧‧靶材端

14‧‧‧基座

140‧‧‧基材

15‧‧‧靶材

16‧‧‧電離真空管

160‧‧‧輸入端

162‧‧‧輸出端

163‧‧‧真空放電腔

17‧‧‧光纖

18‧‧‧氣體流量控制器

19‧‧‧氣體供應裝置

190‧‧‧氣體儲存腔

192‧‧‧流量閥門

194‧‧‧混合腔

196‧‧‧通氣管道

180‧‧‧預設模塊

182‧‧‧光譜分析模塊

184‧‧‧比較控制模塊

圖1係本發明實施方式提供的離子濃度監控系統的硬體架構圖。

圖2係圖1的氣體流量控制器的功能模塊圖。

如圖1所示，本發明實施方式所提供的離子濃度監控系統1包括鍍膜腔10、靶座12、基座14、靶材15、電離真空管16、光纖17、氣體流量控制器18及氣體供應裝置19。所述基座14設置在鍍膜腔10內。所述靶座12間隔均勻地設置在所述鍍膜腔10的外側壁上。所述電離真空管16的一端與鍍膜腔10連通，另一端通過光纖17與所述氣體流量控制器18相連。所述氣體供應裝置19向所述鍍膜腔10提供混合氣體。

所述鍍膜腔10為一圓柱形腔體，其包括一圓柱形側壁100。所述圓柱形側壁100於相同高度的位置處間隔均勻地設置有多個所述靶座12。所述靶座12包括靶材端122及外接端120。所述靶材端122密封於所述鍍膜腔10內，所述靶材15設置在所述靶材端122上。所述外接端120露出於所述鍍膜腔10外，用於連接外部電源(圖未示)以提供轟擊靶材15所需要的水準電場。所述水準電場的方向垂直於所述靶材15的外表面。

所述基座14為一圓環支架。所述基座14的圓心與所述鍍膜腔10的軸線對正。所述基座14上對應每一個靶座12分別設置待鍍膜的基材140，如電子設備的外殼、光學玻璃等。所述基材140與所述靶座12相互對應，並處於同一水平面上。

所述氣體供應裝置19包括氣體儲存腔190、流量閥門192、混合腔194及通氣管道196。氣體儲存腔190通過流量閥門192與所述混合腔194連接。所述混合腔194通過通氣管道196與鍍膜腔10連通。所述氣體儲存腔190的數目根據需要混合的氣體種類決定。每一個氣體儲存腔190用於存儲一種純淨氣體，並分別通過流量閥門192輸送至所述混合腔194內。不同氣體儲存腔190內的氣體在所述混合腔194內充分混合後通過所述通氣管道196輸入到所述鍍膜腔10內。所述鍍膜腔10內的混合氣體被激發為不同的離子後在所述水準電場內加速轟擊靶材15，以使所述靶材15物質向所述基座14濺射並沉積在所述基材140上。

所述電離真空管16包括輸入端160、輸出端162及位於輸入端160與輸出端162之間的真空放電腔163。所述輸入端160與所述鍍膜腔10相連通，以將所述鍍膜腔10內的混合氣體導入所述真空放電腔163內。所述真空放電腔163放電激發所述混合氣體以產生發射光譜。所述輸出端162通過光纖17與所述氣體流量控制器18相連，以將混合氣體在真空放電腔163內產生的發射光譜傳輸至氣體流量控制器18內進行分析。在本實施方式中，所述電離真空管16為彭甯冷陰極電離真空管(Penning Gauge)。

所述氣體流量控制器18用於對混合氣體被放電激發所產生的發射光譜進行分析以得出混合氣體中不同離子的濃度比例值，並根據預設的濃度比例值來控制鍍膜腔10內混合氣體的組分。如圖2所示，所述氣體流量控制器18包括預設模塊180、光譜分析模塊182及比較控制模塊184。

所述預設模塊180用於根據不同的鍍膜條件設定鍍膜腔10內所需要的不同離子的濃度比例值。所述光譜分析模塊182用於分析通過光纖17傳輸過來的混合氣體的發射光譜。因為在混合氣體被放電激發為不同離子時會發射出與離子種類對應波長的光子，若某種離子在混合氣體內的比例越高則發射出來的對應波長的光子也越多，發射光譜上該波長的光譜強度也越強。所以，通過分析比較發射光譜上不同波長譜線的強度關係便可得知混合氣體所產生的不同離子的濃度比例值。

所述比較控制模塊184分別與所述預設模塊180、光譜分析模塊 182和流量閥門192相連，用於比較所設定的離子濃度比例值與分析所得到的實際離子濃度值，並根據比較結果發出控制流量閥門192氣體流量的控制信號。例如：若某種離子的濃度比例比預設值低，則比較控制模塊184向與產生該種離子的氣體所對應的流量閥門192發出增加流量信號以增加混合氣體內該種氣體的比例。

在濺鍍過程中，所述鍍膜腔10內充滿了四處濺射的靶材15物質，如果將所述光纖17直接伸入鍍膜腔10內則會被所述靶材15物質所污染。所述電離真空管16通過輸入端160與所述鍍膜腔連通，以使得所述真空放電腔163內充滿了與鍍膜腔10內相同的混合氣體。而且，所述輸入端160並不與靶座12上的靶材相對，濺射出來的靶材15物質無法進入真空放電腔163，所以也不會污染到連接在真空放電腔163另一端的光纖17。此時，通過不斷地激發電離真空管16內的混合氣體以獲取其發射光譜，並對所述發射光譜進行分析便可即時掌握鍍膜腔10內不同離子的濃度比例值。既而，可以根據預設的濃度比例值調節產生對應離子的氣體進氣量以將鍍膜腔10內的離子濃度維持為預設的濃度比例值。

本發明所提供的離子濃度監控系統1通過設置與鍍膜腔10連通的電離真空管16來獲取鍍膜腔10內混合氣體的發射光譜，同時將光纖17設置在所述鍍膜腔10外，以避免直接在鍍膜腔10內設置光纖17而導致光纖17被鍍膜腔10內內濺射的靶材物質所污染，從而延長光纖17的使用壽命並提高檢測的精確度。

本技術領域的普通技術人員應當認識到，以上的實施方式僅係用來說明本發明，而並非用作為對本發明的限定，只要於本發明的實質精神範圍之內，對以上實施例所作的適當改變和變化均落於本發明要求保護的範圍之內。