專利名稱：具有高硬度的可旋轉(zhuǎn)濺射磁控管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在用于涂布較大面積的裝置(例如顯示器涂布器、大面積玻璃涂布 器、織物涂布器或類似類型設(shè)備)中的、用于可旋轉(zhuǎn)目標(biāo)的濺射磁控管。
背景技術(shù)：
通過(guò)濺射的物理蒸氣沉積已經(jīng)成為用于定制玻璃面板或其它透明材料的特性的 標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)?！盀R射”是指通過(guò)重惰性氣體(通常為氬氣)的正電荷離子來(lái)使得涂布材料 原子離開(kāi)目標(biāo)進(jìn)行發(fā)射噴出，電場(chǎng)使正電荷離子朝著負(fù)電荷目標(biāo)加速。正離子通過(guò)在低 壓氣相中的沖擊離子化而形成。噴出的原子以高動(dòng)能撞上要涂布的基體，它們?cè)谠摶w 上形成致密、良好粘附的涂層。惰性氣體的離子化通過(guò)從目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)和在目標(biāo)的表面處有電弧形成閉環(huán)隧 道(tunnel)而限制為靠近目標(biāo)的表面。在操作過(guò)程中，電子沿這些磁場(chǎng)線來(lái)回反彈，同 時(shí)沿該閉環(huán)向下漂移，因此增加了惰性氣體原子的沖擊離子化。在目標(biāo)的表面處形成紫 色發(fā)光閉環(huán)“跑道”。當(dāng)人們希望使用柱形旋轉(zhuǎn)目標(biāo)(而不是更容易實(shí)現(xiàn)的平面形靜止目標(biāo))時(shí)有一 個(gè)工程難題。當(dāng)使用平面形靜止目標(biāo)時(shí)，冷卻劑供給(當(dāng)正離子的沖擊加熱目標(biāo)時(shí)該目 標(biāo)必須冷卻)和電能供給可以對(duì)固定目標(biāo)組件來(lái)進(jìn)行。當(dāng)使用旋轉(zhuǎn)目標(biāo)時(shí)，冷卻劑和電 能供給必須順應(yīng)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)保持真空整體性。不過(guò)，成功解決該難題的利益將值得去努 力，因?yàn)榭尚D(zhuǎn)目標(biāo)將帶來(lái)比平面形目標(biāo)有用得多的目標(biāo)原材料。還有可旋轉(zhuǎn)目標(biāo)與它 們的平面形對(duì)應(yīng)件相比不容易產(chǎn)生電弧。這些優(yōu)點(diǎn)在內(nèi)嵌式(inline)涂布器中特別有利， 其中，基體沿與目標(biāo)的軸線垂直的方向經(jīng)過(guò)細(xì)長(zhǎng)柱形目標(biāo)。為了使得橫過(guò)基體的涂層厚 度保持均勻，需要在整個(gè)目標(biāo)長(zhǎng)度上有均勻的目標(biāo)材料濺射速率。人們面對(duì)的一個(gè)工程問(wèn)題是磁場(chǎng)產(chǎn)生器必須包含在目標(biāo)中。定向成朝向要 涂布的基體的磁場(chǎng)產(chǎn)生器通常保持靜止，同時(shí)柱體目標(biāo)在它前面旋轉(zhuǎn)?；阼F釹硼 (Fe-Nd-B)或鈷釤(Co-Sm)合金的高性能永磁體用于產(chǎn)生磁場(chǎng)。因?yàn)榇艌?chǎng)的、與目標(biāo) 表面平行的分量確定等離子體中的電吸持(confinement)，因此重要的是該分量沿管的長(zhǎng) 度保持恒定。不幸的是，該分量的磁感應(yīng)(單位為特斯拉)通常至少以到它的產(chǎn)生器的 距離的兩次方來(lái)降低，因此對(duì)于磁場(chǎng)產(chǎn)生器相對(duì)于目標(biāo)表面的位置非常敏感。因此，在 目標(biāo)表面和磁場(chǎng)產(chǎn)生器之間的距離必須很好地控制，否則等離子體將顯示密度的局部變 化，這又可能導(dǎo)致橫過(guò)基體的不均勻涂層型面。下面將它稱為“距離控制問(wèn)題”。供給目標(biāo)的大部分能量轉(zhuǎn)變成熱量，該熱 量在目標(biāo)的表面處產(chǎn)生。該熱量必須 高效帶走，否則目標(biāo)將加熱太大，磁場(chǎng)產(chǎn)生器的磁體將在較高溫度下?lián)p失它們的強(qiáng)度， 從而導(dǎo)致“冷卻問(wèn)題”。因此，冷卻回路必須提供有冷卻劑，該冷卻劑通常是水調(diào)節(jié)用 于該目的。不幸的是，高性能磁體將非?？斓馗g，因此它們必須與冷卻劑密封(“密 封問(wèn)題”)。在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)介紹了對(duì)于“冷卻問(wèn)題”的多種解決方案。例如US5262032只介紹了磁體的冷卻?；蛘遀S2005/0178662介紹了在磁體附近提供冷卻劑的徑向出口的
系統(tǒng)。 試圖解決上述三個(gè)問(wèn)題中的至少兩個(gè)的更復(fù)雜設(shè)計(jì)是US5571393 (Viratec Thin
Films Inc.),其中，磁體組封裝在磁體殼體的密封磁體空腔部分中，該磁體殼體由螺栓連 接在一起的兩個(gè)外殼組成。在目標(biāo)表面和磁體組之間的距離通過(guò)安裝在磁體空腔旁邊的 一對(duì)可調(diào)節(jié)輥來(lái)控制，該對(duì)可調(diào)節(jié)輥可對(duì)著目標(biāo)的內(nèi)側(cè)滾轉(zhuǎn)。冷卻劑從磁控管的一端通 過(guò)中心管朝著另一端供給，并在磁體殼體和目標(biāo)管之間的間隙中沿軸向方向朝著該一端 返回。該方法的缺點(diǎn)是冷卻劑在它接近該一端時(shí)變得越來(lái)越熱，因此導(dǎo)致在目標(biāo)和磁體 上的溫度梯度，再導(dǎo)致沉積速率的梯度。在W003/015124(Bekaert Advanced Coatings)中可以看見(jiàn)另一設(shè)計(jì)。這里介紹
了使用距離調(diào)節(jié)裝置，該距離調(diào)節(jié)裝置通過(guò)使得磁場(chǎng)產(chǎn)生器相對(duì)于支承結(jié)構(gòu)局部偏轉(zhuǎn)而 設(shè)置在目標(biāo)和磁體組之間的距離。支承結(jié)構(gòu)包括供應(yīng)管和安裝在它上面的加強(qiáng)元件。該 元件充滿硬泡沫塑料，以便增加它在冷卻劑中的浮力。磁體組通過(guò)磁體殼體而與冷卻劑 密封。殼體增加了磁體系統(tǒng)的硬度，因此在調(diào)節(jié)裝置用于設(shè)置在磁體組和目標(biāo)之間的距 離時(shí)增加在支承結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力。還有，冷卻劑流基本軸向從目標(biāo)的一端至另一端，從而 導(dǎo)致溫度梯度。近來(lái)試圖消除靜止水區(qū)域、氣泡形成和提高冷卻劑的循環(huán)，一系列美國(guó)文獻(xiàn) 2007/0089982、2007/0089985和20070089986介紹了使用擋板來(lái)引起湍流和使用葉片來(lái) 引起到冷卻水中的循環(huán)。此外，還使用矩形載體管(磁體組安裝在該載體管上)來(lái)減小 磁體組的彎曲。W02005/005682介紹了一種用于安裝在可旋轉(zhuǎn)目標(biāo)內(nèi)部的中心體，它包括(在 磁體組上面的)用于承載目標(biāo)管、使得該管旋轉(zhuǎn)、與該管電接觸和使得該管內(nèi)部與冷卻 劑密封和真空的裝置。不過(guò)，磁體組并不與冷卻劑密封，且沒(méi)有用于改變磁場(chǎng)的調(diào)節(jié)裝 置。使用這樣的磁控管限制為更小規(guī)模的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種濺射磁控管，它解決了上述三個(gè)問(wèn)題距 離控制問(wèn)題、冷卻問(wèn)題和密封問(wèn)題。本發(fā)明的另一方面涉及一種目標(biāo)，該目標(biāo)設(shè)計(jì)成與濺射磁控管配合。在本申請(qǐng)范圍內(nèi)，將“磁控管”理解為插入目標(biāo)管中并由一個(gè)或兩個(gè)端部塊保 持在相對(duì)于該端部塊的固定位置處的裝置。它至少包括磁場(chǎng)產(chǎn)生器，因此它有該名稱。 本發(fā)明的磁控管包括管，全部所需功能裝置預(yù)計(jì)在該管上或管中。特別是，該管有在該 管的基本整個(gè)長(zhǎng)度上軸向定向的多個(gè)隔腔。隔腔通過(guò)在管的基本整個(gè)長(zhǎng)度上延伸的多個(gè) 內(nèi)部壁而相互分離。壁優(yōu)選是定向成平行于管的彎曲平面。管制造成一件它并不裝配 可拆卸部件。由于這樣的整體結(jié)構(gòu)和有不同的內(nèi)部壁，該管極硬且輕。機(jī)械工程師公知的硬度模量ε (簡(jiǎn)稱“硬度”，表示為單位Nmm2)的概念ε = ρ (χ) · M(X) = E · Iy其中，E是使用的材料的楊氏模量(單位為N/mm2)Iy是管沿彎曲方向“y”的幾何矩(單位為mm4)，艮P
Iy = JJ/y2dA積分的范圍在管的垂直截面上獲取M(X)是在沿管的長(zhǎng)度的位置“X”處的局部彎曲力矩ρ (χ)是由彎曲力矩Μ(χ)引起的、在“X”處的局部曲率半徑在目前可用的現(xiàn)有技術(shù)CAD軟件中可以更精確地進(jìn)行數(shù)字計(jì)算。在這些細(xì)長(zhǎng)隔腔內(nèi)部可以安裝不同功能的裝置。至少，細(xì)長(zhǎng)的磁場(chǎng)產(chǎn)生器安裝 在一個(gè)所述隔腔中。這樣，它與冷卻劑屏蔽，從而解決“密封問(wèn)題”。細(xì)長(zhǎng)的磁場(chǎng)產(chǎn)生 器在它的最初始形式中為鐵磁材料(例如鐵)的桿，高性能磁體安裝在該桿上，這樣，由 弓形磁場(chǎng)線確定的細(xì)長(zhǎng)閉環(huán)跑道形式形成于目標(biāo)的表面處。為了在靠近目標(biāo)處有很強(qiáng)磁 場(chǎng)，磁場(chǎng)產(chǎn)生器盡可能靠近目標(biāo)地安裝在隔腔中，即一個(gè)隔腔壁是外部管壁的一部分。 一個(gè)或多個(gè)其它隔腔可以用于冷卻劑供給或冷卻劑抽取槽道。管自身優(yōu)選是由具有高模量的材料來(lái)制造，以便增加硬度。它優(yōu)選是金屬或金 屬合金，盡管并不排除某些高性能塑料(例如FlameteCTMKyteC PVDF(聚偏二氟乙烯) 或ECTFE(乙烯和三氟氯乙烯的共聚物)以及甚至陶瓷。另外，金屬或塑料管可以由纏 繞在管內(nèi)或管上的高等級(jí)纖維來(lái)增強(qiáng)以及由它強(qiáng)化。例如，碳纖維可以用于該目的。通 過(guò)調(diào)節(jié)纖維的纏繞角度，熱膨脹可以與該管的熱膨脹匹配。或者在使用高性能塑料的情 況下，纏繞可以調(diào)節(jié)成使得熱膨脹最小。當(dāng)然，優(yōu)選是材料沒(méi)有磁性或者幾乎沒(méi)有磁性 (相對(duì)磁導(dǎo)率μ ^接近1)，因?yàn)榇艌?chǎng)線必須穿透管的外壁。管可以通過(guò)不同處理來(lái)形成，例如通過(guò)將壁焊接在一起，或者通過(guò)從實(shí)心件 開(kāi)始，并銑出或鉆出管的隔腔，或者通過(guò)澆鑄零件，或者通過(guò)擠出。最優(yōu)選是，管 通過(guò)鋁合金的擠出而形成，例如鋁鋼，一種鋁、銅、錳和鎂的合金(各重量比例為 95.5/3/1/0.5)。磁場(chǎng)產(chǎn)生器的可調(diào)節(jié)安裝件使得能夠調(diào)節(jié)在磁場(chǎng)產(chǎn)生器和在它的隔腔內(nèi)部的管 外壁之間的距離。因?yàn)檫@時(shí)管的硬度比磁場(chǎng)產(chǎn)生器的硬度高得多，因此磁場(chǎng)產(chǎn)生器更容 易彎曲，而管保持基本直線形。此外，因?yàn)樗诟羟恢蟹乐估鋮s劑，因此磁場(chǎng)產(chǎn)生器可 以制成為非常柔軟，因?yàn)闆](méi)有保護(hù)殼體來(lái)增加它的硬度。因此，在管和產(chǎn)生器之間的的 距離調(diào)節(jié)并不涉及較大的彎曲力，該較大彎曲力將使得調(diào)節(jié)更困難。因?yàn)檫@時(shí)管更剛 性，因此它提供了對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生器相對(duì)于管的外壁進(jìn)行調(diào)節(jié)且因此相對(duì)于外部目標(biāo)表面進(jìn) 行調(diào)節(jié)的穩(wěn)定基礎(chǔ)，這對(duì)于調(diào)節(jié)在目標(biāo)表面處的磁場(chǎng)強(qiáng)度很重要。在數(shù)值上，優(yōu)選是管的硬度為磁場(chǎng)產(chǎn)生器的硬度的至少3倍。更優(yōu)選是更硬， 至少5倍。磁場(chǎng)產(chǎn)生器必須還有足夠硬度，以便當(dāng)調(diào)節(jié)時(shí)不會(huì)懸垂或太柔軟。磁場(chǎng)產(chǎn)生器相對(duì)于管的外壁的距離調(diào)節(jié)能夠通過(guò)在管的長(zhǎng)度上分布的離散支承 件來(lái)進(jìn)行。在支承件之間的距離確定了可以通過(guò)它進(jìn)行局部調(diào)節(jié)的詳細(xì)情況當(dāng)只有三 個(gè)支承件(在第一端、在中間和在第二端)時(shí)，大致平滑的弓形可以施加在磁場(chǎng)產(chǎn)生器上 并在任意一半磁場(chǎng)產(chǎn)生器中。當(dāng)有更多支承件時(shí)，調(diào)節(jié)可以更局部的進(jìn)行，但這可能導(dǎo) 致太多調(diào)節(jié)位置。當(dāng)調(diào)節(jié)支承件時(shí)，在支承件和磁場(chǎng)產(chǎn)生器之間的連接點(diǎn)處必須能夠在磁場(chǎng)產(chǎn)生 器和支承件之間進(jìn)行一些縱向運(yùn)動(dòng)(即平行于目標(biāo)的軸線)，否則在管上的彎曲力將在進(jìn) 行調(diào)節(jié)時(shí)增加。
在支承件和磁場(chǎng)產(chǎn)生器之間的這種縱向運(yùn)動(dòng)柔順連接例如為細(xì)長(zhǎng)狹槽(沿目標(biāo) 的軸向方向)，卡子插入該狹槽中，并通過(guò)轉(zhuǎn)四分之一圈而鎖定就位。然后，只允許軸向 運(yùn)動(dòng)，而不能角度運(yùn)動(dòng)(角度運(yùn)動(dòng)的意思是與磁控管的中心成切向的運(yùn)動(dòng))。中間的支承 件布置成相反狹槽垂直于目標(biāo)的軸向方向，當(dāng)通過(guò)鎖閂鎖定時(shí)不能進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)(否 則產(chǎn)生器可能整體進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng))。這只是能夠進(jìn)行 這樣的運(yùn)動(dòng)的一種方式。其它可能方式是在支承件的各端(與 發(fā)生器連接的端部和與管連接的端部)使用鉸鏈安裝件。不過(guò)，這樣的結(jié)構(gòu)并不為優(yōu) 選，因?yàn)樗珡?fù)雜。用于改變?cè)谕獠抗鼙诤彤a(chǎn)生器之間的距離的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以有多種，從簡(jiǎn)單到更 復(fù)雜。機(jī)械系統(tǒng)較直接。最簡(jiǎn)單的是在保持支承件就位的螺釘上引入薄墊片或墊片，以 便增加支承件的總體長(zhǎng)度。另一方式是在支承件中引入調(diào)節(jié)螺釘，其中，螺釘在與管固 定連接的螺紋中轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)螺釘?shù)亩瞬坑膳c產(chǎn)生器連接的保持器來(lái)軸向保持，螺釘可以 在該保持器中自由轉(zhuǎn)動(dòng)。也可選擇，在支承件中的螺紋可以固定在產(chǎn)生器上，同時(shí)螺釘 在與管連接的保持器中無(wú)位移地轉(zhuǎn)動(dòng)。后者為優(yōu)選的，因?yàn)樵谡{(diào)節(jié)時(shí)不會(huì)改變螺釘在管 外部的凸出。另一可能是楔形滑動(dòng)件，該楔形滑動(dòng)件將沿一個(gè)方向的較大線性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變 成較小但精確的、與該運(yùn)動(dòng)方向垂直的位移。電促動(dòng)器例如電磁馬達(dá)、壓電馬達(dá)或其它電磁裝置也可以優(yōu)選地與機(jī)械調(diào)節(jié)裝 置組合。例如，壓電馬達(dá)能夠通過(guò)電控制而非常精確的運(yùn)動(dòng)。還可以與機(jī)械調(diào)節(jié)組合， 例如通過(guò)墊片來(lái)機(jī)械地進(jìn)行粗糙調(diào)節(jié)，而精細(xì)調(diào)節(jié)通過(guò)機(jī)電來(lái)進(jìn)行。另一組合是微型電 磁馬達(dá)驅(qū)動(dòng)機(jī)械調(diào)節(jié)螺釘。甚至在支承件中可以考慮可液壓或氣動(dòng)調(diào)節(jié)的促動(dòng)器，它們基于在管系統(tǒng)中的 簡(jiǎn)單活塞，或者基于液體(或空氣)驅(qū)動(dòng)彈簧(基本上是成柱體的較小氣球)。優(yōu)選是能夠從外部控制調(diào)節(jié)距離(“外部”是指壓力容器的外部，磁控管在該壓 力容器中操作)。因而，磁控管不再必須打開(kāi)以便調(diào)節(jié)距離。作為一種選擇，磁場(chǎng)產(chǎn)生器 的位置的調(diào)節(jié)可以基于處理狀態(tài)指示器。該狀態(tài)指示器例如可以是來(lái)自支承件的反饋信 號(hào)，它指示支承件相對(duì)于管的外壁的位置，或者可以基于在目標(biāo)表面處的磁場(chǎng)測(cè)量值。 狀態(tài)指示器也可以在磁控管的操作過(guò)程中進(jìn)行收集，例如通過(guò)PEM(光電發(fā)射監(jiān)測(cè))。反饋可以通過(guò)機(jī)械(通過(guò)推拉或柔性桿裝置)、電(通過(guò)電纜或總線)或液壓-氣 動(dòng)(通過(guò)管路)驅(qū)動(dòng)線來(lái)供給。這些驅(qū)動(dòng)線可以設(shè)想通過(guò)在管中的一個(gè)可用隔腔引導(dǎo)至 磁控管的外部。多壁管磁控管設(shè)計(jì)的另一發(fā)明特征涉及冷卻問(wèn)題。通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)隔腔 (優(yōu)選是鄰近外壁的一個(gè)隔腔)，冷卻劑可以在磁控管的長(zhǎng)度上供給。與現(xiàn)有系統(tǒng)相反 (其中，冷卻劑在進(jìn)行U形轉(zhuǎn)彎之前首先到達(dá)端部)，在本系統(tǒng)中，冷卻劑通過(guò)在所述隔 腔中的出口孔在磁控管的整個(gè)長(zhǎng)度上注入在管和目標(biāo)之間的空隙中。這導(dǎo)致在磁場(chǎng)產(chǎn)生 器前部(即大部分熱量在該處產(chǎn)生，因此需要最多冷卻)的、基本切向的冷卻劑流。出口孔的定位有很多自由度，它可以變化，以便獲得有效冷卻。在出口孔之間 的間距可以變化，角度位置可以變化(當(dāng)然，在冷卻槽道隔腔的角度寬度內(nèi))，流速可 以通過(guò)例如改變孔的孔徑來(lái)變化，注入方向可以通過(guò)改變孔相對(duì)于局部半徑的朝向而變 化。
在出口孔之間的間距應(yīng)當(dāng)考慮當(dāng)冷卻劑沿槽道離開(kāi)時(shí)在管線上產(chǎn)生的壓力降。因此，可能需要減小沿冷卻劑的流動(dòng)方向在出口孔之間的距離，以便使得冷卻劑的流速 在整個(gè)磁控管長(zhǎng)度上保持恒定。可以進(jìn)行的另一改變是調(diào)節(jié)在出口孔和產(chǎn)生器之間的角度位置(當(dāng)從磁控管的 中心看時(shí))。這可以在有冷卻槽道占據(jù)的角度部分的邊界內(nèi)進(jìn)行。當(dāng)冷卻劑沿流體流前 進(jìn)時(shí)，出口孔可以定位成更靠近產(chǎn)生器?；蛘咚鼈兛梢越惶娴囟ㄎ怀筛拷透h(yuǎn)離產(chǎn) 生器。另一自由度是可以調(diào)節(jié)孔的孔徑，以便在磁控管的整個(gè)長(zhǎng)度上保證合適的冷卻 劑流。這可以考慮在磁控管的長(zhǎng)度上的壓力降來(lái)進(jìn)行。直覺(jué)上，人們預(yù)計(jì)孔徑應(yīng)當(dāng)越遠(yuǎn) 離冷卻劑進(jìn)入側(cè)就越大，但是當(dāng)改變?cè)诔隹诳字g的距離時(shí)這也可能相反。優(yōu)選是，出口孔靠近由磁場(chǎng)產(chǎn)生器占據(jù)的隔腔區(qū)域，因?yàn)檫@里最需要冷卻?？椎某隹诜较蛞部梢酝ㄟ^(guò)將它們鉆成朝著冷卻劑槽道的端部更加與目標(biāo)和管之 間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)齊而變化。通常，孔可以定向成徑向離開(kāi)管的中心。不過(guò)，更優(yōu)選是出 口流動(dòng)朝向稍微對(duì)著在目標(biāo)和管之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)傾斜，以便獲得更好的流動(dòng)分布。為了防止形成靜止冷卻劑區(qū)域(在該區(qū)域中冷卻劑不運(yùn)動(dòng))，可以在目標(biāo)和管之 間的冷卻劑流中引入一些湍流。這可以通過(guò)使得管的外表面有波紋形形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)。湍流 還導(dǎo)致冷卻劑更好地混合。在上述情況中，冷卻劑從磁控管的一端供給至冷卻劑槽道隔腔中，并在磁控管 的整個(gè)長(zhǎng)度上從該槽道噴出。在切向經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生器的前部之后，冷卻劑軸向流向冷卻 劑收集端部塊。它在這里從磁控管抽出。冷卻劑的收集也可以通過(guò)管的其它隔腔來(lái)進(jìn) 行，從而產(chǎn)生更有效的排出。這可以通過(guò)例如在該收集槽道的外壁中的通孔來(lái)實(shí)現(xiàn)。也 可選擇，管可以在它的外壁中提供有縱向凹入部分。冷卻劑將優(yōu)選采取該路線通向冷卻 劑收集端部塊。磁控管通過(guò)使用一種多壁的固體載體管而增加的硬度帶來(lái)了對(duì)于目標(biāo)自身的一 些其它發(fā)明方面。目標(biāo)通常包括目標(biāo)管(不要與磁控管混淆)，目標(biāo)材料布置在該目標(biāo) 管上。目前，該目標(biāo)管必須有相當(dāng)?shù)谋诤?，因?yàn)樗糜趶膬?nèi)部承載磁控管(例如根據(jù) US5571393或W02004/061894的設(shè)計(jì))?！俺休d”的意思是“運(yùn)動(dòng)且同時(shí)對(duì)抗重力”。 因此，磁控管將它的重量傳遞給目標(biāo)管。在根據(jù)W003/015124的可選設(shè)計(jì)中，目標(biāo)管必 須較硬，因此壁較厚，以便并不將它的重量傳遞給磁控管(它將在重力作用下彎曲)。在 該設(shè)計(jì)中，目標(biāo)管和磁控管并不相互接觸。通過(guò)這時(shí)使磁控管制成為更硬，可以嚴(yán)格減小目標(biāo)管的厚度，這樣，它實(shí)際上 由磁控管承載，而不是磁控管由目標(biāo)承載。盡管整個(gè)目標(biāo)的硬度最初可以大于磁控管的 硬度(由于存在濺射材料)，但是該硬度逐漸減小，因?yàn)闉R射材料被腐蝕掉。最終，目 標(biāo)將下垂，并由磁控管承載。盡管在現(xiàn)有設(shè)計(jì)中磁控管并不能對(duì)付彎曲穿過(guò)的目標(biāo)的重 量，但是現(xiàn)在的設(shè)計(jì)可以。換句話說(shuō)，該設(shè)計(jì)打開(kāi)了一種在可旋轉(zhuǎn)目標(biāo)磁控管操作中支承目標(biāo)的全新方 式，即具有目標(biāo)材料的目標(biāo)管由磁控管承載的設(shè)計(jì)，而不是其它方式，且至少在目標(biāo)的 部分使用壽命中是這樣。優(yōu)選是，它將在目標(biāo)的使用壽命的末端時(shí)，它將由磁控管承 載。這使得磁控管制成為足夠硬就很充分，這樣，它可以承載目標(biāo)，該目標(biāo)包括目標(biāo)管和目標(biāo)材料。這時(shí)，目標(biāo)管可以制成為比目前允許的更細(xì)。為了當(dāng)目標(biāo)管開(kāi)始?jí)涸诖趴毓苌蠒r(shí)減小在目標(biāo)管的內(nèi)壁和磁控管之間產(chǎn)生的摩擦，必須在磁控管和目標(biāo)管之間引入軸承裝置。這些軸承裝置例如可以通過(guò)由特氟龍或 類似材料制造的低摩擦滑動(dòng)件來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)滑動(dòng)件基本在管的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸時(shí)，可以通 過(guò)使得冷卻劑由出口孔注入由磁控管、滑動(dòng)件和目標(biāo)管的內(nèi)部形成的空間內(nèi)而獲得附加 減小摩擦。也可選擇，可以將輥或滾珠軸承固定在磁控管的外壁中。可以是，輥可調(diào)節(jié) 地安裝成能夠改變?cè)趦?nèi)部目標(biāo)管壁和外部磁控管壁之間的距離?？尚D(zhuǎn)目標(biāo)包括由非磁性材料(例如不銹鋼)制造的目標(biāo)管以及布置在它上面的 目標(biāo)材料。上述發(fā)明帶來(lái)了完全新發(fā)明的可旋轉(zhuǎn)目標(biāo)設(shè)計(jì)，其中，目標(biāo)管壁可以比當(dāng)前 使用的重目標(biāo)管(壁厚為4mm或更大)薄得多。這樣的目標(biāo)管很容易有超過(guò)700GNmm2 的硬度。實(shí)際上，用于目標(biāo)管的壁厚和材料的組合允許目標(biāo)管的硬度低于600GNmm2， 或者甚至低于500GNmm2。這時(shí)，對(duì)于1米或更長(zhǎng)的長(zhǎng)度，目標(biāo)管壁可以比3.8mm更 薄，例如3.5mm或3.0mm，或者甚至薄至2mm。當(dāng)目標(biāo)比1米更短時(shí)，厚度甚至可以減 小至Imm0更薄目標(biāo)管壁帶來(lái)一些優(yōu)點(diǎn)在目標(biāo)表面處的磁場(chǎng)將對(duì)于相同目標(biāo)材料厚度增加，因?yàn)榇朋w可以布置成更靠 近目標(biāo)表面。因?yàn)楣艿谋”?，熱?yīng)力將減小，管將更容易對(duì)于目標(biāo)材料的熱延伸而屈服。厚 壁管更能抵抗該熱膨脹，導(dǎo)致在目標(biāo)材料中的極大壓縮應(yīng)力(導(dǎo)致裂紋)或者目標(biāo)材料從 目標(biāo)管脫層。由于必須冷卻的未使用材料更少，因此冷卻效率更好。首先，目標(biāo)管將由于布置在它上面的濺射材料而有較大硬度。當(dāng)目標(biāo)材料耗盡 時(shí)，目標(biāo)的總體硬度將減小，直到目標(biāo)由磁控管承載，這時(shí)該磁控管有足夠硬度，以便 保持整體功能。因此，本發(fā)明的磁控管特別適合使用這樣的薄壁目標(biāo)。


圖1表示了內(nèi)部有多個(gè)壁的管的剖視圖，其中沒(méi)有安裝任何其它功能裝置。圖2表示了相同管的剖視圖，但是這時(shí)全部其它功能裝置都安裝在管中或管 上。圖3表示了第二優(yōu)選實(shí)施例，其中，目標(biāo)管由磁控管來(lái)承載。圖4表示了狹槽和卡子怎樣匹配。圖5表示了第三優(yōu)選實(shí)施例，它有另一種隔腔結(jié)構(gòu)。在附圖中，百位數(shù)字表示圖號(hào)，而個(gè)位和十位數(shù)字在全部附圖中表示相應(yīng)特 征。
具體實(shí)施例方式圖1是管100的剖視圖，表示了擠出的多壁鋁鋼管102，該多壁鋁鋼管102是一 個(gè)材料單件。在該特殊實(shí)施例中，管的直徑為大約115mm，它裝配在125內(nèi)徑目標(biāo)管的 內(nèi)部。可以看見(jiàn)不同隔腔，它們?cè)诖趴毓艿恼麄€(gè)長(zhǎng)度上延伸114將容納磁場(chǎng)產(chǎn)生器，110用于支承件的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；112將保持支承件自身。隔腔118、118'、116、116'可 以用于其它目的，例如供給和抽出冷卻劑、管路、電纜等的供給槽?？?22、122'、 122"、122"‘是螺紋孔(并不在管的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸，只是在管的任意一端)，用于接 收螺釘，以便固定關(guān)閉件(未示出)。管將安裝成在平面AA'中產(chǎn)生彎曲。當(dāng)計(jì)算管的硬度與W003/015124的現(xiàn)有技術(shù)類型磁控管的比較時(shí)，獲得以下數(shù) 據(jù)
權(quán)利要求
1.一種濺射磁控管(100、200、300),所述濺射磁控管可插入可旋轉(zhuǎn)目標(biāo)中，該濺射 磁控管包括管(102、202)，該管有一個(gè)或多個(gè)冷卻劑槽道(218、218')；以及細(xì)長(zhǎng)的 磁場(chǎng)產(chǎn)生器(224、226、226'、226〃)，所述冷卻劑槽道和所述磁場(chǎng)產(chǎn)生器包含在所述 管的內(nèi)部，其特征在于所述管為單件的內(nèi)部多壁管(102、202)，有隔腔(114、214、116、116'、216、 216'、118、118'、218、218'、112、212)，所述隔腔基本在所述管的長(zhǎng)度上延伸， 用于增加所述管的彎曲硬度，所述隔腔(114、214)中的一個(gè)用于安裝所述產(chǎn)生器，且所 述隔腔中的至少一個(gè)形成冷卻劑槽道(218、218')。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濺射磁控管，其中所述管是由擠出或澆鑄或銑或焊接而 形成的單件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的濺射磁控管，其中所述管通過(guò)鋁合金的擠出而形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一個(gè)所述的濺射磁控管，其中所述磁場(chǎng)產(chǎn)生器具有比 所述管低的彎曲硬度，并可調(diào)節(jié)地安裝在管的隔腔的內(nèi)部，用于調(diào)節(jié)在所述產(chǎn)生器和所 述管的外壁之間的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的濺射磁控管，還包括離散的支承件(228、328)，這些支 承件分布在所述管的長(zhǎng)度上，用于調(diào)節(jié)在所述產(chǎn)生器和所述管的外壁之間的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的濺射磁控管，其中所述支承件允許所述產(chǎn)生器相對(duì)于所 述支承件進(jìn)行縱向運(yùn)動(dòng)，以便容易調(diào)節(jié)所述產(chǎn)生器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5至6中任意一個(gè)所述的濺射磁控管，其中所述支承件可通過(guò)機(jī) 械、電、液壓或氣動(dòng)裝置來(lái)調(diào)節(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的濺射磁控管，其中所述支承件可通過(guò)可調(diào)節(jié)螺釘裝置 (232)、可調(diào)節(jié)滑動(dòng)裝置或者通過(guò)薄墊片或墊片(234)來(lái)進(jìn)行機(jī)械調(diào)節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任意一個(gè)所述的濺射磁控管，其中所述支承件可選擇地響 應(yīng)處理狀態(tài)指示器而從所述磁控管的外部進(jìn)行調(diào)節(jié)。
10.根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求所述的濺射磁控管，其中所述一個(gè)或多個(gè)冷卻槽道 (318、318'、218、218'、518、518')是鄰近外管壁的隔腔。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的濺射磁控管，其中所述冷卻槽道有出口孔(217、 217'、317、317'、517、517')，該出口孔縱向布置，以便在所述管和所述目標(biāo)之 間至少在所述產(chǎn)生器的前面產(chǎn)生冷卻劑流，從而減小在所述目標(biāo)和所述磁控管之間的摩 擦。
12.根據(jù)權(quán)利要求10至11中任意一個(gè)所述的濺射磁控管，其中用于收集和排出冷 卻劑的返回槽道由在所述管中的還一隔腔(316、316')來(lái)形成，或者由在磁控管的外壁 中的、在所述磁控管的長(zhǎng)度上面延伸的縱向凹入部分(103、203)來(lái)形成。
13.—種濺射磁控管(200、300),適用于可旋轉(zhuǎn)目標(biāo)，所述濺射磁控管包括軸承裝置 (236、236'、236〃、236〃 ‘、352)，該軸承裝置包含在所述磁控管的外壁中，用于減 小在所述磁控管和所述目標(biāo)之間的摩擦，其特征在于至少在目標(biāo)的一部分使用時(shí)期中，所述目標(biāo)由所述磁控管通過(guò)所述軸 承裝置來(lái)承載。
14.一種可旋轉(zhuǎn)目標(biāo)，適用于如權(quán)利要求13所述的磁控管，所述濺射磁控管包括目標(biāo)管(241、341)和布置在該目標(biāo)管上的目標(biāo)材料，其特征在于所述目標(biāo)管的彎曲硬度低 于 600GNmm2。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的可旋轉(zhuǎn)目標(biāo)，其中所述目標(biāo)管(241、341)的厚度小于 3.8mm,優(yōu)選是小于3.5mm。
全文摘要
本發(fā)明介紹了可插入可旋轉(zhuǎn)目標(biāo)中的濺射磁控管(300)。磁控管設(shè)計(jì)成單件的多壁管(102、203)，具有在管的長(zhǎng)度上延伸的隔腔(316、316′、318、318′)。多壁管與現(xiàn)有技術(shù)磁控管相比產(chǎn)生了硬得多的磁控管載體結(jié)構(gòu)。因此，磁場(chǎng)產(chǎn)生器可以安裝在隔腔內(nèi)部，且在磁體和目標(biāo)表面之間的距離可容易地調(diào)節(jié)，因?yàn)楣鼙犬a(chǎn)生器硬得多。另外，冷卻劑槽道可以包含在管內(nèi)部，并靠近管的外壁，這樣，可以鄰近磁場(chǎng)產(chǎn)生器供應(yīng)冷卻劑。磁控管增大的硬度使得目標(biāo)管至少在該目標(biāo)的使用壽命的一部分中能夠由磁控管承載，而不是周圍其它方式。因此，可以使用薄的目標(biāo)載體管，因?yàn)樗鼈儾槐爻休d磁控管，從而導(dǎo)致使用該目標(biāo)時(shí)間更長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H01J37/34GK102027565SQ200980117737
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者I·范德普特, P·戈德里斯 申請(qǐng)人:貝卡爾特先進(jìn)涂層公司