一種激光束自動(dòng)移位控制裝置及操作方法
【專(zhuān)利摘要】一種激光束自動(dòng)移位控制裝置及其操作方法，裝置包括支撐臺(tái)，傳動(dòng)系統(tǒng)和透鏡架；電機(jī)固定在支撐臺(tái)上，電機(jī)的輸出軸軸向與支撐臺(tái)垂直，其下端焊接一“ㄈ”形連接片，該連接片下部平面與支撐臺(tái)平行；平面上開(kāi)有控制移位范圍的限位槽，滑塊通過(guò)滑塊軸固定在限位槽上；滑塊中開(kāi)有通孔；滑桿穿過(guò)通孔，兩者為滑動(dòng)配合；滑桿的軸向平行于支撐臺(tái)；軸套用螺栓固定在支撐臺(tái)下方，軸套下部以軸承連接轉(zhuǎn)軸；轉(zhuǎn)軸中間部位與滑桿用緊定螺釘連接，轉(zhuǎn)軸與滑桿非同軸；轉(zhuǎn)軸下端與連桿相連接；定位銷(xiāo)的銷(xiāo)桿依次穿過(guò)透鏡夾持器和限位塊；定位銷(xiāo)固定在連桿末端。該裝置配合靶材的自轉(zhuǎn)，可以保證聚焦激光束對(duì)靶材表面均勻掃描，實(shí)現(xiàn)薄膜的均勻沉積。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種激光束自動(dòng)移位控制裝置及操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及真空激光鍍膜中激光束自動(dòng)移位控制裝置；具體涉及用于實(shí)現(xiàn)聚焦激光束對(duì)靶材表面均勻掃描的激光束自動(dòng)移位控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]脈沖激光沉積技術(shù)(PLD)是將激光束通過(guò)光路系統(tǒng)，聚焦到真空室中的靶材，并與靶材強(qiáng)烈相互作用，產(chǎn)生高溫高密度的等離子體羽輝，等離子體羽輝定向等溫、絕熱膨脹，然后到達(dá)襯底表面，形成薄膜的一種方法；由于PLD具有良好的保成分性；沉積速率高，試驗(yàn)周期短；工藝參數(shù)可任意調(diào)節(jié)，對(duì)靶材種類(lèi)沒(méi)有限制；污染較小，易于控制；發(fā)展?jié)摿Υ?，有極大的兼容性等特點(diǎn)，已成為半導(dǎo)體薄膜，高溫超導(dǎo)薄膜，金剛石和類(lèi)金剛石薄膜，鐵電、壓電和光電薄膜，以及生物陶瓷薄膜制備的主要方法之一；
[0003]在薄膜沉積中，均勻性是很重要的參數(shù)，但PLD很難實(shí)現(xiàn)對(duì)大面積薄膜的均勻沉積，因?yàn)橛疠x方向性強(qiáng)，在不同的方向上，羽輝中的粒子速度不盡相同；且等離子體局域分布，這成為制約PLD發(fā)展的一大難點(diǎn)；在提高薄膜均勻性的各種方法中，使激光束在靶材表面運(yùn)動(dòng)，加大沉積區(qū)域是現(xiàn)實(shí)可行的；因此，急需一種激光束自動(dòng)移位控制裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種激光束自動(dòng)移位控制裝置，配合靶材的自轉(zhuǎn)，可以保證聚焦激光束對(duì)靶材表面均勻掃描，實(shí)現(xiàn)薄膜的均勻沉積，并提高靶材的利用率，降低成本。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括如下技術(shù)方案:
[0006]一種激光束自動(dòng)移位控制裝置，包括支撐臺(tái)100，傳動(dòng)系統(tǒng)200和透鏡架300 ；
[0007]支撐臺(tái)100是一長(zhǎng)方形面板，其上具有兩個(gè)開(kāi)孔，分別用于固定傳動(dòng)系統(tǒng)200的電機(jī)2和軸套12 ；
[0008]傳動(dòng)系統(tǒng)200包括電機(jī)2、輸出軸5、” C”形連接片6、滑塊軸8、滑塊9、滑桿11、軸套12、轉(zhuǎn)軸13和連桿15 ；
[0009]該電機(jī)2由螺栓3固定在支撐臺(tái)100上，電機(jī)2下部的輸出軸5和支撐臺(tái)100以軸承相連接；輸出軸5的軸向與支撐臺(tái)100垂直，其下端焊接一 “C”形連接片6，該連接片下部為平面，與支撐臺(tái)100平行，該平面上開(kāi)有控制移位范圍的限位槽7 ;滑塊9通過(guò)滑塊軸8用螺帽81固定在限位槽7上；滑塊9中開(kāi)有圓形貫通通孔10 ;滑桿11穿過(guò)通孔10，兩者為滑動(dòng)配合，該滑桿11的軸向平行于支撐臺(tái)100 ;其另一端用鎖緊螺釘141固定在轉(zhuǎn)軸13上；
[0010]該軸套12用螺栓固定在支撐臺(tái)100下方，軸套12下部以軸承連接轉(zhuǎn)軸13 ;轉(zhuǎn)軸13中間部位與滑桿11用緊定螺釘141連接，轉(zhuǎn)軸13與滑桿11非同軸；轉(zhuǎn)軸13下端用緊定螺釘142和連桿15相連接；
[0011]透鏡架300由 定位銷(xiāo)16，透鏡夾持器17和限位塊18組成；定位銷(xiāo)16的銷(xiāo)桿依次穿過(guò)透鏡夾持器17和限位塊18 ;定位銷(xiāo)16固定在連桿15末端。[0012]如上所述的裝置，其特征在于，所述定位銷(xiāo)16和連桿15，以及透鏡夾持器17和定位銷(xiāo)16均為可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，手動(dòng)可使透鏡架300以連桿15為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，透鏡夾持器17以定位銷(xiāo)16的銷(xiāo)桿為軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0013]如上所述的裝置，其特征在于，所述滑桿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。
[0014]如上所述的裝置，其特征在于，所述激光束自動(dòng)移位控制裝置各部件均用不銹鋼制成。
[0015]如上所述的裝置，其特征在于，所述激光束自動(dòng)移位控制裝置放置在支持架或?qū)к壣?，該裝置可水平放置或以任何傾斜角度放置在支持架或?qū)к壣稀?br> [0016]另一方面，本發(fā)明提供如上所述裝置的操作方法，該方法包括以下步驟:
[0017]A.按照具體光路，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)定位銷(xiāo)16和透鏡夾持器17，確定透鏡19的方位；
[0018]B.根據(jù)靶材大小和光路距離，調(diào)整滑塊9固定在限位槽7的位置，來(lái)選定移位范圍，并通過(guò)電機(jī)電源選擇移位頻率；
[0019]C.開(kāi)啟電機(jī)2，輸出軸5的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)各部件，最終帶動(dòng)透鏡17左右擺動(dòng)，配合靶材的自轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)激光束對(duì)靶材各區(qū)域的均勻掃描，實(shí)現(xiàn)大面積薄膜的均勻沉積。
[0020]本發(fā)明的有益效果在于:該激光束自動(dòng)移位控制裝置電機(jī)輸出軸5和滑塊9不同軸，由此輸出轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)電機(jī)輸出軸5帶動(dòng)連接片轉(zhuǎn)動(dòng)，使滑塊9圍繞輸出軸5軸線作圓周運(yùn)動(dòng)，滑塊9圓周運(yùn)動(dòng)半徑為滑塊固定螺栓81到電機(jī)輸出軸5軸線的距離。因滑桿11 一端固定，滑塊9在圓周運(yùn)動(dòng)的不同位置和滑桿11有相對(duì)位移，使滑塊9在滑桿11上來(lái)回滑動(dòng)，并帶動(dòng)滑桿11左右擺動(dòng)；滑桿11左右擺動(dòng)給轉(zhuǎn)軸13 —力矩，使轉(zhuǎn)軸13左右擺動(dòng)，并帶動(dòng)透鏡架300左右擺動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)在于下幾個(gè)方面:
[0021]1.該裝置通過(guò)各部件對(duì)力的傳動(dòng)，帶動(dòng)透鏡運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光束自動(dòng)移位的控制。
[0022]2.該裝置可按需要和光路系統(tǒng)的任何透鏡組裝。
[0023]3.激光束位移范圍可通過(guò)滑塊軸固定在限位槽的不同位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)靶材大小和光路距離進(jìn)行自由選擇。
[0024]4.該裝置設(shè)計(jì)精巧，結(jié)構(gòu)牢固穩(wěn)定，操作方便，成本低廉。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為實(shí)施例1激光束自動(dòng)移位控制裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為實(shí)施例1透鏡架的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為實(shí)施例1支撐臺(tái)的主視圖；
[0028]圖4為實(shí)施例1滑塊的主視圖；
[0029]圖5為圖4沿A-A’的剖視圖；
[0030]圖6為實(shí)施例1軸套和轉(zhuǎn)軸的主視圖；
[0031]圖7為圖6沿B-B’的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將結(jié) 合附圖和具體實(shí)施例子對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，這些實(shí)施例并非是對(duì)本發(fā)明的限制，任何等同替換或公知改變均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0033]實(shí)施例1激光束自動(dòng)移位控制裝置
[0034]圖1所示為本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式的立體結(jié)構(gòu)圖，該激光束自動(dòng)移位控制裝置由支撐臺(tái)100、傳動(dòng)系統(tǒng)200、和透鏡架300三部分組成。各部件均用不銹鋼制成，保證了強(qiáng)度和加工精度。
[0035]如圖2和圖3所示，支撐臺(tái)100為支撐其它所有部件的一長(zhǎng)方形平臺(tái)，其上左右各開(kāi)一圓形孔，分別用來(lái)固定軸套12和電機(jī)2。
[0036]如圖1所示，傳動(dòng)系統(tǒng)200包括電機(jī)2、輸出軸5、“Π”形連接片6、滑塊軸8、滑塊
9、滑桿11、軸套12、轉(zhuǎn)軸13和連桿15。電機(jī)2上帶有電源線4，下方具有電機(jī)輸出軸5，輸出軸5下方焊接一“C”形連接片6，連接片6下部為平面，與支撐臺(tái)100平行，其長(zhǎng)度方向開(kāi)有橢圓形限位槽7。
[0037]如圖4和圖5所示，滑塊9中間開(kāi)有圓形通孔10，與通孔10垂直方向開(kāi)設(shè)滑塊軸通孔82，滑塊9通過(guò)滑塊軸8用螺帽81固定在限位槽7上，通過(guò)改變滑塊軸8在限位槽7中固定的位置，可以調(diào)節(jié)滑塊9的移位范圍。一柱形滑桿11 一端穿過(guò)通孔10，另一端用緊定螺釘141和轉(zhuǎn)軸13相連，滑桿11的軸向平行于支撐臺(tái)100。通孔10和滑桿11和是滑動(dòng)配合，兩者的平均表面粗糙度分別小于0.8微米和1.6微米。
[0038]如圖1、圖6和圖7所示，軸套12用螺栓固定在支撐臺(tái)100的左下方，轉(zhuǎn)軸13與軸套12為軸承連接。轉(zhuǎn)軸13上中間和下方有兩個(gè)緊定螺釘141和142，分別用來(lái)固定滑桿11和連桿15。轉(zhuǎn)軸13 與滑桿11非同軸。
[0039]如圖2所示，透鏡架300由定位銷(xiāo)16，透鏡夾持器17和限位塊18組成。柱形定位銷(xiāo)16的銷(xiāo)桿161上依次穿過(guò)透鏡夾持器17和限位塊18。定位銷(xiāo)16的銷(xiāo)桿末段具有開(kāi)孔，用于固定在連桿15上，透鏡19安裝在透鏡夾持器上方的孔中。通過(guò)定位銷(xiāo)銷(xiāo)桿161的前段螺紋與定位銷(xiāo)帽162螺接可緊固整個(gè)透鏡架系統(tǒng)。透鏡架300和連桿15，透鏡夾持器17和定位銷(xiāo)16均為可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，即手動(dòng)可使透鏡架300以連桿為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，透鏡夾持器17以定位銷(xiāo)16的銷(xiāo)桿為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了透鏡在空間任意方位可調(diào)。
[0040]裝置支持架20用來(lái)支撐并穩(wěn)固整個(gè)系統(tǒng)，可根據(jù)需要設(shè)計(jì)為平面狀或?qū)к墵睢?br> [0041]工作時(shí)，可按如下步驟操作:
[0042]按照?qǐng)D1和圖2，按照具體光路，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)定位銷(xiāo)16和透鏡夾持器17，確定透鏡19的方位。根據(jù)靶材大小和光路距離，調(diào)整滑塊9固定在限位槽7的位置，來(lái)選定移位范圍，且通過(guò)電機(jī)電源選擇移位頻率。在具體實(shí)驗(yàn)中，電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)各部件，最終帶動(dòng)透鏡17左右擺動(dòng)，配合靶材的自轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)激光束對(duì)靶材各區(qū)域的均勻掃描，實(shí)現(xiàn)大面積薄膜的均勻沉積。
【權(quán)利要求】
1.一種激光束自動(dòng)移位控制裝置，其特征在于，其包括支撐臺(tái)(100)，傳動(dòng)系統(tǒng)(200)和透鏡架(300)； 支撐臺(tái)(100)是一長(zhǎng)方形面板，其上具有兩個(gè)開(kāi)孔，分別用于固定傳動(dòng)系統(tǒng)(200)的電機(jī)(2)和軸套(12)； 傳動(dòng)系統(tǒng)(200)包括電機(jī)(2)、輸出軸(5)、”匚”形連接片(6)、滑塊軸(8)、滑塊(9)、滑桿(11)、軸套(12)、轉(zhuǎn)軸(13)和連桿(15)； 該電機(jī)⑵由螺栓⑶固定在支撐臺(tái)(100)上，電機(jī)⑵下部的輸出軸(5)和支撐臺(tái)(100)以軸承相連接；輸出軸(5)的軸向與支撐臺(tái)(100)垂直，其下端焊接一“C”形連接片(6)，該連接片下部為平面，與支撐臺(tái)(100)平行，該平面上開(kāi)有控制移位范圍的限位槽(7);滑塊(9)通過(guò)滑塊軸⑶用螺帽(8)1固定在限位槽(7)上；滑塊(9)中開(kāi)有圓形貫通通孔(10);滑桿(11)穿過(guò)通孔(10)，兩者為滑動(dòng)配合，該滑桿(11)的軸向平行于支撐臺(tái)(100);其另一端用鎖緊螺釘(141)固定在轉(zhuǎn)軸(13)上； 該軸套(12)用螺栓固定在支撐臺(tái)(100)下方，軸套(12)下部以軸承連接轉(zhuǎn)軸(13)；轉(zhuǎn)軸(13)中間部位與滑桿(11)用緊定螺釘(141)連接，轉(zhuǎn)軸(13)與滑桿(11)非同軸；轉(zhuǎn)軸(13)下端用緊定螺釘(142)和連桿(15)相連接； 透鏡架(30 0)由定位銷(xiāo)(16)，透鏡夾持器(17)和限位塊(18)組成；定位銷(xiāo)(16)的銷(xiāo)桿依次穿過(guò)透鏡夾持器(17)和限位塊(18);定位銷(xiāo)(16)固定在連桿(15)末端。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述定位銷(xiāo)(16)和連桿(15)，以及透鏡夾持器(17)和定位銷(xiāo)(16)均為可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，手動(dòng)可使透鏡架(300)以連桿(15)為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，透鏡夾持器(17)以定位銷(xiāo)(16)的銷(xiāo)桿為軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述滑桿(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.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光束自動(dòng)移位控制裝置各部件均用不銹鋼制成。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光束自動(dòng)移位控制裝置放置在支持架或?qū)к壣?，該裝置水平放置或以任何傾斜角度放置在支持架或?qū)к壣稀?br> 6.權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述裝置的操作方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: A.按照具體光路，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)定位銷(xiāo)(16)和透鏡夾持器(17)，確定透鏡(19)的方位； B.根據(jù)靶材大小和光路距離，調(diào)整滑塊(9)固定在限位槽(7)的位置，來(lái)選定移位范圍，并通過(guò)電機(jī)電源選擇移位頻率； C.開(kāi)啟電機(jī)(2)，輸出軸(5)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)各部件，最終帶動(dòng)透鏡(17)左右擺動(dòng)，配合靶材的自轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)激光束對(duì)靶材各區(qū)域的均勻掃描，實(shí)現(xiàn)大面積薄膜的均勻沉積。
【文檔編號(hào)】C23C14/28GK103898451SQ201210580850
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月27日
【發(fā)明者】張華 , 楊堅(jiān), 周其 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院