專利名稱：到至少一個耗電設備的電壓饋電器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種到至少一個位于真空室中的耗電設備的具有電纜的電 壓饋電器，所述電纜包括電壓傳輸芯以及至少一個包圍該芯的絕緣體。
背景技術：
在真空室中通常設置有必須向其供應高壓或高頻電壓的耗電設備。這 樣的耗電設備的示例是離子源或電子源。例如，如果將被涂布的膜或箔被 首先用電子靜電充電以便使得其更好地粘附在柱面上，然后通過正離子再 進行放電，則這兩種耗電器有時還被同時布置在一個真空室中。當經(jīng)由電纜向這樣的耗電設備供應電能時，可能的是(尤其是在0.01 mbar到O.l mbar的壓力范圍內)，沿著絕緣間隙產生等離子體或者輝光放 電，則破壞電纜。在下文中，絕緣間隙應被理解為電纜的芯和設置在電纜 中的屏蔽之間的空間和/或電纜的端部和耗電設備之間的過渡區(qū)域?？梢杂糜谠谡婵罩袀鬏擠C或AC的同軸電纜是已知(US 5154635)。此電纜包括內導電線以及多個帶有中心通孔的電絕緣的凸鏡 狀盤，其中，所述導電線延伸穿過這些通孔。此外還已知一種可以用于向位于高真空中的器件供應高頻信號的同軸 電纜(JP 06007664A)。此同軸電纜經(jīng)由真空法蘭引入到真空容器中。法 蘭連接有軟管道，并且電纜通過此軟管道插入。軟管道經(jīng)由線柱與器件連 接，并且線纜經(jīng)由輸入端口插入器件中。在輸入端口處設置有陶瓷絕緣 體，其將真空與外部密封。因為真空側被與外部(即，大氣壓側)密封， 所以在設備側可以使用普通的同軸電纜。發(fā)明內容本發(fā)明解決的問題是提供其中對于真空室中的耗電設備不發(fā)生放電的電連接裝置。此問題通過本發(fā)明的第一方面的特征而被解決了。本發(fā)明涉及通過電纜的到位于真空室中的電氣設備的電壓饋電器。此 電壓饋電器用于防止在電纜內沿著絕緣間隙(尤其是電纜的芯和其屏蔽之 間的空間以及從電纜到電氣設備的過渡區(qū)域中)發(fā)生導致絕緣破壞的放 電。這通過將絕緣間隙保持在大氣壓下而實現(xiàn)了。為此，使用的特殊的耦 合，所述耦合在電纜端部和電氣設備之間建立連接。而且，電纜還可以具 有額外的空氣通道。本發(fā)明獲得的優(yōu)點包括避免了沿著絕緣間隙的飛弧等，并且可以使 用商業(yè)化的電纜。在不應用本發(fā)明的情況下，真空室的真空將對電纜的內 部產生不利影響。


在附圖中示出了本發(fā)明的實施例，并且在下文中將更詳細地說明本發(fā) 明的實施例。在附圖中圖1是帶有運行在高壓或高頻電壓下的耗電設備的真空室的基本視圖；圖2示出了具有高壓電連接裝置的電子源；圖3示出了圖2所示的高壓連接裝置的側視圖；圖4示出了高壓連接裝置的視圖，該高壓連接裝置相對于圖3所示的位置圍繞其縱軸旋轉了 180度；圖5示出了高壓連接裝置的分解視圖； 圖6示出了接頭套管螺紋連接裝置； 圖7示出了高壓連接裝置的截面； 圖8a示出了真空中的高壓電纜的橫截面；圖8b示出了從大氣壓到真空的過渡區(qū)域中的高壓電纜的縱向截面；圖9示出了高頻連接裝置的側視圖；圖10示出了根據(jù)圖9的高頻連接裝置的截面；以及圖11示出了根據(jù)圖9的高頻連接裝置的分解視圖。
具體實施方式
圖1示意性地示出了包括電子源2和離子源3的真空室1。電子源2 和離子源3位于基板4、 5上，或者以不同方式固定在真空室l中。電子源2以及離子源3是線性源，其中，離子或電子從狹縫6、 7發(fā)射 出。此類型的電子源在歐洲專利申請EP 1870488 Al中有詳細描述。在操作中，將被涂覆的膜或箔(沒有示出)在電子源2和離子源3的 前方從頂部向下移動，所述膜或箔由電子源充以負電，隨后被離子源3電 中和。在電子源2由高壓DC發(fā)生器8饋電時，離子源3由高頻發(fā)生器9饋 電。兩個發(fā)生器8、 9的輸入端口 10、 ll被連接到AC電源系統(tǒng)。高壓DC 電壓或者高頻電壓經(jīng)由電纜12、 13和饋通14、 15引入到真空室1。饋通 14是例如由接頭套管螺紋連接裝置實現(xiàn)的高壓真空饋通。螺紋連接裝置在 普通真空管道上由其圓錐密封件密封。饋通15與饋通14基本相對應。但 是，在饋通15中，直接在高頻電纜13的外鞘上進行密封。"接頭套管" 是商品名稱，并且是用于液壓和真空技術的特定密封系統(tǒng)的標準。但是， 不一定要使用此類型的密封手段。其它的密封手段可以實現(xiàn)相同的目的。電纜12、 13從饋通14、 15行進到電子源2或離子源3。電纜12、 13 的在真空室中行進的部分由標號16， 17表示。其結構與在大氣壓下行進 的電纜12、 13不同。即使這些電纜16、 17被屏蔽，也存在沿著電纜16、 17的絕緣間隙在 真空室1的真空中產生放電的危險，所述放電可以破壞位于真空室1中的 粒子源2、 3。因此，有必要以特殊方式來保證在真空室1內向電子源2和 離子源3進行電力供應的方式。饋通14、 15被實現(xiàn)為其在真空密封管道 的外殼處或者在HF電纜的外套處與外部密封。圖2示出了具有放大的尺寸的電子源2并且局部示出了用于高電壓 DC中的耦合的耦合器。與圖1的視圖相反，在此高電壓經(jīng)由電纜16被引 入到電子源2的中心。在圖3中以放大的尺寸并且以從電子源2的方向具體觀察到的視圖再次示出了耦合器20。在此可以清楚看到圓形開口 21，用于將插座觸頭連 接到電子源中的高壓電極。標號22表示所謂的接頭套管螺紋連接裝置， 其包括兩個彼此上下布置的螺母23、 24。在開口 21周圍設置有四個孔25 到28?？?5到28與孔30到33是相同的饋通孔，僅僅是觀察的方向不 同?？?5在此與孔32相對應，孔27與孔30相對應，孔28與孔31相對 應，并且孔31與孔26相對應。圖4表示較之圖3圍繞縱軸旋轉180度的耦合器20。開口 29用于將 電子源2的插座觸頭焊接到高壓電纜的芯。圍繞開口 29布置有四個孔30 到33。開口 29用于使得用于焊接插座觸頭的焊接工具能夠插入。圖5示出了可以被擰緊到電子源2上的耦合器20的分解圖。在此可以 清楚看到絕緣體34、密封環(huán)35、封閉件36、四個固定機械螺釘37到 40、插座觸頭41、密封環(huán)42、中空螺紋絕緣部件43以及另一個密封環(huán) 44。密封部件43被擰緊到電子源上。螺紋配合如圖7所示。部件43和44 表示耦合器20的朝向電子源2并且被擰緊到其上的端部。在圖5中沒有示 出具有兩個螺母23、 24的接頭套管螺紋連接裝置。在插座觸頭被焊接上 之后，開口29 (圖4)由封閉件36 (圖5)封閉。在圖6中示出了接頭套管螺紋連接裝置的立體圖。在此可以清楚看到 從螺母23突出的延伸部45。延伸部45的上部是密封環(huán)。圖7示出了較之圖3中視圖圍繞其橫軸旋轉180度的耦合器20的截 面，即，在圖4中示于上方的那些元件現(xiàn)在被示于下方。此外，其圍繞其 縱軸旋轉了 90度。在此可以清楚看到螺母23和24、絕緣體34、插座連 接器41、密封環(huán)42、中空螺紋絕緣部件43以及密封環(huán)44。螺母23具有 內螺紋。此外還可以清楚看到固定螺釘37、 39的端部。在螺母23和插座 觸頭41之間設置有用于傳輸高電壓的電線55的電線饋通46。此電線55 是高壓線纜16的芯；其被焊接到插座連接器41上。插座連接器41隨后被 布置在銷82上。絕緣體80包圍此銷82。在其被安裝之后，絕緣體80的 部分81位于絕緣部件43的凹部83中。具有銷82的絕緣體80是電子源2 的組成部件。因此，當將高壓電纜16連接到電子源2時，耦合器20被插 入到絕緣體80上。在通道51和凹部90、 91和83中獲得大氣壓。這些區(qū)域形成適當?shù)慕^緣間隙。在安裝之后，大氣壓在絕緣體80的部分81處停 止。于是，獲得直到電子源2的前方的大氣壓，由此防止了絕緣間隙發(fā)生 飛弧。絕緣部件43僅僅被引導穿過耦合器，但是其沒有被緊固在耦合器 中。耦合器被放置在包含絕緣環(huán)42的絕緣部件43上，并且通過機械螺釘 37到40緊固在電子源上。絕緣部件43沒有被示于圖3中。在圖3中，僅僅示明了絕緣部件43 被裝配到其中的圍繞開口 21的凹部。密封環(huán)48被設置在絕緣體34和螺母23之間。已經(jīng)在圖5中示出的封 閉件36在高壓電纜的芯55和插座連接器41之間的通過焊接的連接建立之 后，被擰緊到在圖4中示明的開口 29中。圖8a示出了在真空中行進的高壓電纜16的橫截面。高壓電纜16的各 層沒有按比例繪制，而僅僅被示意性地描繪。此高壓電纜16包括由高壓 絕緣體56包圍的高壓電線55 (電纜16的芯)。高壓絕緣體56又被銅屏 蔽57包圍，圍繞所述銅屏蔽57布置合成材料絕緣層58。合成材料絕緣層 58后面是空氣隙51，所述空氣隙51建立耦合器20與環(huán)境空氣的接觸。外 套由真空密閉的絕緣管道59形成。此管道通過接頭連接(swaged connection)(例如，接頭套管)在饋通14處進行真空密閉封閉。銅屏蔽 57處于地電勢。處于大氣壓下的空間76位于高壓電線55和高壓絕緣體56 之間。因此，在電纜16的其它兩層之間總是滲入有空氣，使得真空室1 內的高壓電線55被大氣壓包圍。部件55到58是商業(yè)化的高壓電纜的組成 部件。附加的絕緣管道59 (其也可以是一般的絕緣管)與合成材料絕緣層 58 —起形成空氣通道51 。此空氣通道51也保證了大氣壓的供應。根據(jù)圖8a，其中獲得大氣壓的空氣隙51似乎不能到達芯55和屏蔽57 之間的絕緣管道。但是，此到達是通過如下方式實現(xiàn)的空氣首先行進到 耦合器20，然后返回到屏蔽57和芯55之間的中間空間中。大氣壓的另一 路徑在真空容器外部的電纜端子處獲得，其不被實現(xiàn)為是真空密閉的。圖8b示出了大氣壓和真空之間的過渡區(qū)域中的電纜12和16的縱向截 面。標號75表示真空室1的壁?？梢郧宄吹?，高壓電纜12在外部區(qū)域8中的結構不同于在真空區(qū)域中繼續(xù)延伸的高壓電纜16。在圖8a中已經(jīng)以 橫截面示出了在真空中的高壓電纜16的結構。如圖8b所示明的，真空密 閉管道59通過饋通14向外延伸到大氣壓中，但是僅僅延伸出一短的部 分。在后面，此管道59由金屬道或管54代替，所述金屬管54包圍管道 59的端部。標號76、 53表示大氣可以進入的位置。但是，大氣大部分由 層58和59之間的通道51傳輸。僅僅在管道59的外側，而不在層58和管 道59之間或在層58和高壓絕緣體56之間的內側進行真空密閉連接。圖9描繪了用于引到離子源3的電纜17的電纜耦合裝置60。利用此 電纜耦合裝置，高頻電壓被耦合到離子源3。插頭觸頭61被插入到離子源 3的電極中。此觸頭由金屬插座62包圍，其上接有沒有示出的高頻線。此 金屬插座62由合成材料套環(huán)64包圍。在此合成材料套環(huán)64中插入有絕緣 部件65，此絕緣部件65設置有開口 66。如果通過電纜17的各個層63、 74、 69之間的空氣隙的大氣壓的供應不足，則通過此開口供應大氣壓或甚 至更高的氣壓。通過開口 66運輸?shù)拇髿饫缤ㄟ^真空密閉管道引入，所 述真空密閉管道穿過真空室，并且到達外部。絕緣部件65由用于離子源3 的金屬屏蔽端子67接合。由例如聚乙烯組成的合成材料套環(huán)68和電纜套 69形成末端。金屬屏蔽端子67處于地電勢，以便保證電流的回路。在屏 蔽端子67或者在絕緣部件65中，可以設置螺紋孔，其用于應力消除或用 于緊固電纜。在此，通過將絕緣部件65擰緊到角撐架上，來進行具有HF 電纜的整個插頭連接器的應力消除。為此，使用螺紋孔。在根據(jù)圖3到7的用于電子源2的耦合裝置中也可以設置對應于開口 66的開口。圖10描繪了圖9的電纜耦合裝置60的縱向截面。在此可再次清楚看 到擰緊到金屬插座62上的插頭觸頭61。高頻線63被焊接到金屬插座62 中。具有開口 66的絕緣部件通過密封環(huán)70抵靠金屬插座62。插頭觸頭 61和高頻線63之間的電連接通過金屬插座62完成。屏蔽端子67通過密封環(huán)71在左側抵靠絕緣部件65，以及通過密封環(huán) 72在右側抵靠絕緣盤73，所述絕緣盤73由合成材料套環(huán)68包圍。此合成 材料套環(huán)68還包圍部分屏蔽端子67。高頻線63由絕緣體74包圍，絕緣體74又被電纜套69包圍。在電纜 耦合裝置60的外部，電纜套69由沒有示出的合成材料外殼包圍。如圖10 所示明的，大氣或者更高的氣壓通過開口 66到達絕緣間隙中，絕緣間隙 在此由圍繞絕緣體74的中空空間形成。實際中，傳導到電子源2的高電壓為5kV到10kV之間。相反，高頻 電壓的電壓為約1 kV。因此，在高頻電纜17中的輝光或等離子體放電的 危險低于高壓電纜16。但是，幅值為約10到20A量級的較大電流流過高 頻電纜17，則可能導致在絕緣間隙和真空室1中形成等離子體。此等離子 體可以熔化高頻電纜17的外殼。如果當真空室1還沒有被抽空時在電纜17和離子源之間建立連接， 似乎真空不會到達絕緣間隙。如果真空室1隨后被抽空，則似乎真空將不 再能夠穿透電纜。但是，不能假設所有連接都保持絕對密封。在最輕微的 泄漏下，插頭連接器的內部壓力將下降，并且將可能導致放電。為了保證 內部中的大氣壓，為此設置了插頭觸頭61。 HF電纜17包括屏蔽，尤其在 電纜套69和絕緣體74之間。此屏蔽突出在軸套79的較薄部分上，并且通 過軸套79的螺紋擰入而在此與其接觸。在圖10中沒有示出屏蔽。如果在到離子源3的高頻電壓的饋入過程中，不使用圖10和11所示 的耦合裝置60，而是使用中空導體，則該中空導體優(yōu)選是具有圓形內部導 體和包圍該內部導體的外部導體的同軸中空導體。在此情況下，在內部和 外部導體之間可以獲得大氣壓。在圖11中，以分解視圖再次示出了電纜耦合裝置60，其中在圖9中 示出的下側在此處于上側。在此可以再次清楚看到插頭觸頭61、合成材料 套環(huán)64、金屬插座62、 HF線63、絕緣體74、絕緣部件65、密封環(huán)70、 密封環(huán)71、軸套79、電纜套69、屏蔽端子67、密封環(huán)72、絕緣盤部件 73以及合成材料套環(huán)68。通過將插頭觸頭61直接插入離子源3的沒有示 出的電極中，完成離子源3與HF電壓的連接。
權利要求
1.一種到至少一個位于真空室(1)中的耗電設備(2，3)的具有電纜(12，16；13，17)的電壓饋電器，所述電纜(12，16；13，17)包括電壓傳輸芯(55)以及至少一個包圍該芯(55)的絕緣體(59)，其特征在于，在所述芯(55)和所述絕緣體(59)之間，直到所述芯(55)的端部與所述耗電裝置(2，3)的電氣端子(80-82)的連接的前方，獲得大氣壓或高于大氣壓的氣壓。
2. 如權利要求1所述的電壓饋電器，其特征在于，所述絕緣體(59) 是真空密封管道。
3. 如權利要求1所述的電壓饋電器，其特征在于，所述絕緣體是真空 密封管。
4. 如權利要求1所述的電壓饋電器，其特征在于，所述電纜(12，16) 是高壓DC電纜。
5. 如權利要求1所述的電壓饋電器，其特征在于，所述電纜(13，17) 是高頻電纜。
6. 如權利要求5所述的電壓饋電器，其特征在于，所述電纜是中空導體。
7. 如權利要求1或4所述的電壓饋電器，其特征在于，所述耗電設備 是電子源(2)。
8. 如權利要求1、 5或6所述的電壓饋電器，其特征在于，所述耗電 設備是離子源(3)。
9. 如權利要求1所述的電壓饋電器，其特征在于，其經(jīng)由真空饋通 (14， 15)引導到真空室(1)中。
10. 如權利要求4所述的電壓饋電器，其特征在于，高壓DC電纜 (16)的一端連接有耦合器(20)，所述耦合器(20)包括用于高壓插頭 (82)的饋通的開口 (21)。
11. 如權利要求10所述的電壓饋電器，其特征在于，所述耦合器 (20)包括開口 (29)，通過該開口 (29)，借助焊接工具，所述高壓插頭(82)可以與所述高壓電纜(16)的所述芯(55)焊接。
12. 如權利要求1所述的電壓饋電器，其特征在于，在所述芯(55) 和所述絕緣體(59)之間設置有高壓絕緣體(56)。
13. 如權利要求12所述的電壓饋電器，其特征在于，在所述高壓絕緣 體(56)和所述絕緣體(59)之間設置有金屬屏蔽(57)。
14. 如權利要求13所述的電壓饋電器，其特征在于，在所述金屬屏蔽 (57)和所述絕緣體(59)之間設置有合成材料層(58)。
15. 如權利要求5所述的電壓饋電器，其特征在于，所述高頻電纜包 括由絕緣體(74)包圍的高頻線(63)。
16. 如權利要求15所述的電壓饋電器，其特征在于，所述絕緣體 (74)由電纜套(69)包圍。
17. 如權利要求5所述的電壓饋電器，其特征在于，所述高頻電纜連 接有電纜耦合裝置(60)，所述電纜耦合裝置(60)包括用于與高頻耗電 設備連接的插頭觸頭(61)。
18. 如權利要求1所述的電壓饋電器，其特征在于，所述電纜耦合裝 置(20， 60)包括至少一個開口 (66)，用于供應大氣壓或者高于大氣壓 的氣壓。
19. 如權利要求1-18中任一項所述的電壓饋電器，其特征在于，所述 插頭觸頭(61)通過金屬插座(62)與所述高頻線連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過電纜的到位于真空室中的電氣設備的電壓饋電器。此電壓饋電器用于防止在電纜內，沿著絕緣間隙(尤其是電纜的芯和其屏蔽之間的空間以及從電纜到電氣設備的過渡區(qū)域中)發(fā)生導致絕緣破壞的放電。這通過將絕緣間隙保持在大氣壓下而實現(xiàn)了。為此，使用的特殊的耦合，所述耦合在電纜端部和電氣設備之間建立連接。而且，電纜還可以具有額外的空氣通道。
文檔編號H01R13/53GK101257159SQ20081000187
公開日2008年9月3日 申請日期2008年1月17日 優(yōu)先權日2007年1月31日
發(fā)明者京特·克萊姆, 沃克爾·?？?申請人:應用材料公司