e形多电子束蒸镀装置及电子枪电路制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种e形多电子束蒸镀装置，该蒸镀设备包括永久磁铁N极、S极、X/Y扫描线圈、坩埚、冷却水及电子束发射器；采用磁偏转式电子束，使得电子束路径呈现e字型，偏转角为270度，其中电子束发射器的由灯丝阴极、阳极、偏转线圈等其他部件构成。从多电子束与旋转坩埚两方面应对电子枪故障问题。e形多电子束蒸镀设计大幅度提高了蒸镀效率和熔点，此外，为了提高蒸镀过程薄膜沉积速率精度和稳定性，本发明专利技术专利从热电子发射模块、高压电子加速模块和电子束偏转模块三个方面设计了新的电子枪电路。

E-shaped multi electron beam evaporation device and electron gun circuit

【技术实现步骤摘要】
e形多电子束蒸镀装置及电子枪电路
本专利技术涉及电子束蒸镀装置，尤其是e形多电子束蒸镀装置。
技术介绍
关于电子束蒸镀设备其中最核心部件是电子枪，电子枪根据电子束聚焦方式的不同可分为直式枪，环式枪和e形枪等。直式枪作为一种轴对称的直线加速枪，加热灯丝发射的电子在阳极加速后在磁场下聚焦形成电子束，然后轰击坩埚内的材料，使得材料融化蒸发，常用于真空蒸发和真空冶金，尽管直式功率大、使用方便等特点，但直式枪制造成本高，体积庞大，蒸发材料会污染灯丝及枪体结构。环形枪以环形阴极发射电子束，通过阴极线圈偏转和聚焦后作用于坩埚内材料，环形枪使用方便，结构简单，但是环形枪阳极与阴极距离近，同样会造成蒸发材料污染灯丝、功率大与效率不高，电子束聚焦之后位置固定易造成“挖孔”现象，致使材料不能均匀被消耗且容易被电子束击穿。e形枪克服了直式枪、环形枪的不足，e形枪灯丝设计于结构体内，避免了蒸发材料对灯丝的沾污，还具有高功率的特点。近年来电子束蒸镀在工业生产中作为非常重要的镀膜设备，特别是e形电子束相比一般的电阻加热蒸发，e形电子束更适用于高纯度的材料的蒸发，且蒸发速度快，薄膜对衬底的着附力好等优点，所以e形电子束镀膜能够得到纯度高、致密均匀的薄膜，在光学器件制造领域被广泛应用。尽管e形电子束蒸镀有诸多优势，但e形电子束难以满足工业生产对更高熔点材料的蒸发，电子束蒸镀一旦e形电子枪损坏将严重影响工业生产效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种产生多电子束蒸镀的e形电子枪装置和电路设计，解决当下e形电子束电子枪不能满足更高熔点材料的蒸发及单个电子枪损坏影响生产的技术问题。本专利技术的e形多电子束蒸镀装置，其特征在于由四周的e形电子枪和中心的水冷坩埚组成，e形电子枪由阴极直线型环状钨丝，阳极，聚焦极组成，其中阴极处于负电位，阳极接地为正电位；水冷坩埚由中央大坩埚外围小坩埚组成，外围小坩埚由电机驱动旋转。本专利技术的e形多电子束蒸镀装置的e形电子枪的电路，其特征在于由阴极灯丝电子发射模块的电路，高压电子加速模块的直流电路，电子束偏转模块的扫描线圈直流励磁电路组成；阴极灯丝电子发射模块的电路采用交流220V电源，经调压后输入降压变压器，降压变压器最大次级输出为20V或60V，用于加热阴极直线型环状钨丝；高压电子加速模块采用交流380V供电，经三相调压升压和三相整流后输出直流高压，高压电子加速直流电源则采用继电器过流保护，当电流超过额定值时，继电器动作切断高压电源输入的电压；电子束偏转模块直流励磁电路，经过调压、降压变压、桥式整流、稳压电源供给励磁线圈；为了设备的安全和工艺的稳定性，直流励磁电路采用了过压保护和稳压保护，过压保护主要以可控硅短路电源的方式保护电路安全。当稳压电路输出超出预期电压时，稳压二极管反向击穿导通，单向可控硅控制极得到触发电流而导通，迫使熔断器熔断保护后级电路。其中，永久磁性体相对于温度变化具有大致相同的导磁率变化特性。e形电子枪作为产生电子束的器件，由直线型环状钨丝的阴极，阳极，聚焦极组成，其中阴极处于负电位，阳极接地为正电位。交流电加热后的钨作为热电子发射源，发射电子首先在阳极电压下加速，之后在聚焦极作用下形成电子束，最后在静磁场作用下偏转270度，使电子束聚焦于蒸发源坩埚之中。高速运动的电子将动能转化为内能对坩埚内的材料加热，坩埚内材料在高真空的腔体内被蒸镀到顶部基板，形成薄膜。e形多电子束蒸镀的水冷坩埚，采用中央大坩埚外围小坩埚的模式，外围小坩埚由电机驱动旋转。一方面，e形电子枪发射的多束电子束对中央大型坩埚进行高熔点材料的蒸镀，对外围的坩埚可以各自蒸镀或旋转蒸镀，其中各自蒸镀可实现对材料的混合蒸发，旋转式蒸镀避免了某一个电子枪损坏时对应坩埚闲置的现象。另一方面，多电子束的蒸镀下使得蒸发材料汽化上升凝结与基片底形成一层致密薄膜的时间缩短，提高了蒸镀效率。本专利技术从多电子束蒸镀与旋转坩埚两方面双重保障了工业生产的正常蒸镀。针对腔体内残留气体存在，一旦气体分子的电离，载流子电流增大而极间电阻大幅度降低，形成的雪崩效应，导致电弧短路而烧毁电子枪系统现象。为解决上述技术问题，本专利技术从热电子发射模块、高压电子加速模块和电子束偏转模块三个方面设计了新的电子枪电路。热电子发射模块采用交流220V电源，经调压后输入降压变压器，降压变压器最大次级输出为20V或60V，用于加热阴极直线型环状钨丝。高压电子加速模块采用交流380V供电，经三相调压升压和三相整流后输出直流高压，此外，高压电子加速直流电源则采用继电器过流保护，当电流超过额定值时，继电器动作切断高压电源输入的电压。电子束偏转模块直流励磁电路，经过调压、降压变压、桥式整流、稳压电源供给励磁线圈。为了设备的安全和工艺的稳定性，直流励磁电路采用了过压保护和稳压保护，过压保护主要以可控硅短路电源的方式保护电路安全。当稳压电路输出超出预期电压时，稳压二极管反向击穿导通，单向可控硅控制极得到触发电流而导通，迫使熔断器熔断保护后级电路。现有的e形电子束蒸镀可以获得109w/cm2的能量密度，加热温度可达3000～6000℃，e形多电子束蒸镀利用多束电子的动能将水冷坩埚内材料加热，与传统的电子束蒸镀相比e形多电子束蒸镀能将加热温度提升2～3倍，使得本装置适用于高熔点材料的蒸镀。附图说明图1是e形多束电子束蒸镀装置示意图。1是S极，2是X/Y扫描线圈，3是N极，4是电子束，5是坩埚水冷，6是坩埚，7是电子束发射；图2是电子束发射器装置工作原理示意图。8是阳极，2是X/Y扫描线圈；4是电子束；11是其中一个电子；12是中央大坩埚；13是循环冷却水；14是高压电源；15是阴极直线型环状钨丝；图3是e形电子枪电路设计图。其中101-103为阴极灯丝电子发射模块的电路，201-204为高压电子加速模块的直流电路，301-310为电子束偏转模块的扫描线圈直流励磁电路；图中101是220V交流电源；102是坩埚；103是阴极灯丝；201是380V三相交流电源；202是二极管；203是电阻；204是继电器；301是220V交流电；302是降压变压器；303是整流二极管；304是电容；305是熔断器；306是可控硅控制极；307是发光二极管；308是三端稳压器；309是扩流三极管；310是稳压二极管。具体实施方式实施例1、如图1，2，3所示：步骤1、抽真空：e形多电子束蒸镀装置必须运作于高真空状态，减少真空腔内残余气体存在，因为这些气体分子在电子枪的电场中将被游离，在局部区域将形成由电子组成得负电载子流与正电载子流导致电弧放电现象，所以，抽真空系统必须将腔体抽到薄膜工艺所需的真空范围。选择用罗茨泵、分子泵等两种或以上串联将腔体e形电子枪系统的抽到低真空，之后可采用低温泵、离子泵等高抽速泵抽至高真空。步骤2、检查：e形多电子束装置打开电子枪之前，首先，检查循环冷却水13是否正常，防止高温损坏外围小坩埚6和中央大坩埚12，其次，检查真空是否达标，真空由薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.e形多电子束蒸镀装置，其特征在于由四周的e形电子枪和中心的水冷坩埚组成，e形电子枪由直线型环状钨丝的阴极，阳极，聚焦极组成，其中阴极处于负电位，阳极接地为正电位；水冷坩埚由中央大坩埚外围小坩埚组成，外围小坩埚由电机驱动旋转。/n

【技术特征摘要】
1.e形多电子束蒸镀装置，其特征在于由四周的e形电子枪和中心的水冷坩埚组成，e形电子枪由直线型环状钨丝的阴极，阳极，聚焦极组成，其中阴极处于负电位，阳极接地为正电位；水冷坩埚由中央大坩埚外围小坩埚组成，外围小坩埚由电机驱动旋转。


2.如权利要求1所述的e形多电子束蒸镀装置的电子枪电路，其特征在于由阴极灯丝电子发射模块的电路，高压电子加速模块的直流电路，电子束偏转模块的扫描线圈直流励磁电路组成；
阴极灯丝电子发射模块的电路采用交流220V电源，经调压后输入降压变压器，降压变压器最大次级输出为20V或60V，用于加热阴极直线型环状钨丝；
高压电子加速模块采用交流380V供电，经三相调压升压和三相整流后输出直流高压，高压电子加速直流电源则采用继电器过流保护，当电流超过额定值时，继电器动作切断高压...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁朝宇，邓荣斌，马兴民，张丽娟，段尧，方江璨，
申请(专利权)人：云南北方奥雷德光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53