滚筒式样品台制造技术

本实用新型专利技术公开了一种滚筒式样品台，其包括有滚筒、筛网、双模运动机构和振动机构，筛网与振动机构连接，滚筒与双模运动机构连接，滚筒的开口处设有靶材。在磁控溅射镀膜过程中，是将粉体颗粒放于滚筒内，根据粉体样品的分散性，调节滚筒的旋转速度及上下振动功率，粉体颗粒被翼片带到滚筒的上方，同时在滚筒的上下振动及重力作用下，粉体颗粒就会落到筛网中，筛网中的粉体在超声波的振动下垂直下落，在滚筒开口处入射来的溅射流就会在下落的粉体表面沉积，经过一定时间的沉积就会在粉体颗粒表面沉积上均匀性好、致密性高和附着力强的薄膜。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种适用于磁控溅射镀膜的样品台，更特别地说，是指一种新型 滚筒式样品台。
技术介绍
粉体颗粒由于粒径小、比表面积大而具有块体材料所不具有的各种物理和化学性 质，因此，目前国内外对多种系列的粉体颗粒的各种特性及应用的研究已经取得了较大进 展，但有关在粉体颗粒表面镀膜的方法及其应用方面仍在做积极的探索，需要解决的困难 之一是粉体颗粒的均勻分散问题。在粉体颗粒表面镀膜的方法很多，如真空蒸发、磁控溅射、化学镀、化学气相沉积 和溶胶-凝胶法等。其中的磁控溅射沉积技术由于溅射率高、基片温升低、膜-基结合力好、 装置性能稳定、操作控制方便等优点而受到越来越多的应用。要想利用磁控溅射方法在粉 体颗粒表面镀覆上均勻性好、附着力强、纯度高和致密性好的薄膜，就必须保证每个颗粒在 薄膜生长时都有机会充分暴露其表面，使得每个颗粒表面上的任意点都能沉积上靶溅射出 的原子，并尽可能地让其沉积的概率相等。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种适用于磁控溅射镀膜用的滚筒式样品台，该滚筒式 样品台包括有滚筒、筛网、双模运动机构和振动机构，筛网与振动机构连接，滚筒与双模运 动机构连接，滚筒的开口处设有靶材。滚筒在双模运动机构提供的转动和上下振动的条件 下使得筒内的粉体颗粒抖动翻转，又因振动机构为筛网上的粉体颗粒提供振动，从而下落 的粉体颗粒表面沉积上溅射靶材原料，经过一定时间的沉积就会在粉体颗粒表面沉积上均 勻性好、致密性高和附着力强的薄膜。本技术的一种滚筒式样品台，包括有超声波振动机构、筛网、双模运动机构、 滚筒和筛网连杆；双模运动机构中的上下振动电机安装在A电机座的竖支板上，上下振动 电机的输出轴穿过C通孔后套接有偏心轮，偏心轮置于B电机座的U形槽内；A电机座的 上支臂上设有供A直线轴承安装的A通孔，A直线轴承套接在B电机座的上导柱上；A电机 座的下支臂上设有供B直线轴承安装的B通孔，B直线轴承套接在B电机座的下导柱上；B 电机座的上导柱穿过A直线轴承，下导柱穿过B直线轴承，B电机座的空腔内放置有圆周转 动电机，圆周转动电机安装在B电机座的侧板上，且圆周转动电机的输出轴穿过D通孔后与 联轴器连接，联轴器的另一端上连接有长轴，长轴的另一端连接在滚筒底部的接头上；滚筒的内壁均勻设有翼片，翼片与滚筒内壁的安装角θ =10° 40°，翼片的宽度C = 1/6d1,dl表示滚筒的内直径；滚筒的开口的内直径d2＝1/2vd1 ~3/4vd1 ；滚筒的底部设有接头，该接头用于与长轴的另一端连接；筛网连杆的一端连接在超声波振动机构的输出轴上，筛网连杆的另一端连接在筛网上；筛网置于滚筒内，筛网的宽度W=I^,筛网底部距轴向中心 线的距离= 筛网的网孔大小从20目 12000目可调。O应用本技术的滚筒式样品台进行的磁控溅射镀膜的方法，该方法将粉体颗粒 放于滚筒内，根据粉体颗粒的分散性，调节滚筒的旋转速度及上下振动功率，粉体颗粒被翼 片带到滚筒的上方，同时在滚筒的振动及重力作用下，粉体颗粒就会落到筛网中；筛网中的 粉体颗粒在超声振动下垂直下落，在入射来的溅射流就会在下落的粉体颗粒表面沉积，经 过一定时间的沉积就会在粉体颗粒表面沉积上均勻性好、致密性高和附着力强的薄膜。采用本技术设计的滚筒式样品台对粉体颗粒表面进行磁控溅射镀膜所需的 工艺步骤为(A)打开真空室，将粉体颗粒放入滚筒3 ；(B)在靶架上安装好靶材；(C)关闭真空室，打开真空抽气装置中的机械泵，对真空室抽真空至IPa 5Pa ；打开真空抽气装置中的分子泵，对真空室抽真空至2. OX 10_3Pa 5. OX 10_3Pa ；(D)向真空室充入氩气，用质量流量计控制其流量保持在IOsccm 40sCCm，沉积 时保持真空室工作气压为0. IPa 1. OPa ；(E)调节上下振动电机13输出功率为20W 500W ；调节圆周转动电机14提供给滚筒的旋转速度为5r/min lOOr/min ；调节超声波振动机构2输出超声波频率为20kHz 500kHz和功率为50W 500W ；(F)打开靶电源，调节功率至500W 1500W，开始溅射镀膜；(G) IOOmin 600min后关闭靶电源，停止溅射；(H)按顺序关闭流量计、分子泵和机械泵，再打开放气阀缓慢向真空室内放气，当 真空室内压力与大气压力平衡后，打开真空室，取出样品，镀膜结束。本技术滚筒式样品台具有如下的优点①通过在滚筒内壁设置具有一定安装角的翼片来运输粉体颗粒作旋转运动，使得 粉体颗粒的表面充分暴露出来，有利于在粉体颗粒表面沉积上均勻性好、致密性高和附着 力强的薄膜。 ②通过在轴向中心线上设置旋转电机，纵向中心线上设置上下振动电机，然后结 合偏心轮在旋转电机的电机座中运动，从而实现了滚筒既能够在旋转的条件下，得到上下 振动，提高了粉体颗粒的翻转抖动。③通过“Z”构形的筛网连杆将超声波振动机构输出的振动传递给筛网，使得在筛 网中的粉体颗粒实现振动环境下的垂直下落，达到更好的颗粒分散。④在滚筒的开口处设置磁控溅射靶架，有利于垂直落下的粉体颗粒表面沉积上靶 材。采用本技术滚筒式样品台对粉体颗粒表面进行磁控溅射镀膜具有如下优占.^ \\\ ·(1)能够根据粉体颗粒样品的分散性来调节滚筒的旋转速度和上下振动功率、筛网的振动功率，让粉体颗粒像瀑布似的从筛网上落下，可以获得均勻性好、致密性高和附着力强的薄膜。(2)通过改变真空室内的工作气压、溅射功率、温度、溅射时间、滚筒的旋转速度、 机械振动功率、筛网的振动功率和靶材等工艺条件，即可在各种形状的粉体颗粒表面沉积 各种薄膜，特别是化合物薄膜，工艺简单、操作简便，适用范围广。(3)该粉体磁控溅射镀膜设备，可以在大批量的粉体颗粒表面均勻地镀膜，所镀样 品不仅可以用于实验室分析研究，也可用于工业领域。该设备可以几何放大，以用于工业化生产。附图说明图1是本技术用于粉体颗粒的滚筒式磁控溅射镀膜装置的结构图<图2是本技术双模运动机构的分解图。图3是本技术筛网与超声波振动组件的连接示图。图4是本技术滚筒的结构图。图4A是本技术滚筒的A-A视图。图4B是本技术滚筒的B-B视图。图4C是本技术筛网在滚筒内的装配位置图。图5是实施例1中空心微珠镀膜前后的SEM照片。图6是实施例1中空心微珠镀膜前后的XRD照片。图7是实施例2中SiC颗粒镀膜前后的X射线能谱仪分析照片。图中 113.竖支板 121.上导柱 126. D通孔 15. A直线轴承 3.滚筒31.翼片 35.外壳体36.内壁1.双模运动机构 114. A通孔 122.下导柱 13.上下振动电机 16. B直线轴承 32.开口11. A电机座 111.上支臂 112.下支臂 115. B通孔 116. C通孔 12. B电机座 123.空腔 124. U形槽 125.侧板14.圆周转动电机 2.超声波振动机构 33.接头34.底部4.筛网连杆 5.筛网具体实施方式下面将结合附图和实施例对本技术做进一步的详细说明。参见图1所示，本技术的一种用于粉体颗粒的滚筒式磁控溅射镀膜装置，该 装置包括有真空室、溅射靶架、真空抽气装置和滚筒式样品台。其中，滚筒式样品台由双模 运动机构1、超声波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滚筒式样品台，包括有超声波振动机构（２）、筛网（５），其特征在于：还包括有双模运动机构（１）、滚筒（３）和筛网连杆（４）；双模运动机构（１）中的上下振动电机（１３）安装在Ａ电机座（１１）的竖支板（１１３）上，上下振动电机（１３）的输出轴穿过Ｃ通孔（１１６）后套接有偏心轮（１３１），偏心轮（１３１）置于Ｂ电机座（１２）的Ｕ形槽（１２４）内；Ａ电机座（１１）的上支臂（１１１）上设有供Ａ直线轴承（１５）安装的Ａ通孔（１１４），Ａ直线轴承（１５）套接在Ｂ电机座（１２）的上导柱（１２１）上；Ａ电机座（１１）的下支臂（１１２）上设有供Ｂ直线轴承（１６）安装的Ｂ通孔（１１５），Ｂ直线轴承（１６）套接在Ｂ电机座（１２）的下导柱（１２２）上；Ｂ电机座（１２）的上导柱（１２１）穿过Ａ直线轴承（１５），下导柱（１２２）穿过Ｂ直线轴承（１６），Ｂ电机座（１２）的空腔（１２３）内放置有圆周转动电机（１４），圆周转动电机（１４）安装在Ｂ电机座（１２）的侧板（１２５）上，且圆周转动电机（１４）的输出轴穿过Ｄ通孔（１２１）后与联轴器（１４１）连接，联轴器（１４１）的另一端上连接有长轴（１４２），长轴（１４２）的另一端连接在滚筒（３）底部的接头（３３）上；滚筒（３）的内壁（３６）均匀设有翼片（３１），翼片（３１）与滚筒内壁（３６）的安装角θ＝１０°～４０°，翼片（３１）的宽度ｃ＝１／６ｄ１，ｄ１表示滚筒的内直径；滚筒（３）的开口（３２）的内直径ｄ２＝１／２ｄ１～３／４ｄ１；滚筒（３）的底部（３４）设有接头（３３），该接头（３３）用于与长轴（１４２）的另一端连接；筛网连杆（４）的一端连接在超声波振动机构（２）的输出轴上，筛网连杆（４）的另一端连接在筛网（５）上；筛网（５）置于滚筒（３）内，筛网５的宽度ｈ１＝１／２ｄ１，筛网（５）底部距轴向中心线的距离ｈ２＝１／８ｄ１；筛网（５）的网孔大小从２０目～１２０００目可调。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈志刚，俞晓正，蔡楚江，麻树林，邢玉山，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]