專利名稱：一種用于氣相沉積設備的樣品旋轉支撐裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種樣品支撐裝置，尤其涉及一種用于氣相沉積設備中的樣品旋轉支撐裝置。
背景技術：
隨著科學技術的發展，特別是在研究領域，對材料的制備和后續的處理的要求越來越高。許多情況下需要在一些直徑較小的絲狀樣品上均勻沉積薄膜。而現有的設備幾乎都是針對平面型樣品而設計的。例如，在株式會社新王磁材于1999年9月四日在中國申請的申請號為200510004777. 6，名稱為“用于氣相沉積設備中的制品支架”。該發明中，制品支架主要是支撐平面型的樣品，對于絲狀樣品則不適宜用上述發明中的支架來支撐，且上述發明中支架不僅需要通過驅動盤裝置來驅動，而且需要額外的驅動裝置，因此結構復雜， 支架制作費用較高。在一些樣品的制備過程中，例如，巨磁阻抗薄膜，樣品由于形變產生的應力對材料的性能具有很大的影響。因此，需要結構穩定，不易導致樣品形變的滿足鍍膜要求的支撐裝置。此外，在對真空室密封性要求較高的場合，(如需要較高真空或必須嚴格杜絕氣體滲漏和雜質氣體的情形)，將驅動裝置設置在真空室內，或者，在真空室壁上增設傳動軸等方式， 很難得到較高的真空質量。因此，希望能夠設計一種簡單、經濟的樣品旋轉支撐裝置，該裝置按照要求進行轉動，且可以簡單、快捷地增設驅動裝置，并保證真空室的密封性。本發明就是針對這一目的而進行的。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種樣品旋轉支撐裝置，該裝置結構簡單，旋轉穩定， 可以有效地防止樣品受到形變而產生應力，從而，減少對材料性能的影響；且本發明的樣品旋轉支撐裝置不需要在真空室內增設驅動裝置，使得真空室可以保持較高的密封性能。本發明提供一種用于氣相沉積設備的樣品旋轉支撐裝置，裝置包括設置在兩側的二個相同結構的多邊形(典型應用為等邊三角形)的主體部分；設置在二個多邊形主體部分的中心連線上的樣品固定部件；其中一個多邊形主體部分的每個頂點分別與另一個多邊形主體部分的兩個近臨的頂點連接的連接桿；連接桿用來構成穩定結構，防止二個主體部分之間的位置變化和結構變形。本發明提供一種用于氣相沉積設備的樣品旋轉支撐裝置，多邊形主體部分可采用等邊三角形框架結構。本發明提供一種用于氣相沉積設備的樣品旋轉支撐裝置，二個多邊形主體部分彼此相對設置并成一定的相位差。本發明提供一種用于氣相沉積設備的樣品旋轉支撐裝置，相位差為180度。本發明提供一種用于氣相沉積設備的樣品旋轉支撐裝置，多邊形主體部分的每個頂點分別與另一所述多邊形主體部分的二個近鄰頂點之間用連接桿連接，連接桿和主體部分之間構成三角形結構。本發明中的樣品旋轉支撐裝置采用三角形結構的形狀穩定性，通過不同組合，設計出滿足這些特殊需要的轉動裝置。相對其他類型的結構(如矩形框架結構)，在達到相同的結構穩定性的要求的前提下，結構簡單且框架和連接桿采用的材料截面積最小，故而，薄膜制備時，對氣相分子運動的遮擋截面最小，也就是說，由于框架對氣相成膜物質的遮擋導致的對薄膜生長造成的影響也最小。此外，框架截面積小，則對周圍電場分布的影響也可大幅降低，提高絲狀樣品的薄膜沉積效果。本發明中的樣品旋轉支撐裝置也可在磁力的作用下被驅動，不需要在真空室內提供另外的驅動裝置，在對真空室的密封性要求較高的場合， 有效地保證真空室的密封性能。
圖1是根據本發明的實施例中氣相沉積薄膜設備的示意圖；圖2是圖1中氣相沉積薄膜設備中的樣品旋轉支撐裝置的結構示意圖。
具體實施例方式圖1是根據本發明的實施例中氣相沉積薄膜設備的示意圖。以直流濺射，且轉速較低的情形為例來簡單介紹氣相沉積薄膜設備構成，在圖1中，設備包括放置在濺射靶7 上方的樣品旋轉支撐裝置5，在氣相沉積薄膜時，對樣品4進行濺射鍍膜。設置在真空室6 外部的動力轉軸1，由驅動馬達(未顯示)來驅動，與動力轉軸1連接的磁極對2，磁極對2 的其中一個磁極設置在真空室6外部，另一個磁極設置在真空室6內部，樣品旋轉支撐裝置 5通過一轉軸與設置在真空室6內的磁極對2中的磁極相連，并且轉軸被轉軸固定支架3支撐。因此轉動動力由磁極對2從外部傳遞至內部，并帶動樣品旋轉支撐裝置5旋轉。轉軸固定支架3對整個裝置起到支撐固定和動力傳遞作用，轉軸和支架3之間通過軸承固定，這樣外部轉軸1轉動時，就可以很容易地帶動固定在另一端的樣品旋轉支撐裝置5同步旋轉。 樣品4被固定在樣品旋轉支撐裝置5的旋轉軸上，并與轉軸同軸，這樣，被固定在樣品旋轉支撐裝置5的旋轉軸線上的樣品4(待鍍膜的工件)就可以實現與外部轉軸同步旋轉。圖2是圖1中氣相沉積薄膜設備中的樣品旋轉支撐裝置5的典型設計結構示意圖。樣品旋轉支撐裝置5包括二個呈等邊三角形ABC和DEF的框架構成的主體部分，該二個等邊三角形ABC和DEF相對設置，并呈180度的相位差。等邊三角形框架ABC的三個頂點A、B、C分別與等邊三角形DEF的對應點D和F、E和F、D和E通過連接桿AD、AF、BE、BF、 ⑶和CE被連接，因此分別構成三角形框架ADF、三角形框架A⑶、三角形框架ABF、三角形框架BEF，三角形框架BCE以及三角形框架⑶E。將樣品旋轉支撐裝置5上設置在兩側的等邊三角形ABC和DEF的中心點J、I所在的軸線與真空室6內的轉軸同軸設置，使得樣品旋轉支撐裝置5繞中心點J、I旋轉。并且在等邊三角形ABC和DEF的中心J、I的軸線上，設置樣品固定裝置JH以及IK，該樣品固定裝置JH、IK可以是中空的不銹鋼管，并且可以通過連接桿AJ、BJ和CJ，以及DI、EI以及FI分別與三角形框架ABC和三角形科技DEF連接，并被固定在該三角形框架ABC和三角形框架DEF的中心位置。將絲狀樣品4的兩端分別與該樣品固定裝置JH，IK固定，樣品4可以用螺絲直接固定在其上。因此樣品4在真空室6內旋轉時，與濺射靶7之間的距離始終保持一致，達到均勻鍍膜的效果。在絲狀、帶狀樣品上利用磁控濺射制備巨磁阻抗薄膜時，可以采用上述樣品旋轉支撐裝置5來固定樣品4。作為一個應用實例，濺射靶7是有效濺射面直徑為60mm的平面靶，樣品旋轉支撐裝置5中各連接桿采用直徑為2mm的不銹鋼絲用氬弧焊接，構成的兩等邊三角形的間距為70mm。樣品4穿入不銹鋼管固定裝置中，使用設置在管側面的螺絲固定。 然后用外部驅動馬達驅動轉軸1 (轉速 15轉/分鐘)，在磁極對2的作用下，將旋轉動力傳遞到設置在真空室內的樣品旋轉支撐裝置5上，帶動樣品4 一起均勻旋轉。并用濺射靶 7對樣品4進行濺射鍍膜，。用這一裝置實現了在絲、帶狀樣品上利用磁控濺射制備巨磁阻抗薄膜，而且，由于采用磁力傳動，可以很輕松地在真空室內改變位置或移動到其它鍍膜設備中使用，達到了較好的使用效果。在實際使用中，連接桿根據應用情形也可以使用其他材料。樣品旋轉支撐裝置5 的主體部分的最佳設計是兩個互相倒立的等邊三角形框架，三個頂點和樣品固定裝置用固定桿相連，而且根據需要，三個連接桿和相應的等邊三角形不一定共面，也可以是其他多邊形結構，例如矩形等。而主體部分的框架結構也可以用板材結構來替換。二個三角形的相位差也可以根據需要進行修改，例如是0-180度之間的相位差，只要確保樣品4被安裝到樣品旋轉支撐裝置5上后，其旋轉過程中，樣品4到濺射靶7的距離始終保持一致，并均勻轉動即可。另外，樣品旋轉支撐裝置5的二個主體部分之間的連接也可以是一主體部分上的每一頂點分別與另一主體部分上兩個對應頂點連接，只要能構成穩定結構，防止所述二個主體部分之間的位置變化和整體結構變形，實現較高的結構穩定性來保證制備的樣品的質量。另外，可以根據實際需要選擇連接桿的橫截面積，以及三角形主體部分之間的距離。從圖2可以看出，由于上述樣品旋轉支撐裝置5的各個面主要是由三角形結構構成，而三角形結構的穩定性高，因此相對其他類型的結構(如矩形結構等)，在達到相同的結構穩定性的要求的前提下，本發明除了結構簡單外，軸向框架采用的材料截面積最小，故而，薄膜制備時，對氣相分子運動的遮擋截面最小，也就是說，由于框架對氣相成膜物質的遮擋導致的對薄膜生長造成的影響也最小。此外，框架截面積小，則對周圍電場分布的影響也可大幅降低。另外多數真空鍍膜設備采用不銹鋼制作腔壁，而且本裝置在轉動時所需要的轉矩很小，在所需的轉速不高的情況下，可以很容易利用磁力實現傳動。這樣可以有效地避免在真空室腔壁上增加轉軸傳動裝置或真空室內放置馬達等方法帶來的許多問題，可以降低制作成本、保證真空室的密封性、防止真空室被污染等問題。本發明的上述實施例并不是對本發明的限制。因此，在不背離發明構思的原則和范圍下，本領域技術人員能夠想到的變化和優點都被包括在本發明中，例如，兩邊主體部分以等邊三角形結構為最佳設計，然而根據需要也可以改為多邊形結構，但是相互之間的連接還是用三角形結構來提高結構穩定性。并且以如前所述的權利要求書為保護范圍。
權利要求
1.一種用于氣相沉積設備的樣品旋轉支撐裝置，其特征在于，所述裝置包括 設置在兩側的二個相同結構的多邊形的主體部分；設置在所述二個多邊形主體部分的中心連線上的樣品固定部件； 其中一個所述多邊形的主體部分的每個頂點分別與另一個多邊形的主體部分的近鄰頂點連接的連接桿；所述連接桿用來構成穩定結構防止所述二個主體部分之間的位置變化和整體結構變形。
2.如權利要求1所述的一種用于氣相沉積設備的樣品旋轉支撐裝置，其特征在于，所述多邊形主體部分為等邊三角形框架結構。
3.如權利要求1所述的一種用于氣相沉積設備的樣品旋轉支撐裝置，其特征在于，所述二個多邊形主體部分彼此相對設置并成一定角度的相位差。
4.如權利要求3所述的一種用于氣相沉積設備的樣品旋轉支撐裝置，其特征在于，所述相位差為180度。
5.如權利要求1所述的一種用于氣相沉積設備的樣品旋轉支撐裝置，其特征在于，所述多邊形主體部分的每個頂點分別與另一所述多邊形主體部分的二個近鄰頂點之間用所述連接桿連接，所述連接桿和主體部分之間構成三角形結構。
全文摘要
一種用于氣相沉積設備的樣品旋轉支撐裝置，該裝置包括設置在兩側的二個相同結構的多邊形的主體部分；設置在二個多邊形主體部分的中心連線上的樣品固定部件；其中一個多邊形的主體部分的每個頂點分別與另一個多邊形的主體部分的兩個近鄰頂點連接的連接桿；連接桿用來構成穩定結構防止二個主體部分之間的位置變化和整體結構變形。本發明采用多邊形結構的樣品旋轉支撐裝置對薄膜生長造成的影響也最小。此外，裝置中框架的截面積小，對周圍電場分布的影響也可大幅降低，提高絲狀樣品的薄膜沉積效果。本發明中的樣品旋轉支撐裝置也可在磁力的作用下被驅動，不需要在真空室內提供另外的驅動裝置，有效地保證真空室的密封性能。
文檔編號C23C14/50GK102199757SQ20101013170
公開日2011年9月28日 申請日期2010年3月24日 優先權日2010年3月24日
發明者趙強, 趙振杰 申請人:華東師范大學