一種聚焦電子束蒸發源及蒸發鍍膜裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鍍膜裝置屬于薄膜制備領域，特別是一種聚焦電子束蒸發源及蒸發鍍膜裝置。
【背景技術】
[0002]真空蒸發鍍膜是制作薄膜最一般的方法，是把裝有基片的真空室抽成真空，使氣體壓強達到0.0lPa以下，然后加熱鍍料，使其原子或分子從表面氣化逸出，形成蒸氣流，入射到基片表面，凝結形成固態薄膜。
[0003]為了使蒸氣壓達到IPa量級，需要將待蒸發的材料加熱到比熔點稍高的溫度。為了加熱，需要利用加熱絲、蒸發舟、坩禍等，其上放置鍍料。可是一旦這些坩禍之類的材料與鍍料起反應，形成了合金，就再也不能使用，必須進行更換。另外，若已形成的合金和坩禍材料蒸發出來，還會降低膜的純度。
[0004]一般蒸發低熔點材料采用電阻蒸發法，蒸發高熔點材料，特別是在純度要求很高的情況下，則選用能量密度高的電子束法；當蒸發速率大時，可以用高頻法。
[0005]電阻蒸發源通常適用于熔點低于1500°C的鍍料。燈絲和蒸發舟等加熱體所需電功率一般為(150-500 ) A X 10V，為低電壓大電流供電方式。通過電流的焦耳熱使鍍料熔化、蒸發或升華，燈絲形狀和方式包括絲狀、螺旋絲狀、錐形籃狀、板狀、直接加熱式塊狀和間接加熱式。
[0006]為了大量蒸發高純度金屬，常采用高頻感應加熱蒸發源。將裝有蒸發材料的坩禍放在高頻螺旋線圈的中央，使蒸發材料在高頻電磁場的感應下產生強大的渦流損失和磁滯損失，從而將鍍料金屬加熱蒸發。
[0007]電子束蒸發可以克服一般電阻加熱蒸發的許多缺點，適合制作高熔點薄膜材料和高純薄膜材料。其原理是熱電子由燈絲發射后，被加速陽極加速，獲得動能轟擊到處于陽極的蒸發材料上，使蒸發材料加熱氣化，而實現蒸發鍍膜。優點包括，電子束轟擊熱源的束流密度高，能獲得遠比電阻加熱源更大的能量密度，可在一個不太小的面積上達到104-109W/cm2的功率密度，是高熔點材料蒸發，并且能有較高的蒸發速率；鍍料置于水冷坩禍內，避免容器材料的蒸發，以及容器材料和鍍料之間的反應；熱量可直接加到蒸發材料的表面，因而熱效率高，熱傳導和熱輻射的損失小。
[0008]電子束蒸發源根據電子束的軌跡不同，可分為環形槍、直槍、e型槍和空心陰極電子槍等。直槍是一種軸對稱的直線加速電氣槍，電氣從陰極燈絲發射，聚焦成細束，經陽極加速后轟擊在坩禍中使鍍料熔化和蒸發。它的主要缺點是體積大，成本高，蒸鍍材料會污染槍體結構和存在燈絲逸出的Na+。e型槍即270°偏轉的電子槍，它克服了直槍的缺點，熱電氣由燈絲發射后，被陽極加速，在正交電磁場作用下受洛倫茲力的作用偏轉270°。
[0009]現有的電子束蒸發源的根本原理是電子束轟擊坩禍內的蒸發材料使其熔化和蒸發，一定程度存在坩禍材料的污染，蒸發材料利用不完全，轟擊的能量有限等問題。因此，有必要提供一種新的電子束蒸發源，完全避免容器材料污染，最大限度利用蒸發材料，提升電子束的轟擊能量。
【發明內容】
[0010]本發明所要解決的技術問題是，針對上述現有技術的不足，提供一種聚焦電子束蒸發源及蒸發鍍膜裝置。
[0011]為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:一種聚焦電子束蒸發源，包括:
電子束產生裝置:用于產生大束流平行電子束；
電子束傳輸裝置:用于使所述大束流平行電子束加速后聚集為匯聚束，并傳輸到電子束最小束斑位置；
蒸發材料輸送裝置:用于在接收到電子束檢測裝置的檢測信號后將絲狀蒸發材料輸送到所述電子束最小束斑位置；
至少一個電子束檢測裝置:用于檢測經過電子束最小束斑位置之后的發散束。
[0012]所述絲狀蒸發材料的縱截面直徑與所述匯聚束的最小束斑直徑匹配。
[0013]所述電子束產生裝置可以為環行槍、直槍、e型槍、空心陰極槍，或其它可以產生所述大束斑大束流的電子槍。
[0014]本發明還提供了一種聚焦電子束蒸發鍍膜裝置，包括真空腔體；待鍍膜基片放置在所述真空腔體內；所述真空腔體與抽氣系統連通；所述待鍍膜基片下方的真空腔體內設置有上述聚焦電子束蒸發源。
[0015]與現有技術相比，本發明所具有的有益效果為:本發明的聚焦電子束蒸發源和聚焦電子束蒸發鍍膜裝置可以徹底杜絕容器材料的污染；提高蒸發材料的利用率；可以大幅提高電子束的能量，進而提升蒸發速率；蒸發材料的蒸發速率易于控制；蒸發鍍膜裝置能保證薄膜生長速率高、均勻性好。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的聚焦電子束蒸發源電子束傳輸的框圖；
圖2為本發明的蒸發材料輸送裝置結構示意圖；
圖3為本發明的聚焦電子束蒸發鍍膜裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1是本發明的聚焦電子束蒸發源電子束傳輸的框圖，其中電子束產生裝置10可以產生平行度較好的大束斑大束流平行電子束11。大束流平行電子束11經過電子束傳輸裝置形成匯聚束12，在電子束最小束斑位置13匯聚為最小束斑。絲狀蒸發材料17經蒸發材料輸送裝置16送至電子束最小束斑位置13，被高能量密度的電子束加熱蒸發。蒸發材料蒸發之后，電子束將經過電子束最小束斑位置13繼續傳輸，之后變成發散束14。可以有一個或多個電子束檢測裝置15。發散束14傳輸到電子束檢測裝置15即被檢測到，蒸發材料輸送裝置接受到電子束檢測裝置的信號后開始輸送蒸發材料到電子束最小束斑位置13，繼續加熱蒸發，如此往復循環保證蒸發源持續工作。圖1中，18為蒸發材料在電子束最小束斑位置13被電子束轟擊之后的材料蒸汽。
[0018]如圖2所示，蒸發材料輸送裝置包括轉輪20，由電機帶動；制作成盤狀的絲狀蒸發材料套在轉輪20上，蒸發材料盤21上繞下來的絲狀蒸發材料17自上滾輪24和下滾輪23之間通過，絲狀蒸發材料通過轉輪20輸送到電子束束斑最小位置13。絲狀蒸發材料17硬度高時，下滾輪23和上滾輪24不用電機帶動；絲狀蒸發材料17為柔軟材料時，下滾輪23和上滾輪24用電機帶動。
[0019]如圖3所示，聚焦電子束蒸發鍍膜裝置包括真空腔體41 ;待鍍膜基片43放置在所述真空腔體41內；所述真空腔體41與抽氣系統44連通；所述待鍍膜基片43下方的真空腔體41內設置有本發明的聚焦電子束蒸發源。圖3中，45為蒸發材料蒸發之后的蒸汽。
[0020]在實際運行時，可以根據試驗數據和經驗調整蒸發材料輸送裝置的送絲速度，在保證材料完全蒸發的條件下自動輸送蒸發材料而不必總是需要電子束檢測裝置的反饋信號，反饋信號可以作為調整蒸發材料輸送裝置送絲速度的依據和特殊情況的補救措施。
[0021]該蒸發源可以根據蒸發速率的不同調整電子束產生裝置的功率，進而改變電子束的功率密度。
【主權項】
1.一種聚焦電子束蒸發源，其特征在于，包括: 電子束產生裝置(10):用于產生大束流平行電子束(11); 電子束傳輸裝置:用于使所述大束流平行電子束(11)加速后聚集為匯聚束(12)，并傳輸到電子束最小束斑位置(13)； 蒸發材料輸送裝置(16):用于在接收到電子束檢測裝置(15)的檢測信號后將絲狀蒸發材料(17)輸送到所述電子束最小束斑位置(13)； 至少一個電子束檢測裝置(15):用于檢測經過電子束最小束斑位置(13)之后的發散束(14)。
2.根據權利要求1所述的聚焦電子束蒸發源，其特征在于，所述絲狀蒸發材料的縱截面直徑與所述匯聚束(12)的最小束斑直徑匹配。
3.根據權利要求2所述的聚焦電子束蒸發源，其特征在于，所述電子束產生裝置為環行槍、直槍、e型槍、空心陰極槍中的一種。
4.一種聚焦電子束蒸發鍍膜裝置，包括真空腔體(41);待鍍膜基片(43)放置在所述真空腔體(41)內；所述真空腔體(41)與抽氣系統(44)連通；其特征在于，所述待鍍膜基片(43)下方的真空腔體(41)內設置有權利要求1?3之一所述的聚焦電子束蒸發源。
【專利摘要】本發明公開了一種聚焦電子束蒸發源及蒸發鍍膜裝置，蒸發源包括：電子束產生裝置：用于產生大束流平行電子束；電子束傳輸裝置：用于使所述大束流平行電子束加速后聚集為匯聚束，并傳輸到電子束最小束斑位置；蒸發材料輸送裝置：用于在接收到電子束檢測裝置的檢測信號后將絲狀蒸發材料輸送到所述電子束最小束斑位置；至少一個電子束檢測裝置：用于檢測經過電子束最小束斑位置之后的發散束。本發明的蒸發源可以根據蒸發速率的不同調整電子束產生裝置的功率，進而改變電子束的功率密度；蒸發鍍膜裝置能保證薄膜生長速率高、均勻性好。
【IPC分類】C23C14-30
【公開號】CN104611672
【申請號】CN201410698963
【發明人】張賽, 孫雪平, 易文杰, 彭立波
【申請人】中國電子科技集團公司第四十八研究所
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年11月28日