本發(fā)明屬于涂層制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠在微波等離子體環(huán)境下對(duì)微球表面均勻涂層的微球驅(qū)動(dòng)裝置。

背景技術(shù)：

在科學(xué)或工業(yè)生產(chǎn)中，特別是慣性約束聚變研究中，需要采用微波等離子體化學(xué)氣相沉積方法在各種微球(直徑為毫米級(jí))表面均勻涂鍍金剛石等不同材料的涂層，并對(duì)相應(yīng)涂層的表面質(zhì)量有非常高的要求。

目前，有較多關(guān)于在微球表面涂層的驅(qū)動(dòng)裝置的專利報(bào)道，如授權(quán)公告號(hào)為CN200998706Y的專利文獻(xiàn)公開了一種微粒涂覆振蕩裝置，擺動(dòng)桿上設(shè)置支點(diǎn)，擺動(dòng)桿的兩端分別連接偏心輪和盤，電機(jī)帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)使擺動(dòng)桿繞著支點(diǎn)來回?cái)[動(dòng)，帶動(dòng)盤擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)微粒涂覆。另外，授權(quán)公告號(hào)為CN201030355Y的專利文獻(xiàn)公開了一種微球三維滾動(dòng)裝置，包括盤、擺動(dòng)桿、電機(jī)、安裝架和步進(jìn)電機(jī)，盤與步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸固定連接，電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸上的偏心輪旋轉(zhuǎn)，偏心輪推動(dòng)擺動(dòng)桿以安裝架上支點(diǎn)柱為軸來回?cái)[動(dòng)，擺動(dòng)桿帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)來回?cái)[動(dòng)，同時(shí)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)也帶動(dòng)微球旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到微球的三維滾動(dòng)涂覆。

上述提及的兩套裝置雖然能完成對(duì)球形微粒外表面涂覆膜層的功能，但都因其結(jié)構(gòu)特征與微波電磁場不兼容，或裝置中含有對(duì)微波具有較高吸收或反射的部件，以及無法耐受微波等離子體環(huán)境中達(dá)700℃以上的高溫等原因，而與微波電磁場間強(qiáng)烈干擾，從而無法應(yīng)用于微波等離子體環(huán)境中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了實(shí)現(xiàn)在微波等離子體環(huán)境下對(duì)微球表面進(jìn)行均勻涂層，提高涂層質(zhì)量，本發(fā)明提供一種用于微波等離子體環(huán)境的微球驅(qū)動(dòng)裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：用于微波等離子體環(huán)境的微球驅(qū)動(dòng)裝置，包括撥桿、微球盤、真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)、銅座和微波屏蔽腔板，所述撥桿和微球盤均為石英玻璃材質(zhì)，撥桿由直桿和圓環(huán)構(gòu)成，其中圓環(huán)連接于直桿的一端，圓環(huán)所在平面與直桿相互垂直，圓環(huán)內(nèi)放置所述微球盤，直桿的另一端連接所述真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)，真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過固定支架安裝固定；所述銅座的頂部設(shè)置圓槽，圓槽上方為所述撥桿的圓環(huán)，放置于圓環(huán)內(nèi)的微球盤的底部位于圓槽內(nèi)，銅座的下方為所述微波屏蔽腔板，微波屏蔽腔板中部設(shè)置安裝通孔，微波屏蔽腔板上設(shè)置至少一個(gè)通氣孔，通氣孔上下貫穿微波屏蔽腔板，微波屏蔽腔板上還設(shè)置用于安裝固定的緊固螺紋孔，撥桿的直桿穿過微波屏蔽腔板的通氣孔，所述銅座和真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別位于所述微波屏蔽腔板的上下側(cè)。

用于微波等離子體環(huán)境的微球驅(qū)動(dòng)裝置需要放于微波等離子體化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)內(nèi)使用，將固定支架與微波等離子體化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)內(nèi)腔體的底法蘭連接，將微波屏蔽腔板通過安裝通孔套于微波等離子體化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)內(nèi)水冷銅座上，并通過安裝于緊固螺紋孔內(nèi)的螺釘緊固，最后將銅座與微波等離子體化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)內(nèi)水冷銅座連接。

進(jìn)一步的是：所述撥桿的圓環(huán)內(nèi)徑至少為微球盤盤口直徑的1.2倍。

進(jìn)一步的是：所述微球盤內(nèi)表面呈拋物面狀或球面狀。

進(jìn)一步的是：所述微波屏蔽腔板的通氣孔的直徑大于直桿的直徑，且通氣孔的直徑小于6mm。

進(jìn)一步的是：所述微波屏蔽腔板上設(shè)置兩圈通氣孔，兩圈通氣孔形成的兩個(gè)圓形與安裝通孔均呈同心圓關(guān)系。

進(jìn)一步的是：所述銅座由圓柱臺(tái)階和固定于圓柱臺(tái)階上的圓柱筒構(gòu)成，圓柱臺(tái)階和圓柱筒的中心線互相重合，圓柱臺(tái)階上設(shè)置有圓角，圓柱筒上設(shè)置有圓角，圓柱筒的頂部設(shè)置所述圓槽。

進(jìn)一步的是：所述真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸和撥桿的直桿之間通過連接塊相連，真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸和撥桿的直桿分別通過螺釘連接于連接塊的兩端。

本發(fā)明的有益效果是：用于微波等離子體環(huán)境的微球驅(qū)動(dòng)裝置采用真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為動(dòng)力源，可通過控制器編程調(diào)控真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的幅度和速度。往復(fù)運(yùn)動(dòng)的真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸帶動(dòng)撥桿的圓環(huán)往復(fù)擺動(dòng)并帶動(dòng)微球盤在圓槽內(nèi)往復(fù)滑動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)微球盤內(nèi)的微球隨機(jī)運(yùn)動(dòng)。用于微波等離子體環(huán)境的微球驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，避免了微球驅(qū)動(dòng)裝置與微波電磁場間的相互干擾，能夠有效實(shí)現(xiàn)在微波等離子體環(huán)境下對(duì)微球表面進(jìn)行均勻涂層。

附圖說明

圖1是本實(shí)用用于微波等離子體環(huán)境的微球驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中的撥桿的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖1中的銅座的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖1中的微波屏蔽腔板的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是圖1中的連接塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中零部件、部位及編號(hào)：撥桿1、直桿11、圓環(huán)12、微球盤2、真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)3、固定支架31、銅座4、圓槽41、圓柱臺(tái)階42、圓柱筒43、圓角44、微波屏蔽腔板5、安裝通孔51、通氣孔52、緊固螺紋孔53、連接塊6；底法蘭7、水冷銅座8。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明用于微波等離子體環(huán)境的微球驅(qū)動(dòng)裝置，包括撥桿1、微球盤2、真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)3、銅座4和微波屏蔽腔板5。撥桿1的材質(zhì)為對(duì)微波低吸收、低反射、耐高溫的石英玻璃。如圖2，撥桿1由直桿11和圓環(huán)12兩部分構(gòu)成，其中圓環(huán)12連接于直桿11的一端，圓環(huán)12所在平面與直桿11相互垂直。圓環(huán)12內(nèi)放置微球盤2，微球盤2用于容納微球，直桿11的另一端連接真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)3。圓環(huán)12內(nèi)徑至少為微球盤2盤口直徑的1.2倍。例如微球盤2盤口直徑30mm，圓環(huán)12內(nèi)徑為36mm；或者微球盤2盤口直徑40mm，圓環(huán)12內(nèi)徑為52mm。微球盤2內(nèi)表面呈拋物面狀或球面狀，微球盤2的材質(zhì)為對(duì)微波低吸收、低反射、耐高溫的高純石英玻璃，微球盤2和撥桿1的材質(zhì)一致。微球盤2底部與圓槽41表面良好接觸。

具體地，真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的輸出軸和撥桿1的直桿11之間通過連接塊6相連。如圖1和圖3，連接塊6呈圓柱形，連接塊6的軸向設(shè)置有通孔，連接塊6兩端的徑向分別設(shè)置有緊固螺紋孔，分別通過螺釘固定真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的輸出軸和直桿11。真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)3通過固定支架31安裝固定。如圖1，固定支架31上設(shè)置一個(gè)圓狀環(huán)，真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)3套于圓狀環(huán)內(nèi)。

如圖1和圖4，銅座4由圓柱臺(tái)階42和固定于圓柱臺(tái)階42上的圓柱筒43構(gòu)成，圓柱臺(tái)階42和圓柱筒43的中心線互相重合，圓柱臺(tái)階42的邊緣設(shè)置有抑制放電打火的圓角44，圓柱筒43的邊緣設(shè)置有抑制放電打火的圓角44，圓柱筒43的頂部形成安放微球盤2的圓槽41。圓槽41上方為撥桿1的圓環(huán)12，放置于圓環(huán)12內(nèi)的微球盤2位于圓槽41所在位置，微球盤2的上邊緣高于圓環(huán)12，微球盤2的底部低于銅座4的頂部，保證放置于圓環(huán)12內(nèi)的微球盤2的底部位于圓槽41內(nèi)。

銅座4的下方為微波屏蔽腔板5。如圖1和圖5，微波屏蔽腔板5中部設(shè)置安裝通孔51，安裝通孔51用于安裝微波屏蔽腔板5自身。微波屏蔽腔板5上設(shè)置至少一個(gè)通氣孔52，通氣孔52上下貫穿微波屏蔽腔板5，以適應(yīng)本微球驅(qū)動(dòng)裝置在真空環(huán)境的使用要求。如圖5，微波屏蔽腔板5上設(shè)置兩圈通氣孔52，兩圈通氣孔52形成的兩個(gè)圓形，即一個(gè)圓環(huán)，與安裝通孔51呈同心圓關(guān)系，通氣孔52的直徑大于直桿11的直徑，且通氣孔52的直徑小于6mm。微波屏蔽腔板5上還設(shè)置用于安裝固定的緊固螺紋孔53。通氣孔52除了用于通氣，還用于穿設(shè)撥桿1，撥桿1的直桿11穿過微波屏蔽腔板5的一個(gè)通氣孔52，銅座4和真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)3分別位于微波屏蔽腔板5的上下側(cè)。

微球驅(qū)動(dòng)裝置需要放于微波等離子體化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)內(nèi)使用。如圖1，微波等離子體化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)包括底法蘭7和水冷銅座8。其中，固定支架31與底法蘭7連接。微波屏蔽腔板5通過安裝通孔51套于微波等離子體化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)內(nèi)水冷銅座8上，安裝通孔51的直徑大于水冷銅座8直徑0.1mm，微波屏蔽腔板5通過安裝于緊固螺紋孔53內(nèi)的螺釘緊固。銅座4與微波等離子體化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)內(nèi)水冷銅座8連接。

以2mm直徑Mo芯軸微球表面沉積金剛石涂層為例，在上述用于微波等離子體環(huán)境的微球驅(qū)動(dòng)裝置的微球盤2內(nèi)放入五個(gè)芯軸微球，同時(shí)開啟真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)3。此時(shí)，芯軸微球在某一瞬間一個(gè)方向上擺動(dòng)力的作用下被帶離微球盤2盤底往盤壁方向上滾動(dòng)，隨后在下一個(gè)方向上擺動(dòng)力和芯軸微球自身重力的作用下又往盤底和另一個(gè)方向的盤壁運(yùn)動(dòng)，隨著時(shí)間的延續(xù)，就實(shí)現(xiàn)了芯軸微球在微球盤2內(nèi)多方向上的隨機(jī)滾動(dòng)。由于撥桿1和微球盤2采用高純石英玻璃制作，可以耐受達(dá)1100℃以上的高溫，并避免了對(duì)微波電磁場的反射和吸收。銅座4的結(jié)構(gòu)也避免了對(duì)微波電磁場的干擾，而真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)3位于微波屏蔽腔板5下方，可有效避免與微波電磁場間的相互干擾，從而實(shí)現(xiàn)了微波等離子體在微球盤2內(nèi)的穩(wěn)定、均勻分布，并最終實(shí)現(xiàn)在微波等離子體環(huán)境下微球表面涂層的均勻沉積。

在實(shí)際使用過程中需要根據(jù)微球材料、尺寸及數(shù)量調(diào)整微球盤2的尺寸，調(diào)整撥桿1的圓環(huán)12的尺寸，以及真空驅(qū)動(dòng)電機(jī)3往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度和幅度，使得微球盤2內(nèi)不同特征的微球能夠有效的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)而不會(huì)因驅(qū)動(dòng)力過大而飛離微球盤2，避免微球盤2因運(yùn)動(dòng)幅度過大而飛離銅座4的圓槽41。使用本微球驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，需安裝于微波等離子體化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)內(nèi)。