CN117877956A - 一种真空镀膜离子源的水冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空镀膜离子源的水冷系统，其结构具有：两个第一水管、一个第一U型水管、一个第二U型水管以及空心的阳极板，阳极板上分别设有第一水管的进水口、出水口，阳极板的中心位置镂空有椭圆槽，阳极板的底部固定有磁座，磁座的表面设有卡住第二U型水管横边的下固定槽，下固定槽位于椭圆槽的内部，磁座上设有若干磁铁，磁座的顶部固定有磁盖，磁盖覆盖在椭圆槽的上方，磁盖的底部设有卡住第一U型水管横边的上固定槽，磁座的底部分别设有第一管道入口、第二管道入口、第三管道入口、第一管道出口、第二管道出口以及第三管道出口，本发明提高了阳极板、磁铁的冷却效率。

Description

一种真空镀膜离子源的水冷系统

技术领域

本发明涉及真空镀膜设备的生产技术领域，更具体地说，本发明涉及一种真空镀膜离子源的水冷系统。

背景技术

在真空镀膜之前，或真空镀膜的时候，需要对工件基材的表面进行清洗打磨或者镀膜时夯实纳米涂层微观结构，具体的工作方式为：在洁净的高真空环境中，给离子源施加高电压、低电流，通入工艺气体（如：氩气，乙炔等），利用离子源的磁场用于束缚电子，电子电离工艺气体，来产生各气体的工艺离子。例如氩离子高速对基材的表面进行高能轰击，将基材表面的微观杂质进行打磨清洗，使其产品表面微观结构更加洁净，或在真空镀膜时起到夯实纳米涂层微观结构，从而提升涂层的纳米硬度，以及使产品与涂层的结合力更加牢固。在沉积类金刚石涂层时，利用离子源电离乙炔气体，形成碳离子后沉积在基材的表面形成一层摩擦系数极低（0.15）硬度极高的（HV2500）类金刚石自润滑涂层。真空镀膜的时候，工件需要处于高温状态（150°-550°），由于使得工件和离子源部件在一个真空环境中，工件的热量会辐射到离子源部件上，导致离子源的磁铁因为高温而消磁。还有离子源的阴极持续被电子和工艺气体离子高速撞击，导致离子源的温度也会升高，而离子源中的结构---阳极板、磁铁的温度也会快速升高，而为了磁铁不被高温退磁，有必要对离子源进行冷却处理。

目前，离子源的冷却系统普遍是在离子源的外侧焊接水管，间接冷却，由于真空环境几乎不导热，只能离子源的各个连接件，接触面才进行传导热量，进行冷热交换，将阳极板、磁铁的的温度下降，而且各个连接件之间需要进行具有焊接点才能导热，整个过程的热交换效率极低，而且离子源的各个连接件通过焊接的方式连接，焊接点的高温会导致离子源的各个连接件出现形变的情况，整个结构不但热交换效率低，而且影响了离子源的密封性。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种真空镀膜离子源的水冷系统。

为实现上述目的，本发明创新点如下：其结构具有：两个第一水管、一个第一U型水管、一个第二U型水管以及空心的阳极板，阳极板上分别设有第一水管的进水口、出水口，阳极板的中心位置镂空有椭圆槽，阳极板的底部固定有磁座，磁座的表面设有卡住第二U型水管横边的下固定槽，下固定槽位于椭圆槽的内部，磁座上设有若干磁铁，若干磁铁均匀位于椭圆槽的内部且覆盖在下固定槽上，磁座的顶部固定有磁盖，磁盖覆盖在椭圆槽的上方，磁盖的底部设有卡住第一U型水管横边的上固定槽，磁铁位于第一U型水管的横边和第二U型水管的横边之间，磁座的底部分别设有第一管道入口、第二管道入口、第三管道入口、第一管道出口、第二管道出口以及第三管道出口，其中一个第一水管沿着第一管道入口和进水口相连通，另一个第一水管沿着第一管道出口和出水口相连通，第一U型水管的两个竖边分别沿着第二管道入口、第二管道出口连接，第二U型水管的两个竖边分别沿着第三管道入口、第三管道出口连接。

进一步的，上述第一水管为直管道，磁座固定在阳极板的底部时，第一管道入口垂直位于进水口或者出水口的正下方。

进一步的，上述第一U型水管竖边的口径小于第二管道入口或者第二管道出口，第二U型水管竖边的口径小于第三管道入口或者第三管道出口，第一U型水管的横边过盈卡在上固定槽的内部，第二U型水管的横边过盈卡在下固定槽的内部。

进一步的，上述第一U型水管横边的长度大于第二U型水管横边的长度，第一U型水管的横边平行位于第二U型水管横边的正上方。

进一步的，上述阳极板的端部设有螺纹孔，磁座上设有紧固螺栓，紧固螺栓螺纹连接在螺纹孔上，使得磁座固定在阳极板的底部。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明提供了一种真空镀膜离子源的水冷系统，通过冷却水直接进入到阳极板的内部对阳极板进行降温，而第一U型水管的横边、第二U型水管的横边直接紧靠在磁铁上对磁铁进行降温，均是通过直接接触的方式进行降温，提高了阳极板、磁铁的冷却效率。

2、本发明提供了一种真空镀膜离子源的水冷系统，本发明无需通过焊接将第一U型水管、第二U型水管和磁座、磁盖连接，减少了阳极板、磁座因为焊接高温而变形的现象，保证了离子源整体的密封性。

附图说明

图1为本发明的等轴测图。

图2为本发明内部的结构图。

图3为本发明磁座的表面剖面图。

图4为本发明阳极板的表面剖面图。

图5为本发明磁盖的底部结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1到图2为本发明的一种具体实施方式，其结构具有：两个第一水管1、一个第一U型水管11、一个第二U型水管12以及空心的阳极板2，阳极板2上分别设有第一水管1的进水口21、出水口22，阳极板2的中心位置镂空有椭圆槽23，阳极板2的底部固定有磁座3，磁座3的表面设有卡住第二U型水管12横边的下固定槽31，下固定槽31位于椭圆槽23的内部，磁座3上设有若干磁铁32，若干磁铁32均匀位于椭圆槽23的内部且覆盖在下固定槽31上，磁座3的顶部固定有磁盖4，磁盖4覆盖在椭圆槽23的上方，磁盖4的底部设有卡住第一U型水管11横边的上固定槽41，磁铁32位于第一U型水管11的横边和第二U型水管12的横边之间，磁座3的底部分别设有第一管道入口13、第二管道入口14、第三管道入口15、第一管道出口16、第二管道出口17以及第三管道出口18，其中一个第一水管1沿着第一管道入口13和进水口21相连通，另一个第一水管1沿着第一管道出口16和出水口22相连通，第一U型水管11的两个竖边分别沿着第二管道入口14、第二管道出口17连接，第二U型水管12的两个竖边分别沿着第三管道入口15、第三管道出口18连接。

在本发明中，离子源阳极、磁铁32冷却的原理如下：将冷却水从其中一个第一水管1导入到阳极板2的内部，冷却水对阳极板2进行降温，随后冷却水再从另一个第一水管1导出，整个过程冷却水在阳极板2的内部循环流动，达到对阳极板2进行持续降温的目的，将冷却水分别从第一U型水管11的竖边导入，第二U型水管12的竖边导入，冷却水从第一U型水管11的内部流通，第二U型水管12的内部流通，冷却水磁座3上的磁铁32进行降温，随后冷却水从第一U型水管11的另一竖边导出、第二U型水管12的另一竖边导出，整个过程，冷却水分别在第一U型水管11、第二U型水管12的内部循环流动，达到将磁铁32进行持续降温的目的。

在本发明中，冷却水直接进入到阳极板2的内部对阳极板2进行降温，而第一U型水管11的横边、第二U型水管12的横边直接紧靠在磁铁32上对磁铁32进行降温，均是通过直接接触的方式进行降温，提高了阳极板2、磁铁32的冷却效率。

在本发明中，作为优选方案，上述第一水管1为直管道，磁座3固定在阳极板2的底部时，第一管道入口13垂直位于进水口21或者出水口22的正下方。

在本发明中，第一水管为直管道的设定能够使得冷却水快速进入或者导出阳极板2的内部，提高了阳极板2的冷却效率。

在本发明中，作为优选方案，上述第一U型水管11竖边的口径小于第二管道入口14或者第二管道出口17，第二U型水管12竖边的口径小于第三管道入口15或者第三管道出口18，第一U型水管11的横边过盈卡在上固定槽41的内部，第二U型水管12的横边过盈卡在下固定槽31的内部。

在本发明中，第二管道入口14或者第二管道出口17口径的设置方便调节第一U型水管11竖边的位置，而上固定槽41过盈卡住第一U型水管11的横边，能够确保第一U型水管11在磁盖4上的位置保持稳定，第三管道入口15或者第三管道出口18口径的设置方便调节第二U型水管12竖边的位置，而下固定槽31过盈卡住第二U型水管12的横边，能够确保第一U型水管11在磁座3上的位置保持稳定，整个过程方便了第一U型水管11、第二U型水管12在磁盖4、磁座3上的安装，而且无需通过焊接将第一U型水管11、第二U型水管12和磁座3、磁盖4连接，减少了阳极板2、磁座3因为焊接高温而变形的现象，保证了离子源整体的密封性。

在本发明中，作为优选方案，上述第一U型水管11横边的长度大于第二U型水管12横边的长度，第一U型水管11的横边平行位于第二U型水管12横边的正上方。

在本发明中，第一U型水管11横边的冷却水对磁铁32的上方进行冷却、第二U型水管12横边的冷却水对磁铁32的下方进行冷却，而第一U型水管11的横边和第二U型水管12的横边上下相互平行，使得磁铁32上下冷却的位置相互对称，这种对称性使得在磁铁32自身热量能够均匀和第一U型水管11的横边、第二U型水管12的横边交换热量，进而确保磁铁32整体的散热更为均匀。

在本发明中，作为优选方案，上述阳极板2的端部设有螺纹孔5，磁座3上设有紧固螺栓51，紧固螺栓51螺纹连接在螺纹孔5上，使得磁座3固定在阳极板2的底部。

在本发明中，阳极板2和磁座3通过紧固螺栓51、螺纹连接，而不是焊接连接，不仅方便了阳极板2和磁座3之间进行拆卸和安装，而且减少了阳极板2、磁座3因为焊接高温而变形的现象，保证了离子源整体的密封性。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种真空镀膜离子源的水冷系统，其特征在于：其结构具有：两个第一水管（1）、一个第一U型水管（11）、一个第二U型水管（12）以及空心的阳极板（2），所述阳极板（2）上分别设有所述第一水管（1）的进水口（21）、出水口（22），所述阳极板（2）的中心位置镂空有椭圆槽（23），所述阳极板（2）的底部固定有磁座（3），所述磁座（3）的表面设有卡住所述第二U型水管（12）横边的下固定槽（31），所述下固定槽（31）位于所述椭圆槽（23）的内部，所述磁座（3）上设有若干磁铁（32），若干所述磁铁（32）均匀位于所述椭圆槽（23）的内部且覆盖在所述下固定槽（31）上，所述磁座（3）的顶部固定有磁盖（4），所述磁盖（4）覆盖在所述椭圆槽（23）的上方，所述磁盖（4）的底部设有卡住所述第一U型水管（11）横边的上固定槽（41），所述磁铁（32）位于所述第一U型水管（11）的横边和所述第二U型水管（12）的横边之间，所述磁座（3）的底部分别设有第一管道入口（13）、第二管道入口（14）、第三管道入口（15）、第一管道出口（16）、第二管道出口（17）以及第三管道出口（18），其中一个所述第一水管（1）沿着所述第一管道入口（13）和所述进水口（21）相连通，另一个所述第一水管（1）沿着所述第一管道出口（16）和所述出水口（22）相连通，所述第一U型水管（11）的两个竖边分别沿着所述第二管道入口（14）、所述第二管道出口（17）连接，所述第二U型水管（12）的两个竖边分别沿着所述第三管道入口（15）、所述第三管道出口（18）连接。

2.根据权利要求1所述的一种真空镀膜离子源的水冷系统，其特征在于：所述第一水管（1）为直管道，所述磁座（3）固定在所述阳极板（2）的底部时，所述第一管道入口（13）垂直位于所述进水口（21）或者所述出水口（22）的正下方。

3.根据权利要求1所述的一种真空镀膜离子源的水冷系统，其特征在于：所述第一U型水管（11）竖边的口径小于所述第二管道入口（14）或者所述第二管道出口（17），所述第二U型水管（12）竖边的口径小于所述第三管道入口（15）或者所述第三管道出口（18），所述第一U型水管（11）的横边过盈卡在所述上固定槽（41）的内部，所述第二U型水管（12）的横边过盈卡在所述下固定槽（31）的内部。

4.根据权利要求3所述的一种真空镀膜离子源的水冷系统，其特征在于：所述第一U型水管（11）横边的长度大于所述第二U型水管（12）横边的长度，所述第一U型水管（11）的横边平行位于所述第二U型水管（12）横边的正上方。

5.根据权利要求1所述的一种真空镀膜离子源的水冷系统，其特征在于：所述阳极板（2）的端部设有螺纹孔（5），所述磁座（3）上设有紧固螺栓（51），所述紧固螺栓（51）螺纹连接在所述螺纹孔（5）上，使得所述磁座（3）固定在所述阳极板（2）的底部。