本實(shí)用新型涉及一種利用磁控濺射技術(shù)制備N(xiāo)i/SiO₂玻璃衰減片的裝置。

背景技術(shù)：
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光纖通信是一種弱功率激勵(lì)行為，如果傳輸?shù)墓夤β蚀笥陂撝倒β?，?dǎo)致光信號(hào)傳輸畸變，嚴(yán)重影響光纖通信質(zhì)量和效果，光衰減器是一種旨在降低波導(dǎo)中傳輸光功率的光學(xué)無(wú)源器件，衰減片一般是采用在玻璃基底上通過(guò)化學(xué)鍍或真空蒸鍍的方法鍍一層或多層金屬膜而制備的，化學(xué)鍍方法使用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及氰、鉻酐等有害化學(xué)物質(zhì)，污染環(huán)境，并且成本較高；真空蒸鍍膜厚在微米量級(jí)，且膜平整度不可控，同一衰減片對(duì)光信號(hào)的衰減不一致，導(dǎo)致光通信質(zhì)量的下降；因此尋找新方法制備光衰減片成為解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本實(shí)用新型的目的是提供一種利用磁控濺射技術(shù)制備N(xiāo)i/SiO₂玻璃衰減片的裝置。

上述的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種利用磁控濺射技術(shù)制備N(xiāo)i/SiO₂玻璃衰減片的裝置，其組成包括：真空室，所述的真空室為圓柱形，側(cè)面具有取物口和探視窗口，所述的真空室下部中心具有可調(diào)支架，所述的可調(diào)支架的調(diào)整位置位于真空室外，所述的可調(diào)支架上安裝有正電極，所述的正電極上放置有工件，所述的真空室上部中心具有發(fā)射電極，所述的發(fā)射電極上連接有濺射靶，所述的真空室的側(cè)壁上還安裝有傳感器和加熱器，所述的傳感器和所述的加熱器導(dǎo)線(xiàn)連接于真空室外安裝的溫控器。

所述的利用磁控濺射技術(shù)制備N(xiāo)i/SiO₂玻璃衰減片的裝置，所述的真空室分別通過(guò)管路連接電離管、電阻規(guī)、手動(dòng)閥門(mén)、電磁閥C、充氣閥和進(jìn)氣手閥，所述的電離管和所述的電阻規(guī)通過(guò)管路連接于真空計(jì)，所述的手動(dòng)閥門(mén)通過(guò)管路連接分子真空泵，所述的電磁閥C通過(guò)管路連接于機(jī)械真空泵，所述的充氣閥通過(guò)管路外接惰性氣體充氣裝置，所述的進(jìn)氣手閥通過(guò)管路連接流量計(jì)。

所述的利用磁控濺射技術(shù)制備N(xiāo)i/SiO₂玻璃衰減片的裝置，所述的可調(diào)支架為電控可調(diào)，可實(shí)現(xiàn)正電極的上下運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即可調(diào)支架內(nèi)具有控制上下運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)和控制旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)，所述的分子真空泵還通過(guò)管路、電磁閥A和電磁閥B連接所述的機(jī)械真空泵，所述的正電極和所述的發(fā)射電極分別提高導(dǎo)線(xiàn)連接于射頻電源。

本實(shí)用新型的有益效果：

1.本實(shí)用新型的磁控濺射裝置，將SiO₂玻璃基片放入真空室內(nèi)，室內(nèi)設(shè)有磁控陰極和濺射氣體(氫氣、氮?dú)饣蜓鯕?，濺射鎳靶接陰極，陰極加負(fù)電壓，先對(duì)系統(tǒng)預(yù)抽真空，再充入適當(dāng)壓力的惰性氣體Ar氣，使Ar氣在真空室內(nèi)輝光放電，產(chǎn)生Ar+和自由運(yùn)動(dòng)的電子e，Ar+在高壓電場(chǎng)E作用下加速撞擊金屬Ni靶表面，金屬Ni靶原子獲得足夠高的能量，脫離Ni靶材束縛飛向SiO₂基體，沉積在SiO₂玻璃基片表面上而形成金屬Ni膜，而電子則向基片運(yùn)動(dòng)；在洛侖茲力和電場(chǎng)力的共同作用下，二次電子e1在加速飛向基體過(guò)程中，以旋輪線(xiàn)和螺旋線(xiàn)的復(fù)合形式在靶表面附近做回旋運(yùn)動(dòng)；電子e1被電磁場(chǎng)束縛在靠近靶表面的等離子體區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域電離出大量的Ar+轟擊Ni靶，從而實(shí)現(xiàn)了磁控濺射高速沉積的特點(diǎn)。

本實(shí)用新型的磁控濺射裝置，通過(guò)對(duì)工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)對(duì)成膜層平整性、組織結(jié)構(gòu)及光衰減性能進(jìn)行控制，進(jìn)而影響濺射功率，通過(guò)濺射功率對(duì)Ni膜表面形貌進(jìn)行影響，通過(guò)對(duì)濺射氣壓進(jìn)行控制，進(jìn)而影響濺射速率和晶粒大小，通過(guò)對(duì)濺射時(shí)間進(jìn)行控制，進(jìn)而影響Ni膜表面形貌和膜層成分。

本實(shí)用新型的磁控濺射裝置，所述的對(duì)工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)，也可通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)支架來(lái)完成。

附圖說(shuō)明：

附圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。

附圖2是本實(shí)用新型的磁控濺射裝置的加工工藝流程圖。

圖中：1 —真空室；2 —電離管；3 —電阻規(guī)；4 —真空計(jì)；5 —分子真空泵；6 —手動(dòng)閥門(mén)；7 —電磁閥A；8 —管路；9 —電磁閥B；10 —機(jī)械真空泵；11 —電磁閥C；12 —充氣閥；13 —可調(diào)支架；14 —正電極；15 —工件；16 —加熱器；17 —進(jìn)氣手閥；18 —流量計(jì)；19 —溫控器；20 —導(dǎo)線(xiàn)；21 —射頻電源；22 —傳感器；23 —發(fā)射電極；24 —濺射靶。

具體實(shí)施方式：

實(shí)施例1：

一種利用磁控濺射技術(shù)制備N(xiāo)i/SiO₂玻璃衰減片的裝置，其組成包括：真空室，所述的真空室1為圓柱形，側(cè)面具有取物口和探視窗口，所述的真空室下部中心具有可調(diào)支架13，所述的可調(diào)支架的調(diào)整位置位于真空室外，所述的可調(diào)支架上安裝有正電極14，所述的正電極上放置有工件15，所述的真空室上部中心具有發(fā)射電極23，所述的發(fā)射電極上連接有濺射靶24，所述的真空室的側(cè)壁上還安裝有傳感器22和加熱器16，所述的傳感器和所述的加熱器導(dǎo)線(xiàn)20連接于真空室外安裝的溫控器19。

實(shí)施例2：

根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用磁控濺射技術(shù)制備N(xiāo)i/SiO₂玻璃衰減片的裝置，所述的真空室分別通過(guò)管路8連接電離管2、電阻規(guī)3、手動(dòng)閥門(mén)6、電磁閥C11、充氣閥12和進(jìn)氣手閥17，所述的電離管和所述的電阻規(guī)通過(guò)管路連接于真空計(jì)4，所述的手動(dòng)閥門(mén)通過(guò)管路連接分子真空泵5，所述的電磁閥C通過(guò)管路連接于機(jī)械真空泵10，所述的充氣閥通過(guò)管路外接惰性氣體充氣裝置，所述的進(jìn)氣手閥通過(guò)管路連接流量計(jì)18。

實(shí)施例3：

根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用磁控濺射技術(shù)制備N(xiāo)i/SiO₂玻璃衰減片的裝置，所述的可調(diào)支架為電控可調(diào)，可實(shí)現(xiàn)正電極的上下運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即可調(diào)支架內(nèi)具有控制上下運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)和控制旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)，所述的分子真空泵還通過(guò)管路、電磁閥A 7和電磁閥B 9連接所述的機(jī)械真空泵，所述的正電極和所述的發(fā)射電極分別提高導(dǎo)線(xiàn)連接于射頻電源21。

實(shí)施例4：

一種利用權(quán)利要求1至3所述的利用磁控濺射技術(shù)制備N(xiāo)i/SiO₂玻璃衰減片的裝置，其制備N(xiāo)i膜的過(guò)程步驟為：

（1）SiO₂玻璃基片的清洗、裝片，首先在超聲中對(duì)SiO₂玻璃基片進(jìn)行除油、清洗，表面預(yù)處理包括基體的除油和腐蝕，除油主要目的是除去表面雜質(zhì)和污垢等缺陷，采用的方法是先將SiO₂玻璃基體在丙酮溶液中超聲清洗30min，然后用乙醇清洗10min，再用去離子水沖洗干凈；送入100℃烘干箱中烘干10分鐘；

（2）打開(kāi)真空室，將金屬Ni靶固定在電磁靶位上，將SiO₂玻璃基片放在正電極上。然后根據(jù)工藝要求調(diào)整溫度，當(dāng)真空室內(nèi)溫度不達(dá)標(biāo)時(shí)，利用溫控器進(jìn)行調(diào)節(jié)；

（3）啟動(dòng)電源，抽本底真空，啟動(dòng)機(jī)械泵預(yù)抽真空，當(dāng)真空泵小于10Pa時(shí)，開(kāi)分子泵抽高真空，盡量減少真空腔體內(nèi)的殘余氣體，保證薄膜的純度；

（4）通Ar氣預(yù)濺射，當(dāng)本底真空度達(dá)到5×10-3Pa時(shí)，通入純氬(99.999%)，利用純Ar作為工作氣體，沉積Ni膜前，預(yù)濺射10min以清除靶表面的氧化層和污染物，利用離子刻蝕樣品表面20min；

（5）濺射，打開(kāi)濺射電源，進(jìn)行濺射，氬氣在高壓電流作用下電離形成Ar+，Ar+轟擊Ni靶材表面，逸出的Ni粒子在電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的共同作用下沉積在SiO₂基體表面成膜；

（6）反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)濺射電源和濺射系統(tǒng)總電源，關(guān)分子泵和分子泵總電源；

（7）冷卻取樣，濺射雖然在低溫進(jìn)行，但濺射過(guò)程中，高能粒子的能量會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致SiO₂基體溫度高，因此不能立即取出，自然冷卻一段時(shí)間后，向真空室中沖入空氣至大氣壓，打開(kāi)真空室蓋，取出樣品，工藝流程圖如附圖2所示。