專利名稱：簡易激光光束掃描器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光掃描技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用在激光淀積鍍膜設(shè)備中的簡易激光光束掃描器。
目前，在激光淀積鍍膜系統(tǒng)中使用光束掃描器解決膜厚的均勻性和靶材的充分利用這兩個(gè)問題。
激光偏轉(zhuǎn)掃描方法基本上可分為機(jī)械偏轉(zhuǎn)掃描、電光偏轉(zhuǎn)掃描、聲光偏轉(zhuǎn)掃描和全息掃描四類。以往在激光鍍膜技術(shù)中所采用的方法有旋轉(zhuǎn)多面鏡(簡稱轉(zhuǎn)鏡掃描)、檢流計(jì)掃描器和諧振鏡掃描器等等，其中轉(zhuǎn)鏡掃描器在文獻(xiàn)〔1〕《激光掃描和光盤技術(shù)》，王本，沈樹群編著，北京郵電學(xué)院出版社1990.12，和文獻(xiàn)〔2〕《激光器件與技術(shù)教程》，徐榮甫，劉敬海編著，北京工業(yè)學(xué)院出版社1986.6中介紹它主要由多面轉(zhuǎn)鏡、馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)器組成，馬達(dá)由控制系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)。具有N個(gè)面的轉(zhuǎn)鏡掃描角度用下式表示ψ=720°/N=4π/N弧度(N＞2)。顯然，其掃描角度是固定的，不能連續(xù)調(diào)節(jié)，需要改變時(shí)只能更換多面棱鏡，而棱鏡加工起來不方便，成本也高；另外，對(duì)脈沖激光光束掃描，需要把棱鏡轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到使脈沖激光不落在轉(zhuǎn)鏡的棱上，這樣，每次在改變脈沖激光的頻率時(shí)，也要調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器來使馬達(dá)得到合適的轉(zhuǎn)速，這顯然是不方便的，尤其是調(diào)節(jié)兩個(gè)轉(zhuǎn)鏡的二維掃描器。又如文獻(xiàn)〔1〕介紹的諧振鏡掃描器主要由反射鏡、平衡的扭力桿和電感轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)部分以及掃描器電路組成。它存在參數(shù)多，調(diào)節(jié)麻煩，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜等缺點(diǎn)。
綜上所述，這幾種裝置雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于激光淀積鍍膜的使用要求來說，存在結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、加工難度較大、成本也較高、調(diào)節(jié)不方便，其中檢流計(jì)掃描器和諧振鏡掃描器用到與之配套的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的外電路，這更增加了裝置的復(fù)雜性。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述已有設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度大、成本高及掃描角度不能連續(xù)可調(diào)的缺點(diǎn)，為了降低成本和使用方便，從而提供一種適用于激光法制備大面積薄膜系統(tǒng)中的簡易激光光束掃描器。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型提供的簡易激光光束掃描器，包括在底座的一邊臺(tái)面上順序因兩個(gè)馬達(dá)，一個(gè)
形支架，一個(gè)支軸通過轉(zhuǎn)軸連接的支架，并在支架上固定一可調(diào)節(jié)角度的反射鏡，其特征在于還包括一根擺桿，擺桿一端安裝在馬達(dá)上的豎直偏心輪和水平偏心輪上，另一端固定在反射鏡與支軸中間；
形支架與擺桿之間立置一彈簧，兩個(gè)馬達(dá)通過導(dǎo)線聯(lián)接在調(diào)壓電源組成。其中豎直偏心輪做成下托沿的一周有三個(gè)幅度為1mm的周期性起伏，托沿上為橢園形輪。
反射鏡的高低可由調(diào)節(jié)螺絲調(diào)節(jié)，仰角由底座的支腳調(diào)節(jié)。水平擺動(dòng)由水平偏心輪和相應(yīng)馬達(dá)提供，上下擺動(dòng)由豎直偏心輪和相應(yīng)馬達(dá)提供。反射鏡底座固定在轉(zhuǎn)軸承座板上，而轉(zhuǎn)軸座板套在軸承上，軸承又通過其內(nèi)環(huán)套在下邊的支軸上，這使之可水平自由擺動(dòng)；支軸與支架以轉(zhuǎn)軸相連，這使反射鏡可上下自由搖擺。
兩馬達(dá)接到電壓可獨(dú)立調(diào)節(jié)的電源上，調(diào)節(jié)電壓可得到不同轉(zhuǎn)速，這樣就實(shí)現(xiàn)了水平一豎直兩方向的搖擺頻率的不同組合，從而使反射光在二維平面內(nèi)掃描。
掃描范圍的大小由移動(dòng)馬達(dá)的位置使擺桿的有效臂長改變而得以調(diào)節(jié)。當(dāng)反射鏡到靶的距離過長，掃描范圍過大時(shí)，可由更換偏心度較小的偏心輪而得以調(diào)節(jié)。
本裝置的用法很簡單先確定掃描器在光路中的位置，量出掃描器的反射鏡到靶的距離D，再由已知的兩偏心輪推動(dòng)擺距Δx、Δy和所需用的掃描范圍ΔX、ΔY，計(jì)算出所需的有效臂長Lx、Ly，最后調(diào)節(jié)馬達(dá)位置，使?jié)M足有效臂長，并細(xì)調(diào)掃描器，使光路滿足要求。有效臂長可由簡單的幾何關(guān)系得到ΔX=2×Δx/Lx×DΔY=2×Δy/Ly×D本裝置只要去掉豎直方向的偏心輪和相應(yīng)馬達(dá)，就可以改成一維掃描器。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2(a)是本實(shí)用新型中的水平掃描偏心輪剖面圖。
圖2(b)是本實(shí)用新型中的豎直掃描偏心輪剖面圖。
圖3(a)是本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)二維掃描的一個(gè)二維推動(dòng)輪的府視圖。
圖3(b)是本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)二維掃描的一個(gè)二維推動(dòng)輪的前視圖。圖面說明如下〔1〕-反射鏡，〔2〕-豎直偏心輪〔3〕-水平偏心輪，〔4〕-擺桿〔5〕-調(diào)節(jié)螺絲 〔6〕〔7〕-分別〔8〕-軸承座板，〔9〕-支軸〔10〕-支架 〔11〕-轉(zhuǎn)軸〔12〕-彈簧 〔13〕-滑動(dòng)槽 〔14〕-固定螺釘〔15〕-馬達(dá) 〔16〕-底座支腳 〔17〕-電源接線〔18〕-底座實(shí)施例1按附圖1和2制作一臺(tái)簡易二維激光光束掃描器，用于脈沖激光淀積(PLD)鍍膜系統(tǒng)中做大面積YBCO超導(dǎo)薄膜。其中固定反射鏡支架10、馬達(dá)固定座7用硬鋁制成，擺桿用不銹鋼片制成，長210×寬12mm，二端固定在反射鏡支架10與反射鏡1之間，另一端安置在馬達(dá)15的豎直偏心輪2和水平偏心輪3上。反射鏡1裝在一般可調(diào)角度的光具座，用市售馬達(dá)15的底座上的滑動(dòng)槽中固定螺釘將其固定在儀器底座18上，
形架固定在底座18上。介于擺桿4中間的位置上，其上固定一根彈簧12，另一端支撐在擺桿4上，豎直偏心輪φ20×厚5mm，其輪心孔φ4mm，偏心0.4mm，水平偏心輪φ20mm、輪心孔φ4mm、偏心0.5mm、下沿厚2mm，橢園柱高7×φ18mm。如圖2(a)、(b)分別所示的水平方向的偏心輪和豎直方向的偏心輪，其軸心偏離輪心的距離分別是0.5mm、0.4mm，則它們推動(dòng)擺桿在水平和豎直方向上的擺動(dòng)距離分別是1mm、0.8mm，若它們?cè)跀[桿上所對(duì)的有效臂長分別調(diào)為15cm和10cm，測得反射鏡到靶面的距離為75cm，則焦點(diǎn)掃描的范圍為水平方向ΔX=2×1/150×750=10(mm)豎直方向ΔY=2×0.8/100×750=9(mm)這樣就獲得了10×9mm2的均勻掃描區(qū)。調(diào)節(jié)馬達(dá)的位置可改變有效臂長，從而改變掃描范圍實(shí)施例2本裝置與實(shí)施例1相同，只是把水平偏心輪換成下托沿起伏的二維推動(dòng)輪，如圖3所示，并省去豎直偏心輪和相應(yīng)馬達(dá)，則仍能實(shí)現(xiàn)二維掃描。該推動(dòng)輪的下托沿部分的直徑為24mm，一周有3個(gè)周期的幅度為1mm的起伏，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)擺桿的豎直往復(fù)推動(dòng)；其橢圓柱部分的長軸為16mm，短軸為14mm，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)擺桿的水平往復(fù)推動(dòng)。輪的軸孔直徑為4mm，用鐵、銅或不銹鋼等金屬材料制成。
權(quán)利要求1．一種簡易激光光束掃描器，包括在底座的一邊臺(tái)面上順序因兩個(gè)馬達(dá)，一個(gè)
形支架，一個(gè)支軸通過轉(zhuǎn)軸連接的支架，并在支架上固定一可調(diào)節(jié)角度的反射鏡，其特征在于還包括一根擺桿，擺桿一端安裝在馬達(dá)上的豎直偏心輪和水平偏心輪上，另一端固定在反射鏡與支軸中間；
形支架與擺桿之間立置一彈簧，兩個(gè)馬達(dá)通過導(dǎo)線聯(lián)接在調(diào)壓電源組成。
2．按權(quán)利要求1所述的簡易激光光束描掃器，其特征在于豎直偏心輪做成下托沿的一周有三個(gè)幅度為1mm的周期性起伏，托沿上為橢園形輪。
專利摘要本實(shí)用新型涉及在激光淀積鍍膜設(shè)備中用的簡易激光光束掃描器。本實(shí)用新型由在底座的一邊臺(tái)面上順序固定兩個(gè)馬達(dá),一個(gè)“
文檔編號(hào)H01L21/283GK2323466SQ98213880
公開日1999年6月9日 申請(qǐng)日期1998年5月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月15日
發(fā)明者王煥華, 周岳亮, 呂惠賓, 陳正豪, 楊國楨 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院物理研究所