專利名稱：計算機控制鍍膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及鍍膜，特別是一種既能監(jiān)控規(guī)整膜系，又能監(jiān)控非規(guī)整膜系的計算機控制鍍膜裝置。
背景技術(shù)：
薄膜的制備，除了選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾椭苽涔に囃?，還必須精確的控制其厚度。厚度作為最重要的光學(xué)薄膜參數(shù)之一，它決定性地影響薄膜的力學(xué)性能、電學(xué)性能和光學(xué)性能；另一方面，幾乎所有的薄膜性質(zhì)都與厚度有關(guān)。因此準確控制薄膜的厚度就成為制備光學(xué)薄膜的關(guān)鍵。圖1給出了本實用新型人發(fā)明的由人工監(jiān)控的光學(xué)膜厚監(jiān)控系統(tǒng)(申請?zhí)?00510024987.1，申請日2005年4月28日)的光路圖，該光學(xué)膜厚監(jiān)控系統(tǒng)由光源發(fā)射系統(tǒng)18、監(jiān)控片14、信號接收系統(tǒng)19和鎖相放大器12四部分組成，光源1發(fā)出的光束經(jīng)聚光鏡15會聚到光闌4上，入射光束經(jīng)單排孔調(diào)制盤5后成為調(diào)制光，經(jīng)準直鏡16后成為平行光，該平行光通過監(jiān)控片14后成為信號光，鍍膜過程中薄膜的光學(xué)厚度信息將表現(xiàn)為信號光的強度信息。在調(diào)制盤5的一邊固定一光開關(guān)6，光開關(guān)6由電源、發(fā)光二極管、光電三極管和電阻組成，鍍膜過程中發(fā)光二極管一直處于發(fā)光狀態(tài)，當(dāng)其發(fā)出的光被單排孔調(diào)制盤5擋住時，光電三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，輸出電平為低電平，當(dāng)光從單排孔調(diào)制盤5的孔中透過照射到光電三極管上時，光電三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，輸出電平為高電平，輸出脈沖波的頻率即為入射到監(jiān)控片14上的調(diào)制光的頻率，該信號作為參考信號。經(jīng)過監(jiān)控片14后的光經(jīng)半透半反鏡9后經(jīng)會聚鏡8會聚到單色儀7的入射狹縫11上，用光電倍增管10接收單色儀7出射狹縫的光，并將該信號作為鎖相放大器12的信號輸入。用光電倍增管10輸出的信號作為鎖相放大器12的信號輸入，用光開關(guān)6輸出的參考信號作為鎖相放大器12的參考輸入，用光電池6獲得光源強度的變化信號作為鎖相放大器12的輔助輸入。鎖相放大器12將輸入信號與參考信號進行數(shù)字化處理，將攜帶膜厚信息的信號顯示在前面板上。該系統(tǒng)由人工監(jiān)控，由于人為的隨機因素較大，影響穩(wěn)定性、重復(fù)性和監(jiān)控精度，并且用光學(xué)膜厚監(jiān)控儀只能監(jiān)控規(guī)整膜系；另外有些設(shè)備采用晶控儀通過晶控儀獲得的膜層厚度進行監(jiān)控，該方法可以監(jiān)控非規(guī)整膜系，但也滲入了一些人為因素，影響穩(wěn)定性、重復(fù)性和監(jiān)控精度。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種既能監(jiān)控規(guī)整膜系，又能監(jiān)控非規(guī)整膜系的計算機控制鍍膜裝置。
本實用新型的解決方案如下一種計算機控制鍍膜裝置，包括由光源發(fā)射系統(tǒng)、監(jiān)控片、信號接收系統(tǒng)和鎖相放大器四部分組成的光學(xué)膜厚監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于還有帶有控制程序的計算機、晶控儀、擋板開關(guān)控制電路；所述的鎖相放大器將來自光電池的光源強度的信號和從光電倍增管獲得的膜厚的信號進行除法處理，這樣消除了光源不穩(wěn)對信號帶來的影響，并將結(jié)果顯示在液晶顯示屏上，鎖相放大器帶有標(biāo)準的RS232接口和計算機第一串口直接相連傳輸數(shù)據(jù)。
所述的晶控儀根據(jù)單位時間內(nèi)晶振片的諧振頻率的改變以及設(shè)定的膜料密度計算沉積膜料的厚度，以及膜料的沉積速率，晶控儀帶有標(biāo)準的RS232接口，和計算機第二串口直接相連傳輸數(shù)據(jù)。所述的晶控儀蒸發(fā)源控制電壓輸出端分別和第一蒸發(fā)源、第二蒸發(fā)源相連，控制蒸發(fā)源的電流大小，從而控制膜料的沉積速率。
所述的擋板開關(guān)控制電路由光電三極管、固態(tài)繼電器、蒸發(fā)源擋板控制器組成。
本實用新型的技術(shù)效果①本實用新型同時采用光學(xué)監(jiān)控和晶振監(jiān)控的方法，既可鍍制規(guī)整膜系，又可鍍制非規(guī)整膜系。
②本實用新型實時采集鍍膜時的透過率、膜層厚度、膜料沉積速率并保存，便于計算機對薄膜的各種特性進行分析。
③本實用新型通過計算機控制整個鍍膜過程，消除由于人為因素導(dǎo)致的穩(wěn)定性和重復(fù)性問題。
④本實用新型采用的鎖相放大器和晶控儀都具有標(biāo)準的RS232接口，可直接和計算機通訊，不需要再配數(shù)據(jù)采集卡。
⑤本實用新型采用Win98操作系統(tǒng)下VC++6.0編程，界面直觀友好，命令輸入操作方便；程序采用模塊化設(shè)計，可擴張，易移植。


圖1為現(xiàn)有的光學(xué)膜厚監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實用新型計算機控制鍍膜裝置結(jié)構(gòu)示意圖圖3為本實用新型控制程序的主界面圖圖4為本實用新型主程序流程圖圖5為本實用新型參數(shù)設(shè)定模塊流程圖圖6為本實用新型擋板開關(guān)控制電路(20)的電路圖具體實施方式
下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進一步說明。
先請參閱圖2，圖2為本實用新型計算機控制鍍膜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見，本實用新型計算機控制鍍膜裝置包括由光源發(fā)射系統(tǒng)18、監(jiān)控片14、信號接收系統(tǒng)19和鎖相放大器12四部分組成的光學(xué)膜厚監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于還有帶有控制程序的計算機30、晶控儀26、擋板開關(guān)控制電路20；所述的晶控儀26的晶振頭21通過屏蔽線經(jīng)阻抗匹配器22和晶控儀26相連；所述的晶控儀26的蒸發(fā)源控制電壓輸出端28通過屏蔽線分別和第一蒸發(fā)源35、第二蒸發(fā)源24相連；所述的鎖相放大器12、晶控儀26分別通過自帶的RS232串口和帶有控制程序的計算機30的第一串口29、第二串口32相連，計算機并口31的第2針、第3針通過屏蔽線經(jīng)擋板開關(guān)控制電路20和第一蒸發(fā)源擋板控制器25、第二蒸發(fā)源擋板控制器27相連；計算機30的控制程序由Visual C++6.0編寫，包括參數(shù)設(shè)定模塊、和數(shù)據(jù)處理模塊。圖3為本實用新型應(yīng)用程序主界面，圖4為本實用新型主程序流程圖，工作時先進行參數(shù)設(shè)置，點擊應(yīng)用程序主界面上‘執(zhí)行’后便開始鍍膜，程序開始根據(jù)設(shè)置的參數(shù)對實時采集的數(shù)據(jù)進行處理，直至膜系鍍制完畢后退出控制程序。
點擊應(yīng)用程序主界面上的‘參數(shù)設(shè)定’進入所述的參數(shù)設(shè)定子界面，程序流程圖如圖5所示，在參數(shù)設(shè)定界面上設(shè)置采樣間隔、準備鍍制的膜系、材料折射率、基底折射率、基底透過率；參數(shù)設(shè)定后計算機開始采集鎖相放大器12輸出的電壓值，當(dāng)采集到300個數(shù)據(jù)后自動停止采集，將所有電壓值求和、取平均值，用基底透過率和所得的電壓平均值相除得到修正因子，并根據(jù)設(shè)定的參數(shù)計算總的鍍膜層數(shù)k及每層膜停止時的理論透過率值，然后返回主界面。
點擊應(yīng)用程序主界面上的‘執(zhí)行’后，計算機根據(jù)設(shè)定參數(shù)向擋板開關(guān)控制電路20發(fā)出打開第一蒸發(fā)源擋板35信號，并開始數(shù)據(jù)的采集與處理，將實時采集的數(shù)據(jù)和理論計算值進行比較，當(dāng)這兩者相等時向擋板開關(guān)控制電路20發(fā)出關(guān)閉當(dāng)前蒸發(fā)源擋板的信號，同時發(fā)出打開第二蒸發(fā)源擋板信號，開始下一膜層的鍍制。在鍍膜過程中，晶控儀26實時采集膜料的沉積速率，并根據(jù)采集的沉積速率實時改變蒸發(fā)源控制電壓輸出端28的輸出電壓，以調(diào)節(jié)膜料的蒸發(fā)速率，使得膜料的蒸發(fā)速率平穩(wěn)。
所述的擋板開關(guān)控制電路20如圖6所示，由光電三極管G1、光電三極管G2、固態(tài)繼電器01、固態(tài)繼電器03、第一蒸發(fā)源擋板控制器02、第二蒸發(fā)源擋板控制器04組成，輸入端分別和計算機并口31的第2針、第3針相連。當(dāng)計算機根據(jù)設(shè)置發(fā)出打開第一蒸發(fā)源擋板23的信號時，固態(tài)繼電器01輸出220V電壓，觸發(fā)第一蒸發(fā)源擋板控制器02打開第一蒸發(fā)源擋板23，同時關(guān)閉第二蒸發(fā)源擋板36；當(dāng)計算機發(fā)出打開第二蒸發(fā)源擋板36的信號時，固態(tài)繼電器03輸出220V電壓，觸發(fā)第二蒸發(fā)源擋板控制器04打開第二蒸發(fā)源擋板36，同時關(guān)閉第一蒸發(fā)源擋板23。
當(dāng)判斷最后一層膜層鍍制完畢時，程序停止數(shù)據(jù)采集，并將所有采集的數(shù)據(jù)自動保存，退出控制程序，鍍膜結(jié)束。
權(quán)利要求1.一種計算機控制鍍膜裝置，包括由光源發(fā)射系統(tǒng)(18)、監(jiān)控片(14)、信號接收系統(tǒng)(19)和鎖相放大器(12)四部分組成的光學(xué)膜厚監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于還有帶有控制程序的計算機(30)、晶控儀(26)、擋板開關(guān)控制電路(20)；所述的晶控儀(26)的晶振頭(21)通過屏蔽線經(jīng)阻抗匹配器(22)和晶控儀(26)相連；所述的晶控儀(26)的蒸發(fā)源控制電壓輸出端(28)通過屏蔽線分別和第一蒸發(fā)源(35)、第二蒸發(fā)源(24)相連；所述的鎖相放大器(12)的RS232串口(34)、晶控儀(26)的RS232串口(33)分別與所述的計算機(30)的第一串口(29)、第二串口(32)相連，該計算機(30)的并口(31)通過屏蔽線經(jīng)擋板開關(guān)控制電路(20)與第一蒸發(fā)源擋板控制器(25)和第二蒸發(fā)源擋板控制器(27)相連；所述的控制程序包括參數(shù)設(shè)定模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。
專利摘要一種計算機控制鍍膜裝置，包括由光源發(fā)射系統(tǒng)、監(jiān)控片、信號接收系統(tǒng)和鎖相放大器四部分組成的光學(xué)膜厚監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于還有帶有控制程序的計算機、晶控儀、擋板開關(guān)控制電路；所述的控制程序部分包括參數(shù)設(shè)定模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。本實用新型消除了由于人為因素導(dǎo)致的穩(wěn)定性、重復(fù)性問題；采用光學(xué)監(jiān)控和晶振監(jiān)控結(jié)合的方法，既可以鍍膜規(guī)整膜系，又可以鍍制非規(guī)整膜系。
文檔編號C23C14/24GK2823273SQ20052004228
公開日2006年10月4日 申請日期2005年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月8日
發(fā)明者朱美萍, 易葵, 郭世海, 賀洪波, 邵建達, 范瑞瑛, 范正修, 齊紅基 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所