本發(fā)明涉及一種磁控濺射陰極，特別涉及一種超導強場磁控濺射陰極的絕緣絕熱和密封結構。

背景技術：

磁控濺射廣泛應用于材料鍍膜領域，為了探索最優(yōu)鍍膜工藝，在過去30年里，開發(fā)了各種各樣的磁控濺射裝置。強磁場磁控濺射裝置在高質量透明導電薄膜和亞微米級集成電路的制造工藝中相比常規(guī)磁控濺射裝置具有明顯的優(yōu)勢。

Ishibashi于1990年首先研究了永磁強磁場磁控濺射裝置，該裝置可以在較低的陰極電壓下放電，從而得到低電阻率氧化銦錫(ITO)薄膜。強磁場下薄膜電阻率降低的原因被認為是強磁場可以抑制負離子對沉積薄膜的高能轟擊。2003年，日本名古屋大學的Mizutani首先提出了利用超導塊材激磁的強磁場磁控濺射裝置，在低氣壓、高電壓和長靶基板間距的情況下，實現(xiàn)了磁控放電。2004年，Hazama用超導塊激磁的磁控濺射設備研究了200nm級別的Cu薄膜制備工藝，發(fā)現(xiàn)在低的氣壓、長的靶基間距等離子體熱輻射對基片的影響很小，有利于制備高質量的薄膜。2007年，Yamaguchi用超導塊激的磁控濺射裝置制備了反射率達70％的光學鏡片。2008年，Ikuta采用超導磁控濺射裝置在無基板加熱的情況下制備了Ga摻雜ZnO透明電極薄膜，薄膜電阻率為4.7×10^-4Ωcm，接近了可實際應用的電阻率水平。2009年，中國專利200910093159.1公開了一種基于圓形及跑道形超導線圈激磁的強磁場平面磁控濺射裝置，2014年，中國專利201410766299.1公開了超導強磁場磁控濺射陰極的低溫冷卻系統(tǒng)。上述專利提出了超導強場磁控濺射陰極的總體設計和低溫冷卻系統(tǒng)，盡管如此，由于超導磁控濺射陰極的特殊性，其低溫絕緣、絕熱和低溫下的密封問題，相對常規(guī)永磁和電磁式的磁控濺射陰極更為復雜。由于低溫杜瓦直接連接陰極電源，其電壓通常為負幾百到負上千伏，但陰極托架需要接地，其電壓為零，超導磁體需要接磁體電源，其電壓為0-10V，超導磁體、電流引線與低溫杜瓦之間需要進行低溫電氣絕緣和密封，同時低溫杜瓦與陰極托架之間也需進行低溫絕緣和密封，同時實現(xiàn)低溫絕緣和低溫密封是一個非常復雜的問題。另外，由于低溫杜瓦溫度很低，而陰極托架安裝在真空腔上，其溫度為室溫，為了減小漏熱損耗，也需要解決低溫杜瓦和陰極托架的絕熱問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決超導強場磁控濺射陰極的超導磁體、低溫杜瓦和陰極托架之間的絕緣、絕熱和密封問題，提出了一種超導磁控濺射陰極的絕緣、絕熱和密封結構。本發(fā)明可以用于圓形平面和矩形平面的超導強磁場磁控濺射裝置。

本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種超導強場磁控濺射陰極的絕緣絕熱和密封結構，由超導線圈、內(nèi)磁軛、外磁軛、底磁軛、玻璃鋼墊片、杜瓦端蓋、杜瓦底座、通電導體、玻璃鋼套管、大四氟墊圈、不銹鋼墊圈、小四氟墊圈、陰極托架構成。外磁軛位于內(nèi)磁軛的外部，底磁軛位于內(nèi)外磁軛的底部，超導線圈安裝在內(nèi)磁軛、外磁軛和底磁軛之間；杜瓦底座位于杜瓦端蓋的下方，超導線圈、內(nèi)磁軛、外磁軛和底磁軛安裝在杜瓦端蓋和杜瓦底座包圍的空間中；大四氟墊圈位于杜瓦底座的下方，不銹鋼墊圈位于大四氟墊圈的下方，小四氟墊圈安裝在不銹鋼墊圈的下方，陰極托架安裝在不銹鋼墊圈的下方、小四氟墊圈的外部，用于支撐磁控濺射陰極。

由于杜瓦端蓋為負的高電位，超導線圈為低電位，因此超導線圈與杜瓦端蓋之間、以及超導線圈和底磁軛之間分別采用玻璃鋼墊片支撐和絕緣，通電導體由杜瓦底座引出，玻璃鋼套管套裝在通電導體外部，通電導體與杜瓦底座之間采用玻璃鋼套管進行絕緣。杜瓦底座采用真空夾層結構或填充發(fā)泡材料的結構以降低熱損耗，以便于采用常溫密封結構進行真空密封。由于杜瓦底座為負的高電位，不銹鋼墊圈為零電位，將大四氟墊圈安裝于杜瓦底座和不銹鋼墊圈之間，大四氟墊圈上下兩面開有密封槽，配合密封圈進行密封和絕緣，大四氟墊圈、不銹鋼墊圈、小四氟墊圈層層疊放，并開有螺孔，大四氟墊圈、不銹鋼墊圈、小四氟墊圈和杜瓦底座之間采用玻璃鋼螺栓或帶玻璃鋼絕緣套管的金屬螺栓進行緊固。由于不銹鋼墊圈與陰極托架同電位，不銹鋼墊圈和陰極托架之間采用密封圈進行密封和普通金屬螺栓緊固。

本發(fā)明設計的超導強場磁控濺射陰極的絕緣絕熱和密封結構，可以有效解決超導磁體、低溫杜瓦和陰極托架之間的低溫絕緣、絕熱和低溫下的密封問題，為解決超導強場磁控濺射陰極與真空腔體的裝配提供了關鍵技術支撐。

附圖說明

圖1為超導強場磁控濺射陰極的示意圖；

圖2為超導強場磁控濺射陰極與陰極托架之間的連接結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明作進一步說明。

圖1為本發(fā)明超導強場磁控濺射陰極示意圖。如圖1所示，超導強場磁控濺射陰極由超導線圈1、內(nèi)磁軛2、外磁軛3、底磁軛4、第一玻璃鋼墊片5，第二玻璃鋼墊片6、杜瓦端蓋7、杜瓦底座8、通電導體9、玻璃鋼套管10、大四氟墊圈11、不銹鋼墊圈12、小四氟墊圈13和陰極托架14構成。外磁軛3位于內(nèi)磁軛2的外部，底磁軛4位于內(nèi)磁軛2和外磁軛3的底部，超導線圈1安裝在內(nèi)磁軛2、外磁軛3和底磁軛4之間；所述的超導線圈1、內(nèi)磁軛2、外磁軛3和底磁軛4安裝在杜瓦端蓋7和杜瓦底座8包圍的空間中。

圖2為超導強場磁控濺射陰極與陰極托架之間的連接結構示意圖。如圖2所示，大四氟墊圈11位于杜瓦底座8的下方，不銹鋼墊圈12位于大四氟墊圈11的下方，小四氟墊圈13安裝在不銹鋼墊圈12的下方，陰極托架14安裝在不銹鋼墊圈12的下方、小四氟墊圈13的外部，用于支撐磁控濺射陰極。

由于杜瓦端蓋7為負的高電位，超導線圈1為低電位，因此超導線圈1與杜瓦端蓋7之間采用第一玻璃鋼墊片5支撐和絕緣，超導線圈1和底磁軛4之間采用第二玻璃鋼墊片6支撐和絕緣。通電導體9由杜瓦底座8引出，玻璃鋼套管10套裝在通電導體9的外部，通電導體9與杜瓦底座8之間采用玻璃鋼套管10進行絕緣。杜瓦底座8采用真空夾層結構或填充發(fā)泡材料的結構以降低熱損耗，以便采用常溫密封結構進行真空密封。由于杜瓦底座8為負的高電位，不銹鋼墊圈12為零電位，將大四氟墊圈11安裝在杜瓦底座8和不銹鋼墊圈12之間，大四氟墊圈11上下兩面開有密封槽，配合密封圈進行密封和絕緣。大四氟墊圈11、不銹鋼墊圈12、小四氟墊圈13層層疊放，并開有螺孔，大四氟墊圈11、不銹鋼墊圈12、小四氟墊圈13和杜瓦底座8之間采用玻璃鋼螺栓或帶玻璃鋼絕緣套管的金屬螺栓進行緊固。由于不銹鋼墊圈12與陰極托架14同電位，不銹鋼墊圈12和陰極托架14之間采用密封圈進行密封以及采用普通金屬螺栓緊固。

本發(fā)明超導強場磁控濺射陰極的絕緣絕熱和密封結構適合于圓形平面磁控濺射陰極和矩形平面磁控濺射陰極。