[發明專利]一種旋轉蒸鍍與磁控濺射復合型制靶裝置

在審

• 申請號: 202211383530.X
• 申請日: 2022-11-07
• 公開（公告）號: CN115725939A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 李云居
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: C23C14/24
• 分類號: C23C14/24;C23C14/35
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

本發明涉及一種旋轉蒸鍍與磁控濺射復合型制靶裝置，所述裝置包括真空靶室、旋轉靶盤、磁控濺射源、蒸鍍坩堝以及蒸鍍電極，在真空靶室中，蒸鍍坩堝與旋轉靶盤間隔一定距離，蒸鍍坩堝設置于蒸鍍電極之間，蒸鍍電極與真空靶室絕緣密封，穿過真空靶室與真空靶室外的蒸鍍電源相連，磁控濺射源設置于旋轉靶盤另一側，磁控濺射源與真空靶室絕緣密封，穿過真空靶室與真空靶室外的濺射電源相連，真空靶室預留氬氣充氣孔以向真空靶室充入高純氬氣進行保護，在真空靶室蓋板上設置手套箱，以在制靶完成后在氬氣氛圍中對反應靶進行封裝。采用本發明中公開的裝置，集成蒸鍍和磁控濺射技術,將反應靶中氧雜質含量盡可能降至最低，為高精度實驗測量奠定可靠基礎。

技術領域

本發明屬于制靶領域，具體涉及一種旋轉蒸鍍與磁控濺射復合型制靶裝置。

背景技術

對極低反應截面進行直接測量是核天體物理研究的前沿，對極低反應截面進行直接測量不僅需要更低的本底、更強的束流，還需要更可靠的反應靶，這就意味著制靶工藝也需要進一步提高。

大多金屬表面都容易形成氧化層，同時反應靶在束流的轟擊下容易被濺射造成反應靶厚度的損失，這些因素都直接影響最終的極低反應截面實驗測量結果。另外通過不斷實驗發現，在反應靶表面覆蓋一層鉻或鈦可有效提高反應靶的抗濺射能力(Chin.Phys.C45(2021)084108)，提高反應靶使用壽命的同時保證測量結果的可靠性。

鉻或鈦可以通過磁控濺射技術封蓋在反應靶表面，但大多反應有效成份卻不能通過磁控濺射技術來制作，以某一核天體物理實驗第一階段的²⁵Mg(p,γ)²⁶Al實驗為例，²⁵Mg為同位素材料，不可能用來制作磁控濺射的靶源，自然就無法通過磁控濺射的方法制備²⁵Mg同位素靶，只能通過蒸鍍的方法來制備，制備完成后再通過磁控濺射覆蓋一層抗濺射的鉻。

蒸鍍或磁控濺射均為成熟的商用鍍膜技術，但是目前還沒有將蒸鍍和磁控濺射集成為一體的鍍膜設備，這就意味著²⁵Mg靶在蒸鍍完成后必須暴露在大氣中然后再完成封鉻的步驟。鎂是比較活潑的金屬元素，在大氣中容易被氧化，而且不會形成致密氧化層，這就導致這樣制成的²⁵Mg靶中氧的含量及分布完全不確定，那么這樣的反應靶將直接影響最終的實驗測量結果。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種旋轉蒸鍍與磁控濺射復合型制靶裝置，將蒸鍍和磁控濺射結合為一體,將反應靶中氧雜質含量盡可能降至最低，從而為高精度實驗測量奠定可靠基礎。

為達到以上目的，本發明采用的技術方案是：一種旋轉蒸鍍與磁控濺射復合型制靶裝置，所述裝置包括真空靶室、旋轉靶盤、磁控濺射源、蒸鍍坩堝以及蒸鍍電極，所述旋轉靶盤、所述磁控濺射源、所述蒸鍍坩堝以及所述蒸鍍電極均設置于所述真空靶室中，所述蒸鍍坩堝與所述旋轉靶盤間隔一定距離，所述蒸鍍坩堝設置于所述蒸鍍電極之間，所述蒸鍍電極與所述真空靶室絕緣密封，穿過所述真空靶室與所述真空靶室外的蒸鍍電源相連，給所述蒸鍍電極供電加熱所述蒸鍍電極間的蒸鍍坩堝以進行蒸鍍制靶，所述磁控濺射源設置于所述旋轉靶盤一側，所述磁控濺射源與所述真空靶室絕緣密封，穿過所述真空靶室與所述真空靶室外的濺射電源相連，所述真空靶室預留氬氣充氣孔以向所述真空靶室充入高純氬氣進行保護，在真空靶室蓋板上設置手套箱，以在制靶完成后在氬氣氛圍中對反應靶進行封裝。

進一步，所述裝置還包括步進電機、磁流體密封部件、旋轉軸、靶架、磁控濺射源蓋板，所述步進電機設置于所述真空靶室外側，所述旋轉軸、所述靶架、所述磁控濺射源蓋板均設置于所述真空靶室內側，所述旋轉靶盤設置于所述靶架上，所述旋轉軸的兩端分別連接所述步進電機與所述靶架，所述步進電機與所述真空靶室之間通過所述磁流體密封部件進行旋轉密封。

進一步，所述步進電機帶動所述旋轉軸以控制所述靶架的位置并進行旋轉。

進一步，進行蒸鍍制靶時控制所述磁控濺射源蓋板封上所述磁控濺射源。