專利名稱：計(jì)算機(jī)控制鍍膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍍膜，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(jì)算機(jī)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(zhǔn)確控制薄膜的厚度就成為制備光學(xué)薄膜的關(guān)鍵。圖1給出了本發(fā)明人發(fā)明的由人工監(jiān)控的光學(xué)膜厚監(jiān)控系統(tǒng)(申請(qǐng)?zhí)?00510024987.1，申請(qǐng)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(hào)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(huì)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(zhǔn)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(hào)光，鍍膜過程中薄膜的光學(xué)厚度信息將表現(xiàn)為信號(hào)光的強(qiáng)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(shí)，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(shí)，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(hào)作為參考信號(hào)。經(jīng)過監(jiān)控片14后的光經(jīng)半透半反鏡9后經(jīng)會(huì)聚鏡8會(huì)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(hào)作為鎖相放大器12的信號(hào)輸入。用光電倍增管10輸出的信號(hào)作為鎖相放大器12的信號(hào)輸入，用光開關(guān)6輸出的參考信號(hào)作為鎖相放大器12的參考輸入，用光電池6獲得光源強(qiáng)度的變化信號(hào)作為鎖相放大器12的輔助輸入。鎖相放大器12將輸入信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，將攜帶膜厚信息的信號(hào)顯示在前面板上。該系統(tǒng)由人工監(jiān)控，由于人為的隨機(jī)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(jìn)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
本發(fā)明要解決的技術(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(jì)算機(jī)控制鍍膜裝置。
本發(fā)明的解決方案如下一種計(jì)算機(jī)控制鍍膜裝置，包括由光源發(fā)射系統(tǒng)、監(jiān)控片、信號(hào)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(jì)算機(jī)、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(qiáng)度的信號(hào)和從光電倍增管獲得的膜厚的信號(hào)進(jìn)行除法處理，這樣消除了光源不穩(wěn)對(duì)信號(hào)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(zhǔn)的RS232接口和計(jì)算機(jī)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(shí)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(jì)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(zhǔn)的RS232接口，和計(jì)算機(jī)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。
本發(fā)明的技術(shù)效果①本發(fā)明同時(shí)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本發(fā)明實(shí)時(shí)采集鍍膜時(shí)的透過率、膜層厚度、膜料沉積速率并保存，便于計(jì)算機(jī)對(duì)薄膜的各種特性進(jìn)行分析。
③本發(fā)明通過計(jì)算機(jī)控制整個(gè)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本發(fā)明采用的鎖相放大器和晶控儀都具有標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口，可直接和計(jì)算機(jī)通訊，不需要再配數(shù)據(jù)采集卡。
⑤本發(fā)明采用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(jì)，可擴(kuò)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2為本發(fā)明計(jì)算機(jī)控制鍍膜裝置結(jié)構(gòu)示意3為本發(fā)明控制程序的主界面4為本發(fā)明主程序流程5為本發(fā)明參數(shù)設(shè)定模塊流程6為本發(fā)明擋板開關(guān)控制電路(20)的電路圖具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
先請(qǐng)參閱圖2，圖2為本發(fā)明計(jì)算機(jī)控制鍍膜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見，本發(fā)明計(jì)算機(jī)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(hào)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)30的第一串口29、第二串口32相連，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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為本發(fā)明應(yīng)用程序主界面，圖4為本發(fā)明主程序流程圖，工作時(shí)先進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，點(diǎn)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(duì)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，直至膜系鍍制完畢后退出控制程序。
點(diǎn)擊應(yīng)用程序主界面上的‘參數(shù)設(shè)定’進(jìn)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(zhǔn)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(jì)算機(jī)開始采集鎖相放大器12輸出的電壓值，當(dāng)采集到300個(gè)數(shù)據(jù)后自動(dòng)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(jì)算總的鍍膜層數(shù)k及每層膜停止時(shí)的理論透過率值，然后返回主界面。
點(diǎn)擊應(yīng)用程序主界面上的‘執(zhí)行’后，計(jì)算機(jī)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(hào)，并開始數(shù)據(jù)的采集與處理，將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)和理論計(jì)算值進(jìn)行比較，當(dāng)這兩者相等時(shí)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(hào)，同時(shí)發(fā)出打開第二蒸發(fā)源擋板信號(hào)，開始下一膜層的鍍制。在鍍膜過程中，晶控儀26實(shí)時(shí)采集膜料的沉積速率，并根據(jù)采集的沉積速率實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)并口31的第2針、第3針相連。當(dāng)計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)置發(fā)出打開第一蒸發(fā)源擋板23的信號(hào)時(shí)，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(shí)關(guān)閉第二蒸發(fā)源擋板36；當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)出打開第二蒸發(fā)源擋板36的信號(hào)時(shí)，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(shí)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(shí)，程序停止數(shù)據(jù)采集，并將所有采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)保存，退出控制程序，鍍膜結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算機(jī)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(hào)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(jì)算機(jī)(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)通過屏蔽線分別和左蒸發(fā)源(35)、右蒸發(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(jì)算機(jī)(30)的第一串口(29)、第二串口(32)相連，該計(jì)算機(jī)(30)的并口(31)通過屏蔽線經(jīng)擋板開關(guān)控制電路(20)與左蒸發(fā)源擋板控制器(25)和右蒸發(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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)控制鍍膜裝置，其特征在于所述的參數(shù)設(shè)定模塊用于設(shè)置采樣間隔、準(zhǔn)備鍍制的膜系、材料折射率、基底折射率、基底透過率、極值判斷時(shí)間、極值判斷速率限制值及控制波長，并根據(jù)設(shè)置參數(shù)計(jì)算總的鍍膜層數(shù)以及每層膜停止時(shí)的理論透過率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)控制鍍膜裝置，其特征在于擋板開關(guān)控制電路(20)由光電三極管、固態(tài)繼電器和蒸發(fā)源擋板控制器組成，所述的光電三極管起到隔離的作用。
全文摘要
一種計(jì)算機(jī)控制鍍膜裝置，包括由光源發(fā)射系統(tǒng)、監(jiān)控片、信號(hào)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(jì)算機(jī)、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。本發(fā)明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(hào)C23C14/54GK1696336SQ200510026448
公開日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2005年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月3日
發(fā)明者朱美萍, 易葵, 郭世海, 賀洪波, 邵建達(dá), 范瑞瑛, 范正修, 齊紅基 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所