[实用新型]基于计算机的电子束蒸发速率自动控制设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学镀膜，特别是一种用于电子束蒸发镀膜机的基于计算机的电子束蒸发速率自动控制设备。

背景技术

由于现代镀膜的需要，许多仪表和设备都朝着智能化方向发展。通过计算机程序精确控制镀膜过程中镀膜设备的运转和镀膜参数的改变，成为镀膜生产的迫切需要。电子束蒸发在整个光学镀膜过程中，是个很重要的环节，它能否在整个镀膜过程中提供稳定的蒸发速率，将直接影响镀膜产品的光谱指标和成品率。电子束蒸发镀膜的过程是高能量的电子束入射在靶材表面上轰击加热，使靶材气化蒸发后凝结在基板表面成膜。膜料的蒸发速率与电子枪的加热功率成正比。在高压不能随意变动的情况下，电子枪功率与一定时间内打入靶材的电子数成正比，而调节灯丝两端电压则可控制灯丝发射电子的速率，故调节灯丝端电压可实现对蒸发速率的实时调节。传统的电子枪功率调节是通过机械电位器，如手动旋转式电阻器来实现对灯丝端电压调节的，手动调节存在反应慢、调节完全凭个人经验，而且调节精度差，无法满足快速准确、稳定调节的要求。

发明内容

本实用新型的目的是要克服上述现有技术的不足，提供一种用于光学镀膜机的基于计算机的电子束蒸发速率自动控制设备，它能够以设定的速率要求对镀膜过程中的蒸发速率进行稳定控制，该设备在速度、精度和可靠性上大大提高，智能化程度也大大提高。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种用于电子束蒸发镀膜机的电子束蒸发速率的自动控制设备，其特点是该设备包括：

蒸发速率探测器，该蒸发速率探测器的晶振探头置于电子束蒸发镀膜机的真空室内，以探测电子束蒸发速率；

数据采集卡；

电子枪灯丝电压调节机构，由所述的数据采集卡的数模转换器、晶闸管智能调压模块和电子枪灯丝变压器构成，该数模转换器的输出端接所述的晶闸管智能调压模块的控制端，该晶闸管智能调压模块输入端接220V交流电，其输出端接在所述的电子枪灯丝变压器的原边，该电子枪灯丝变压器的副边接所述的电子枪灯丝的两端；

开关量输入输出机构，包括所述的数据采集卡的数字输入口和数字输出口，该数字输入口接收外界的高低电平输入，该数字输出口通过挡板控制模块与真空室内的挡板相连；

具有控制程序的计算机，所述的数据采集卡接该计算机，所述的蒸发速率探测器接计算机的串口。

在镀膜机内，每一把电子枪各对应一个所述的电子枪灯丝电压调节机构；每一块相应的挡板各对应一个数字输出口及相应的挡板控制模块。

所述的数模转换器、数字输入口和数字输出口是集成在所述的数据采集卡上的三个独立的功能部件，该数据采集卡与所述的控制程序的计算机相连。

利用上述电子束蒸发速率自动控制设备进行电子束蒸发速率自动控制的方法，包括下列步骤：

①启动镀膜机和程序控制的计算机并初始化，在所述的程序控制的计算机的输入窗口设定要镀制的膜系及每一层膜的目标速率、膜厚和对应的电子枪；程序从膜系的第一层膜开始载入各层膜的控制参数，并由此选择控制对应的电子枪和挡板；

②蒸发速率探测器通过置于镀膜机真空室内的晶振探头测得即时蒸发速率并计算膜厚，通过串口将即时蒸发速率和膜厚传给程序控制的计算机并显示，在默认的情况下计算机程序进入开环工作，在开环的情况下由程序界面的手动输入来控制输出量，即控制电子枪灯丝的端电压，在开环的情况下可进行膜料的预融和预沉积，所述的数字输出口处于低电平，挡板关闭；

③当操作人员判断可以打开挡板正式镀膜时，操作人员通过给数字输入口输入一个高低电平的切换量，由数字输出口输出高电平驱动挡板控制模块去打开挡板开始镀膜，所述的程序控制的计算机进入闭环自动反馈控制；

④所述的程序控制的计算机从蒸发速率探测器获得即时蒸发速率，并和用户设定的目标蒸发速率相比较得误差信号，该误差信号经PID算法计算得控制信号，该控制信号经所述的数模转换器转变成模拟控制信号，所述的晶闸管智能调压模块的控制端接收该模拟控制信号并根据该模拟控制信号调节输出交流电压的大小，该交流电压接在灯丝变压器的原边，实现对接在灯丝变压器副边的电子枪灯丝两端的电压调节，从而控制蒸发速率；

⑤如果该层膜厚度已到，则退出闭环切换到开环状态，计算机通过数字输出口输出低电平驱动挡板控制模块去关闭挡板，并将控制信号降为0并输出；

⑥同时判断膜系是否镀完，如果是则退出循环终止程序，否则程序载入下一层膜的控制参数，重复上述步骤②、③、④、⑤，直至膜系镀完。