行星周轉鍍膜裝置設計
針對現有的蒸鍍圓柱形腔體杜瓦鍍膜工藝存在工藝繁瑣、膜層不均勻等問(wèn)題，設計了行星周轉鍍膜裝置。該轉臺針對鍍膜機內特殊環(huán)境特點(diǎn)，采用摩擦行星輪組設計，優(yōu)選材料，優(yōu)化結構，對標準件進(jìn)行特殊處理，最終實(shí)現行星周轉鍍膜裝置的無(wú)污染、重量輕、負載小、運轉穩定、方便清潔、易于調整等要求。 真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)認為該行星周轉鍍膜裝置的使用，使圓柱形腔杜瓦在公轉時(shí)實(shí)現自傳，實(shí)現圓柱形腔杜瓦的一次蒸鍍，克服原有的三次平面蒸鍍帶來(lái)的問(wèn)題。試驗結果表明：杜瓦鍍金引線(xiàn)膜層在粘附性、均勻性等關(guān)鍵指標上均優(yōu)于原蒸鍍方式，在實(shí)現產(chǎn)品質(zhì)量提高的同時(shí)，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。
杜瓦引線(xiàn)是探測器信號往外傳輸的主要通道。隨著(zhù)探測技術(shù)的發(fā)展，探測器逐步由單元向多元及焦平面方向發(fā)展，探測器的每一探測元至少需要一根信號引出線(xiàn)，故引線(xiàn)數目隨著(zhù)探測器元數的增加而增加。在焦平面器件中，以多路傳輸為基礎的硅讀出電路可使所需的杜瓦瓶引線(xiàn)數目大為減少，但也需要十幾根。傳統的埋入式引線(xiàn)，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足這么多引線(xiàn)的制作，引線(xiàn)制作成為制約探測器發(fā)展一個(gè)主要因素。創(chuàng )造性利用薄膜引線(xiàn)技術(shù)解決這一瓶頸問(wèn)題，薄膜式引線(xiàn)特有的優(yōu)越性：在玻璃杜瓦上蒸鍍上一層金屬層，激光刻蝕形成引線(xiàn)，見(jiàn)圖1�？梢跃_控制引線(xiàn)寬度及間距，大幅度提高電極數目，有很強的擴展性，被用于探測器引線(xiàn)的制備中。
薄膜式引線(xiàn)制備采用蒸鍍的方法，制備金膜層做引線(xiàn)介質(zhì)。金與基地材質(zhì)粘附性不好，首先蒸鍍與杜瓦基底材質(zhì)粘附性好的金屬，然后蒸鍍金，蒸鍍雙層膜。玻璃杜瓦由于其玻璃材質(zhì)、圓柱形腔體結構、一端封閉、尺寸比較小，普通的蒸鍍方法，存在許多問(wèn)題：需人工翻面，多次蒸鍍，膜層均勻性差，兩層膜厚差別大造成交界面沒(méi)有過(guò)渡金屬層，多次打開(kāi)鍍膜機腔室易引進(jìn)污染，效率低，成品率低，可靠性差。
圖1 薄膜式引線(xiàn) 圖2 鍍膜機的原理圖和結構圖
解決這些根本問(wèn)題，必須實(shí)現圓柱形腔體的一次蒸鍍，將杜瓦水平裝夾在鍍膜機工作室內，使其在蒸鍍過(guò)程中圍繞公共軸線(xiàn)公轉的同時(shí)，繞自身軸線(xiàn)自傳，設計一套按一定轉速比例( 公轉、自轉) 實(shí)現該運動(dòng)的行星周轉鍍膜裝置是其唯一途徑。由于杜瓦基體結構、特殊的工藝參數、真空環(huán)境使用等特殊性，在成本、生產(chǎn)效率、貴重金屬損耗等方面苛刻的要求，設計受多方面因素制約，存在一定難度。
1、行星周轉鍍膜裝置的設計方案
1.1、設計原理
根據鍍膜機的結構和運動(dòng)要求，利用鍍膜機上部的原有回轉盤(pán)垂直方向的轉動(dòng)形成太陽(yáng)輪系，帶動(dòng)行星周轉軸組件與一個(gè)定盤(pán)接觸，形成行星軸組件沿垂直腔體內軸線(xiàn)公轉的同時(shí)，沿自身水平的回轉軸方向自轉，從而使行星軸組件前端裝夾的圓柱形腔體杜瓦瓶零件形成繞鍍膜機中心垂直方向的公轉，沿自身行星軸組件回轉的軸方向，在水平面內自轉，結構示意圖如圖3 所示。
圖3 行星周轉鍍膜裝置設計原理圖
1.2、設計方案
選用定周轉回轉的行星輪系機構方案，利用公轉驅動(dòng)，行星周轉鍍膜裝置傳動(dòng)的方式主要有以下兩種方案：摩擦輪盤(pán)傳動(dòng)，圓錐齒輪盤(pán)傳動(dòng)。它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)如下:
(1) 摩擦輪盤(pán)式
優(yōu)點(diǎn)：結構簡(jiǎn)單，易制作，易調整，易改變傳動(dòng)比，表面積小，傳遞動(dòng)力小。
缺點(diǎn)：接觸面有滑動(dòng)，傳動(dòng)比不準確。
(2) 圓錐齒輪盤(pán)傳動(dòng)
優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比穩定，可靠，圓周速度和功率范圍廣，壽命長(cháng)。
缺點(diǎn)：要求制作加工精度高，安裝精度高，成本高，不容易改變傳動(dòng)比，表面積大，多個(gè)行星軸組不容易安裝調整。
在鍍膜腔體內工況條件下，軸承長(cháng)期運轉存在較高的故障概率，設計中必須考慮如下情況：一個(gè)行星組件卡死，不應影響其它的行星組件運行，不能使電機過(guò)載造成蒸鍍過(guò)程中斷，造成批次報廢。摩擦輪傳動(dòng)具有較強的可靠性?xún)?yōu)勢。同時(shí)摩擦輪傳動(dòng)與圓錐齒輪盤(pán)傳動(dòng)相比還具有：摩擦阻力小，易裝調拆卸，易于清潔，表面積小等優(yōu)勢。經(jīng)比較，選定摩擦輪盤(pán)傳動(dòng)為傳動(dòng)方式的行星輪系機構方案。
1.3、設計思路
根據機構總體設計方案，考慮到由繁到簡(jiǎn)，由關(guān)鍵到輔助的設計思路，如圖4 所示，進(jìn)行反復的工藝參數和尺寸校核、設計。
圖4 行星周轉鍍膜裝置的設計思路圖
4、結論
針對目前圓柱形腔體玻璃杜瓦鍍金引線(xiàn)制備中的難題，設計了行星周轉鍍膜裝置。該轉臺采用摩擦行星輪組，優(yōu)選材料，優(yōu)化結構，對標準件合理選用，進(jìn)行特殊處理，最終實(shí)現行星周轉鍍膜裝置的結構精巧，無(wú)污染、重量輕、負載小、運轉平穩、方便清潔、易于調整，滿(mǎn)足了鍍膜機真空室內的環(huán)境要求特點(diǎn)，實(shí)現了小直徑圓柱形腔體的一次蒸鍍。經(jīng)試驗驗證，用該行星周轉鍍膜裝置加工的產(chǎn)品其膜層質(zhì)量在粘附性、均勻性等關(guān)鍵指標上均優(yōu)于原蒸鍍方式，在實(shí)現產(chǎn)品質(zhì)量提高的同時(shí)，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。并為今后發(fā)展的大陣列多引線(xiàn)焦平面器件的研制提供技術(shù)儲備。
