[发明专利]一种多轴运动加热区域可调的红外激光加热样品台

说明书

本发明涉及一种多轴运动加热区域可调的红外激光加热样品台，包括真空腔体，真空腔体的一侧设置激光光纤，真空腔体与激光光纤之间设置三维线性位移台，三维线性位移台的内侧延伸至真空腔体内，三维线性位移台的内侧端设置旋转运动模块，旋转运动模块上设置样品支撑部，所述的样品支撑部供样品放置，三维线性位移台上位于激光光纤与样品支撑部之间设置透镜，所述的激光光纤相对透镜间距可调，三维线性位移台位于激光光纤旁侧设置红外测温仪，所述的红外测温仪的前端指向样品支撑部。

技术领域

本发明涉及真空设备，属于真空设备系统中基片加热技术领域，尤其涉及一种多轴运动加热区域可调的红外激光加热样品台。

背景技术

真空中的基片加热是许多真空设备的技术核心和设备性能的关键指标，典型的应用是真空镀膜时基片的加热。真空镀膜系统如脉冲激光沉积、磁控溅射、分子束外延等都需要对基片进行加热，以得到高质量的薄膜。基片有大有小，材料也有很多样，真空气氛也有多样性，有氧化氛围的也有还原氛围的。有的基片加热只适合于惰性气氛，有的只适合于还原或氧化气氛。此外，有些情景下，还要求加热的基片在加热的时候做自转。例如，磁控溅射过程中的样品就需要在制备的时候自转以保证薄膜的均匀性；如果进一步要用反射式高能电子反射计来原位监控薄膜的生长过程，还需要能够倾斜样品。这对加热器的要求就更苛刻。因为同时加热和具有运动自由度在设计上具有很大难度，急需一种多轴运动加热区域可调的红外激光加热样品台。

基于以上交代的技术背景，进一步的说明，传统的电阻加热或辐射(式)加热都需要在真空腔体里装有有电流驱动的加热体，比如钨丝、铂丝或SiC加热器。这样对气氛有一定的要求，同时还要电流馈通到腔体内部。灯丝容易出现加热断裂等问题，需要定期更换。另一个缺点是加热区域固定，不能灵活变化。即电阻加热由于有电极接触，不易在加热的同时自转或做其它运动。虽然辐射式加热可以让受热体机械分离并因此可以在加热的同时自转，但辐射式加热样品不仅加热温度有限，加热氛围也有限制，在灯丝损坏时也难修理。

红外非接触式加热则兼容各类气氛，没有真空馈通，都在腔体外侧，容易调节和维护，因此优势也明显，受到越来越多的关注。当然，红外加热也有局限性。红外激光非接触式加热一般都需要从腔体外把红外激光通过视窗引入到真空腔体。一般光路是固定的，所以红外光一般是固定加热一个地方，这对样品的动运有很大的限制。而很多时候需要样品台进行二维转动以及三维移动(多轴运动)，这会导致样品偏离了红外加热的光路线路。同时为了针对不同样品需要加热区域大小可调的特点，需满足红热对光路的要求。所以急需一种可以在样品进行多维运动时仍能保热激光加热的样品台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于红外激光加热的多自由度、是一种可以用红外激光进行加热同时具有多运动自由度的样品台，是一种多轴运动加热区域可调的红外激光加热样品台。其能够满足真空设备中核心的加热模块加热区域可调、可运动以及可兼容各类气氛的要求并达到高温需求。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种多轴运动加热区域可调的红外激光加热样品台，包括真空腔体，真空腔体的一侧设置激光光纤，真空腔体与激光光纤之间设置三维线性位移台，三维线性位移台的内侧延伸至真空腔体内，三维线性位移台的内侧端设置旋转运动模块，旋转运动模块上设置样品支撑部，所述的样品支撑部供样品放置，三维线性位移台上位于激光光纤与样品支撑部之间设置透镜，所述的激光光纤相对透镜间距可调，三维线性位移台位于激光光纤旁侧设置红外测温仪，所述的红外测温仪的前端指向样品支撑部。

进一步的，所述的三维线性位移台包括支撑平台，支撑平台外侧设置有外光路筒，所述的透镜设置于外光路筒的外端，所述的激光光纤设置于外光路筒的外侧的延长线上，支撑平台上设置向位移驱动机构、向位移驱动机构上设置向位移驱动机构，向位移驱动机构上立置有向位移驱动机构。

再进一步的，所述的激光光纤的红外激光入口端位于红外测温仪的侧方，红外激光入口端上设置激光光路调节器。