本实用新型涉及一种磁控溅射镀膜设备，特别是涉及一种槽式镜面集热管磁控溅射镀膜设备，属于太阳能光热生产设备领域。
背景技术：
目前，聚光型太阳能集热器按照接收器的形状不同，主要分为槽式、塔式、碟式以及复合抛物面式几种类型，其中槽式聚光系统是目前国内外开发利用最多的一种集热器类型，主要是因为其具有安装方便，结构简单，安全且可靠性高等优点。太阳能槽式集热器在太阳能利用系统中占据主导地位，它为系统提供热源，其效率和投资成本会影响到整个集热系统的效率和经济性。
太阳能集热器作为太阳能热利用的主要元件，具有十分广泛的应用价值，但相比之下，太阳能槽式集热器比传统的太阳能集热器具有更高的热效率，尤其在热发电领域具有相当成熟的应用技术。
槽式集热器是一种利用的是光热转化方式，通过聚焦、反射和吸收等过程实现光能到热能的转化，使换热介质达到一定温度，以满足不同负载的需求的集热装置。槽式集热器属于中高温集热器的范畴，可以使换热工质得到比较高的温度，可被用到热发电、海水淡化处理、供暖工程、吸收式制冷等生活和生产领域。
由于太阳能广阔的应用前景，太阳能是目前槽式集热器的主要能量来源。太阳能槽式集热器在太阳能利用系统中占据主导地位，它为系统提供热源，其效率和投资成本会影响到整个集热系统的效率和经济性。槽式太阳能集热装置采用真空玻璃管结构，即内管采用镀有高吸收率选择性吸收涂层的金属管，管内走加热介质，在外面为玻璃管，玻璃管与金属管间抽真空以抑制对流和传导热损失。
其中槽式抛物面集热管是该系统的核心部件，而现有国内外以磁控溅射沉积太阳能选择性吸收涂层为主，槽式抛物面集热管的长度被镀膜机所限制，为了操作方便，2000mm左右的钢管镀膜方式选择立式镀膜，考虑到更换磁控溅射靶材、装卸钢管基材的便捷性，4000mm左右及以上的钢管镀膜方式选择卧式。
现有的连续镀膜生产线大都采用复杂的溅射设备环设于镀膜管的外围，利用星型转动的方式进行镀膜，这种生产线不仅繁琐笨重，而且由于靶材至镀膜表面距离远、磁场不均匀，还存在镀膜均匀度低下、沉积速率低下的问题。
也有少数镀膜生产线采用了内腔式的溅射设备，例如cn201510242400.8以及cn201711066320.7等专利，但这些设备只适合对特定型号的镀膜管进行特定成分的磁控镀膜，当目标镀膜的成分发生变化时，无法迅速切换，适应较差。
技术实现要素：
本实用新型提供一种内腔式磁控溅射镀膜室的装配式结构，是为了解决现有装置存在的上述技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种内腔式磁控溅射镀膜室的装配式结构，其特征在于：包括内部可供镀膜管通过的连续镀膜室，所述连续镀膜室由外至内分别设有固定套管、环形的磁铁与环形的靶材，其中：
所述固定套管的两端设有真空密封阀，并且设有贯通内外的抽气口与布气管；
所述靶材具有数个并且沿镀膜室的轴向拼接，相邻的靶材用绝缘条相互隔绝，数个靶材均连接有外部电源；
所述磁铁呈片状，在镀膜室的轴向上依次层叠，与各个靶材分别对应布置。
所述的内腔式磁控溅射镀膜室的装配式结构，其中：在连续镀膜室的一端连通有进管室，另一端连通有出管室，在进管室的外端以及在出管室的外端分别设有真空密封阀，使进管室、连续镀膜室以及出管室能够分别密封。
所述的内腔式磁控溅射镀膜室的装配式结构，其中：所述磁铁是永磁铁或电磁铁，其按照相同磁极方向镶嵌在固定套管内壁的凹槽位置。
所述的内腔式磁控溅射镀膜室的装配式结构，其中：相邻的靶材之间用挡板分隔开，挡板上开设有供镀膜管通过的穿孔。
所述的内腔式磁控溅射镀膜室的装配式结构，其中：所述真空密封阀是光阑可变阀。
与现有技术相比较，本实用新型具有的有益效果是：可根据需镀膜层的不同要求，设计不同长度的靶材及其组合，然后根据靶材的组成情况，装配于相应长度的固定套管内，而磁铁也可根据靶材长度层叠至相应长度位置，提高内腔式镀膜设备的适应性。
附图说明
图1是本实用新型提供的内腔式连续磁控溅射镀膜设备的整体结构示意图；
图2是内腔式连续磁控溅射镀膜设备的局部横剖图；
图2a是图2的圆圈部分局部放大图；
图3是内腔式连续磁控溅射镀膜设备的纵剖图；
图4-图8是镀膜管与支撑柱配合动作示意组图；
图9是光阑可变阀处于打开状态纵剖图；
图10是光阑可变阀处于打开状态纵剖图。
附图标记说明：101-镀膜管；102-进管室；103-连续镀膜室；104-出管室；105-抽气口；106-布气管；107-电源线；108-真空密封阀；201-固定套管；202-磁铁；203-靶材；204-挡板；205-绝缘密封圈；206-传动支架；207-配重装置；301-传动杆；401-电机；402-外支撑柱；403-内支撑柱。
具体实施方式
以下将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按真实比例绘制的。
如图1所示，本实用新型提供一种内腔式连续磁控溅射镀膜设备，包括中空腔室以及沿所述中空腔室的长度方向布置的传动结构，其中：
如图1、图2、图3所示，所述中空腔室由进管室102、连续镀膜室103以及出管室104依次连通组成，在进管室102的两端以及在出管室104的两端分别设有真空密封阀108，使进管室102、连续镀膜室103以及出管室104能够分别密封；在进管室102、连续镀膜室103以及出管室104上分别设有抽气口105，抽气口105处装配绝缘密封圈205，使进管室102、连续镀膜室103以及出管室104能够分别抽真空；所述连续镀膜室103由外至内分别设有固定套管201、环形的磁铁202与环形的靶材203，环形的磁铁202的中心位置以及环形的靶材203的中心位置均最好与传动结构所带动的镀膜管101的中心轴线相重合；其中：磁铁202可以是永磁铁或电磁铁，其按照相同磁极方向镶嵌在固定套管201的凹槽位置，靶材203装配在磁铁202的内侧位置，并通过电源线107连接至外部电源；在连续镀膜室103上设有贯通内外的布气管106，在布气管106的内端位置也设有绝缘密封圈205；
请再参阅图2所示，所述连续镀膜室103可分为不同靶材203的溅射区，不同的溅射区之间可用径向设置的挡板204隔开，挡板204能够防止溅射干扰，还能够维持气场稳定，防止气场扰动，其中，挡板204与镀膜管101之间的距离应不大于5mm，挡板204中心位置留有供传动结构以及传动结构所带动的镀膜管101通过的穿孔；每个溅射区可具有数个沿轴向拼接的靶材203，相邻的靶材203最好用绝缘条相互隔绝，以方便分别供应电源(电源功率与靶材长度基本为正比关系)；由于采用多个溅射区的结构以及拼接形式的靶材203结构，可以根据镀膜工艺，任意设定各工序、各位置靶材203的材质和长短，一般来说，靶材203的长度与镀膜管101需镀的膜层的沉积厚度成正比；
如图2所示，所述磁铁202呈环形片状，在连续镀膜室103的轴向上依次层叠，对应于不同长度的靶材203，能够轻易地形成适配；
在较佳的实施例中，所述连续镀膜室103长度为单个镀膜管101的长度的0.5-2倍(1000mm-10000mm)，优选的为1倍(2000-3000mm；4000-8000mm)；而所述磁铁202表面的磁感应强度优选为3000-5000高斯；所述镀膜管101的外表面与靶材203内表面的距离优选为50-250mm，更优选为80-100mm；而所述磁铁202内表面与靶材203外表面的距离为1-10mm，优选为1-3mm；此外，为了更好地阻隔溅射干扰和气场干扰，在同一溅射区内的相邻靶材203之间也可以设置所述挡板204；
如图1、图2、图2a、图3所示，所述传动结构包括由传动源(例如电机)带动旋转的传动杆301，所述传动杆301穿入所述中空腔室内，两端分别从所述进管室102以及出管室104中伸出，在传动杆301的外表面设有传动螺纹，并且在传动杆301上套设有与传动螺纹形成螺纹连接的传动支架206，每根镀膜管凭借数个(至少四个)传动支架206套置在传动杆301上，而且镀膜管101内下部置入有数个配重装置207，使镀膜管101无法自转；当传动杆301旋转动作时，传动支架206带动镀膜管101从传动杆301的一端穿入所述中空腔室，然后从传动杆301的另一端穿出所述中空腔室，并在穿过中空腔室的过程中完成磁控溅射镀膜。
为了支撑住所述传动杆301，并保证镀膜管101置入传动杆301上以及从传动杆301上取下的动作不会影响传动杆301的支撑与旋转，如图4-图8所示，传动杆301从进管室102以及出管室104伸出的一端分别设有间隔分布的内支撑柱403与外支撑柱402(内支撑柱与外支撑柱的顶部可呈u形或v形，能够防止传动杆偏移或掉落)，而且，传动杆301的两端各通过一个非圆形的凹口与一个电机401的非圆形传动轴插接，使传动杆由两个电机401一同带动旋转；镀膜管101置入传动杆301上、通过中空腔室以及从传动杆301上取下的过程如下：
(1)如图4所示，将进管室外侧的电机401拿开，并且将进管室102外侧的外支撑柱402拿开，将数个传动支架206间隔地套入进管室102外侧的传动杆301上，然后将带有配重装置207的镀膜管101穿套在所述数个传动支架206上；凭借出管室104外侧的电机401的旋转驱动传动杆301旋转，使镀膜管101前进；
(2)当镀膜管101的位置不影响进管室102外侧的外支撑柱402安装时，将进管室102外侧的外支撑柱402安装好，并将进管室102外侧的电机与传动杆301形成连接，凭借两个电机401的同步旋转驱动传动杆301旋转，使镀膜管101继续前进；
(3)如图5所示，将进管室102外侧的内支撑柱403拿开，使其不妨碍镀膜管101进入中空腔室内；
(4)如图6所示，镀膜管101进入中空腔室内，依次镀多层膜；
(5)如图7所示，将出管室104外侧的内支撑柱403拿开，使其不妨碍镀膜管101向中空腔室外移动；
(6)如图8所示，当镀膜管101的位置不影响出管室104外侧的内支撑柱403安装时，将出管室104外侧的内支撑柱403安装好，将出管室104外侧的外支撑柱402拿开，并将出管室104外侧的电机401拿开，凭借进管室102外侧的电机401的旋转驱动传动杆301旋转，使镀膜管继续前进，直至从传动杆301的端部取出(也将传动支架207取下)；
如此，即完成了一个镀膜管的磁控溅射镀膜工作，当然，上述实施例为了表述情况，图中仅画出了一个镀膜管，而实际上，镀膜管应该是一个接一个陆续置入传动杆上，以及陆续从传动杆上取下，其具体过程是上述单个镀膜管的加工过程的简单叠加，在此不予赘述。
另外，如果镀膜管的直径超过所述传动杆的直径一定程度，可使装配在传动支架上的镀膜管的重心低于传动杆的回转中心一定幅度，可使镀膜管凭借自身的重力保持不发生自转，则也可以不安装配重结构。
再请参阅图9、图10，本实用新型中使用的真空密封阀是一种类似于相机光圈结构的光阑可变阀，其机械结构在cn102138034b“光阑式可变阀门”以及cn207049355u“手动密闭阀门”中有详细记载，在此不予赘述，而其控制方式，可采用手动控制，也可增加马达形成自动控制，此为常规技术手段，在此也不予赘述；图9所示是光阑可变阀处于打开状态，此时镀膜管能够从中通过，图10所示是光阑可变阀处于关闭状态，其紧密贴合在传动杆的外周上，形成气密效果；为了避免传动杆外侧的传动螺纹影响气密效果，所述传动螺纹对应于所述光缆可变阀的局部长度位置可不设置螺纹，只要传动支架上的螺纹长度大于所述局部长度，也不影响传动支架跨过所述局部长度。
介绍本实用新型的内腔式连续磁控溅射镀膜设备的工作方法如下：
首先，根据所需膜层工艺完成靶材203的组成设计：
例如：镀膜管需要沉积的膜层从内到外依次为：90纳米红外反射层(银层)，70纳米高吸收层(20％氮氧化钛 30％钛 50％钼)，50纳米低吸收层(70％氮氧化铝 5％铝 25％不锈钢)，以及80纳米减反层(三氧化二铝)。根据膜层的厚度以及沉积速率、靶材的溅射速率从而计算出所需相应靶材的长度：依次为：银靶材90cm；钛靶和钼靶混合配比(1:1)总长度120cm；铝靶材和不锈钢靶材混合配比(3:1)总长度120cm；铝靶材160cm。
可以通过更换不同靶材、调节靶材长度、功率等参数，达到更换、微调膜层组成、厚度、致密度等工艺的效果，从而调节膜层的吸收率、发射率、耐候性等性能。
之后，根据靶材203的组成设计，完成连续镀膜室103组装；
进一步，将进管室102、出管室104以及真空密封阀108安装在连续镀膜室103的两端；
然后，将传动杆301、传动支架206安装完成，将镀膜管101置于传动支架206上，将配重装置207置于镀膜管101两端，接通传动源；
传动源旋转，带动传动杆301旋转，镀膜管101由于自身重力和配重，不随传动杆301旋转而转动，传动支架207随传动杆301的转动而前行，带动镀膜管101前行；
进管室102前端的真空密封阀108打开，进管室102后端的真空密封阀108关闭，传动杆301转动带动镀膜管101进入进管室102，当镀膜管101完全进入进管室102后，进管室102前端的真空密封阀108关闭，进管室102形成密封状态，对进管室102抽真空，当真空度达到1.0e-2pa时，冲入氩气(进管室102、出管室104均装有放气阀，在图中未标注出来，用于充入氩气和/或干燥气体)，当真空度达到1.0e1pa时，关闭氩气，再次抽真空到1.0e-2pa时，冲入氩气，使真空度回升到4.0e-1pa，开启进管室102后端的真空密封阀108(出管室104前端的真空密封阀也关闭)，按照设定速度，传动杆301转动，带动镀膜管101进入连续镀膜室103(连续镀膜室103在开机前即抽真空，到“本底真空(5.0e-3pa)”后由布气管和布气孔充入氩气，达到“镀膜环境真空压强(4.0e-1pa)”，在实际连续镀膜过程中，压强不变，氩气不断通过布气孔进入连续镀膜室内，又通过抽气口排出连续镀膜室，形成压强不变的动态平衡)；
镀膜管101运行的直线速度为1.0m/min，当镀膜管101进入到银靶材溅射区域时，开启银靶溅射，进行红外反射层的沉积；当镀膜管101进入到钛靶和钼靶混合配比靶材的溅射区域时，开启钛靶和钼靶溅射，进行高吸收层的沉积；当镀膜管101进入到铝靶和不锈钢靶混合配比靶材的溅射区域时，开启铝靶和不锈钢靶溅射，进行低吸收层的沉积；当镀膜管101进入到铝靶材的溅射区域时，开启铝靶溅射，进行减反层的沉积；当镀膜管101离开相应的区域时，相应靶材关闭溅射；
进管室102后端的真空密封阀108关闭，出管室104前端的真空密封阀108打开，镀膜管101进入出管室104内，此时出管室104的内腔真空度为4.0e-1pa，气体为氩气，当镀膜管101完全进入出管室104后，出管室104前端的真空密封阀108关闭，出管室104形成密封状态，充入干燥空气，到0.1mpa，与外界大气压力相同后，开启出管室104后端真空密封阀108，传动杆301转动带动完成镀膜的镀膜管101传输出出管室104；(此时，连续镀膜室103停止抽真空，打开放气阀或者由布气孔将氩气、干燥气体充入整个镀膜线室内；)
镀膜管101传输出出管室104后，出管室104后端真空密封阀108关闭，出管室104形成密封状态，对出管室104抽真空，当真空度达到1.0e-2pa时，冲入氩气，当真空度达到1.0e1pa时，关闭氩气，再次抽真空到1.0e-2pa时，冲入氩气，使真空度回升到4.0e-1pa，等待下一个镀膜管101进入。
在上述具体实施例中：
所述的镀膜管的直径为
所述的进管室和出管室的抽气口间距和镀膜腔室直径的比例为5:1-100:1；
所述的传动杆转动，导致镀膜管直线运行速度为：0-2m/min，优选的，速度为0.9-1.3m/min。
所述的槽式抛物面集热管磁控溅射镀膜靶材匹配依次为：高导电率金属(银/铜)靶材；
所述的抽真空口连接抽真空系统：机械泵 分子泵。
所述的进出管室、连续镀膜室的极限真空度≤1e-3pa，压胜率：≤0.5pa/h；
所述的真空室内壁和室内部件表面粗糙度达0.8；
所述的布气管可以同时进入两种气体，也可以单独进入一种气体，布气管间距和镀膜腔室直径的比例为1:1-10:1。
本实用新型提供的设备，与现有的连续镀膜线相比，具有以下优势：
1.靶材利用率提高
镀膜过程中，靶材所有溅射物质都沉积在镀膜管上，上述的案例中，镀膜管之间存在间隙，为了保障膜层沉积的均匀性，溅射区域要大于镀膜管的沉积区域10％。而内腔式连续磁控溅射镀膜设备在溅射过程中，溅射区域和钢管的沉积区域完全相同，靶材溅射出来的利用率达到99％以上(镀膜管连续生产，中间无间隙的情况下)。
2.沉积速率提升
环形的磁铁内部磁感应线的密度大于外部磁感应密度，自由电子寿命增强，在较低的电压下可达到更高的沉积速率，靶材利用率提高，溅射出的利用率达到99％以上，相同时间内膜层沉积厚度增加，沉积速率提升。
3.膜层均匀
环形的磁铁内部磁感应线的均匀度比上述的案例中的外部磁感应线的均匀度更好，可导致自有电子密度均匀，等离子体密度均匀，从而实现靶材溅射速率均匀性更好，镀膜过程中，膜层沉积均匀，保障膜层的质量。
镀膜管在内腔镀膜的过程中，几乎无自转、无扰动，不受机械误差的影响，而其他方式固定的镀膜方案，镀膜管两端定位或者单端定位，为实现膜层在镀膜管轴向方向上均匀沉积，镀膜管需要高速自转，自转过程中，机械固定引起的误差导致镀膜管重心偏移，晃动，气场扰动，沉积均匀度下降。
4.操作便捷
相比于星型运行的滚柱状方式还是直线运行的横排方式，都极不方便装配和拆卸镀膜管，需要重型机械来回运输。而内腔式连续磁控溅射镀膜设备只需要将镀膜管装配到传动杆上即可，极为方面。
5.溅射工艺更加容易控制
溅射过程中，溅射设备的稳定性高，影响溅射的气场、磁场等因素变化小，溅射过程中的工艺控制就更加容易，溅射产额，溅射速率，膜层配比，金属因子数量，溅射电压等工艺更加容易稳定，膜层质量和稳定性就更好。
6.工艺改进调整更加方便
普通镀膜机和镀膜线在更改工艺的时候，受靶材材质、数量、溅射产额、工艺时长等的限制，不能随便修改膜层工艺，而内腔式连续磁控溅射镀膜设备的靶材为装配式靶材，可以根据工艺要求任意调节靶材的数量、长短、材质等，来任意调整沉积膜层的工艺。
7.不受镀膜管长度限制
内腔式连续磁控溅射镀膜设备可以增加连续镀膜室的长度，其他镀膜设备因靶材、装配等原因而导致的镀膜管长度受限；镀膜管加长，就可以减少槽式光场系统的对接点，从而减少热损、增加得热面积，减少安全隐患，增加整个光场的光热转换效率。
以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。
1.一种内腔式磁控溅射镀膜室的装配式结构，其特征在于：包括内部可供镀膜管通过的连续镀膜室，所述连续镀膜室由外至内分别设有固定套管、环形的磁铁与环形的靶材，其中：
所述固定套管的两端设有真空密封阀，并且设有贯通内外的抽气口与布气管；
所述靶材具有数个并且沿镀膜室的轴向拼接，相邻的靶材用绝缘条相互隔绝，数个靶材均连接有外部电源；
所述磁铁呈片状，在镀膜室的轴向上依次层叠，与各个靶材分别对应布置。
2.根据权利要求1所述的内腔式磁控溅射镀膜室的装配式结构，其特征在于：在连续镀膜室的一端连通有进管室，另一端连通有出管室，在进管室的外端以及在出管室的外端分别设有真空密封阀，使进管室、连续镀膜室以及出管室能够分别密封。
3.根据权利要求1所述的内腔式磁控溅射镀膜室的装配式结构，其特征在于：所述磁铁是永磁铁或电磁铁，其按照相同磁极方向镶嵌在固定套管内壁的凹槽位置。
4.根据权利要求1所述的内腔式磁控溅射镀膜室的装配式结构，其特征在于：相邻的靶材之间用挡板分隔开，挡板上开设有供镀膜管通过的穿孔。
5.根据权利要求1所述的内腔式磁控溅射镀膜室的装配式结构，其特征在于：所述真空密封阀是光阑可变阀。
技术总结