卷對卷脈衝激光沉積係統（高溫超導帶材鍍膜）

高溫超導帶材沉積設備領域的傑出廠商
，專注於用於高溫超導（HTS）帶材生產的卷對卷（R2R）係統。我們的綜合產品包括脈衝激光沉積（PLD）、磁控濺射
、離子束輔助沉積（IBAD）以及專為YBCO和REBCO超導體

製造設計的蒸發係統。 憑借數十年的薄膜沉積技術專業知識，我們提供緩衝層沉積、外延生長和HTS薄膜製造的完整交鑰匙解決方案。我們的係統支持研發規模開發和大批量生產環境
，服務於全球聞名的超導體製造商、

國家實驗室和研究機構。

卷對卷脈衝激光沉積係統（高溫超導帶材鍍膜)

優勢與特點

1. 高效、穩定的帶材傳輸係統

• 大容量卷軸處理：配備四套卷軸，可容納外徑達17英寸（432毫米）
  、寬12毫米的哈氏合金膠帶卷，單卷可支持2.1公裏（50微米厚） 的帶材連續沉積。

• 精密張力與速度控製：集成放卷室與收卷室
  ，通過編碼器直接測速、單獨張力傳感器反饋
  ，實現0至100米/小時的帶速和0至50牛頓的張力精密調控。在關鍵工作區間（2.5-5 kgf）
  ，

• 力波動優於±5%
  ，確保長帶沉積的均勻性與穩定性。

• 人性化卷筒裝載：專門設計的機械升降機配合手動絞車，可安全、輕鬆地裝卸重型卷軸，符合OSHA標準，無需高架起重機。

2. 獨特的沉積工藝與加熱設計

• 五道次接觸式加熱：采用弓形因康鎳合金板
  ，由七區紅外燈單獨加熱（PID控製），帶材背麵與加熱板緊密接觸，實現高效熱傳導。帶材在沉積區內五次通過，在50米/小時走速下
  
  ，帶材溫度可達約770°C，加熱板溫度達

  975°C
  ，保證了良好的結晶質量。智能XYΘ目標操縱器：真空兼容的X-Y平ping台tai與yu旋xuan轉zhuan功gong能neng相xiang結jie合he，通tong過guo獨du特te的de滾gun動dong與yu步bu進jin旋xuan轉zhuan策ce略lve
  ，實shi現xian靶ba材cai表biao麵mian的de均jun勻yun蝕shi刻ke，同tong時shi保bao持chi羽yu流liu始shi終zhong垂chui直zhi於yu靶ba麵mian
  ，有you效xiao延yan長chang靶ba材cai壽shou命ming並bing提ti高gao薄bo膜mo均jun勻yun性xing。

• 可變靶基距：整個加熱器及多輥組件安裝在電動Z型台上，靶材到帶材的距離可在75至150毫米範圍內程控調節，為工藝優化提供極大靈活性。

• 長壽命激光窗口保護：配備“智能窗”裝置，內含旋轉的熔融石英盤和吹掃氣體，可極大減少背濺射材料對窗口的汙染，保障長時間穩定沉積。

3. 高真空度與潔淨環境

• 優異真空獲得：主泵采用Pfeiffer HiPace 2300渦輪分子泵（抽速2000 L/s），配合羅茨幹泵，確保清潔、幹燥的腔室極限真空度優於5 x 10⁻⁷ Torr。

• 精密過程控製：配備VAT高真空閘閥、MKS電容壓力計和MFC，可實現10至400毫托範圍內±1毫托穩定性的閉環壓力控製。

• 無接觸沉積側設計：整個傳輸係統經過精心設計，確保膠帶的沉積側在整個過程中不會接觸任何屏蔽或靜止表麵，極大限度地減少劃傷和汙染。

4. 智能化、模塊化係統集成

• 一體化支撐框架：沉積室
  、卷軸室及內置電子機櫃均集成於一個帶腳輪和調平墊的堅固框架上，結構緊湊，便於移動和安裝。

• 三級權限HMI控製：基於Windows PC和Opto 22 PLC的友好人機界麵，提供基本用戶、工藝工程師
  、服務工程師三級權限。支持配方編輯
  、存儲與調用
  ，自動記錄所有關鍵工藝參數（速度、張力、壓力、溫度等）至CSV

  文件，便於追溯與分析。

• 完善的安全聯鎖：軟件具備自動泵浦/排氣程序
  、帶材斷裂報警（自動停止走帶並關閉激光）等功能，確保設備和工藝安全。

本係統主要麵向第二代高溫超導帶材（ReBCO, 即稀土鋇銅氧） 的研發與生產
，具體應用於：

• 超導帶材的緩衝層沉積：為後續超導層的生長製備高性能的織構化緩衝層。

• 超導層（ReBCO）沉積：在緩衝層上沉積高質量的ReBCO超導薄膜。

• 先進功能薄膜研究：適用於其他需要在大麵積柔性金屬基帶上進行卷對卷PLD工藝開發的研究領域。

技術規格摘要

• 兼容帶材：12 mm寬哈氏合金帶，厚度50-100 μm

• 帶卷規格：內徑3英寸（90 mm）
  ，外徑17英寸（432 mm）

• 帶材速度：0 - 100 m/h，精度±3%

• 帶材張力：0 - 50 N (0 - 5 kgf)，在2.5-5 kgf範圍內波動<±5%

• 加熱溫度：975 °C（因康鎳板），帶材溫度可達770 °C @ 50 m/h

• 靶材容量：4 x Ø154 mm

• 靶基距：75 - 150 mm (電動可調)

• 極限真空：< 5 x 10⁻⁷ Torr

• 工作壓力：10 - 400 mTorr (閉環控製，穩定性±1 mTorr)

• 激光波長：308 nm (XeCl)，客戶自備

經過現場驗證的卷對卷PLD工具，用於通過脈衝激光沉積沉積ReBCO型薄膜。設計工作波長為308 nm（XeCl）。客戶必須提供必要的LEAP激光器。

係統布局

•支撐架上有多個真空室。包括支付室

、沉積室和提取室。

•腔室組件將安裝在帶有腳輪和調平墊的大型支撐架上。

•電子機架將內置在框架中。

•兩個卷軸室

•沉積室

•客戶提供的308 nm LEAP激光器的支持台與多羽流激光掃描儀一起提供。

•提供了一個林德氣體櫃，用於存放各種激光氣體。這個櫥櫃需要通風。

卷筒提升機構：

•係統將配備四套可容納12毫米寬膠帶的卷軸，用於容納客戶提供的哈氏合金膠帶。

•這些卷筒的內徑為90毫米，外徑為432毫米。

•該係統將包括一個機械升降機，該升降機由一輛改裝的手動絞車起重車組成。

•它的設計目的是將磁帶卷保持在給定的直徑，並允許用戶將整卷磁帶插入放線盤室的主軸上。

•它還設計用於從卷取室中取出卷軸。

•這使得從工作台到係統的卷筒轉移變得容易，並且符合OSHA標準
，因為不需要重型高架起重機。

1號放卷室膠帶輸送、速度和張力控製：

•PVD產品將為客戶提供四個線軸。客戶需要為PVD測試的沉積係統提供2-3km的膠帶。

•線軸的ID為3英寸
，外徑為17英寸。

•支付室將配備1.2公裏長、12毫米寬、100微米厚的膠帶。

•腔室將包括一個重型鐵磁流體旋轉饋通，軸外徑為¾”。

•軸將有一個由內部軸承座支撐的內部延伸部分，以支撐卷筒的重量，並沿軸的長度調整卷筒的位置。

•一旦將卷軸放置在軸組件上
，軸承支架將插入軸的末端，為軸組件提供完全支撐。

•大型鐵磁流體密封饋通的大氣側將連接到電動離合器和步進電機驅動器。

•將提供第二個較小的帶¼”外徑軸的鐵磁流體密封饋通，用於磁帶速度測量和控製。

•該卷軸將有一個直徑為4.5英寸的內部惰輪和三個氟橡膠O型圈，與膠帶背麵接觸，以盡量減少膠帶打滑。

•該饋通軸的大氣側將連接到編碼器。根據O型圈的直徑，將直接測量磁帶速度。

•這種類型的輥子已成功用於厚度低至50微米的膠帶，沒有明顯的變形。

•現場張力測量裝置將安裝在另一個軸和一組軸承上
，以直接測量膠帶張力。

•與機器另一側的卷取室相結合，這些機構將提供0至100米/小時的磁帶速度
，0至5千克力（50牛頓）的磁帶張力

•磁帶傳輸係統是完全雙向的。

•以50-100m/h的速度運行，速度精度為±3%

•膠帶輸送係統將提供0-5kgf（50N）的膠帶張力。

•對於2.5-5kgf範圍內的膠帶張力，張力變化將優於±5%
，如下圖所示。我們內部R2R機器的數據顯示了通過/2*AVG測量的預期速度（±0.42%）和張力（±4.5%）波動。該係統在多螺旋係統上有5條16毫米寬、0.1毫米厚的

膠帶
，兩組輥子間隔1.8米。•運輸係統和多輥組件的設計將使膠帶的沉積側不會接觸到任何屏蔽、百葉窗或靜止表麵。

主沉積室和框架組件：

•PLD室將通過10英寸CF法蘭直接與放線室配合。

•兩個腔室之間沒有隔離閥。

•該腔室將由304不鏽鋼製成，包括一個帶氟橡膠O型圈密封的大型鉸鏈門。

•該室約1.39米寬x 0.558米深x 0.685米高。

•該腔室將包括多個端口，以支持多目標組件、水冷板、基板加熱器和激光輸入窗口。

•提供各種CF法蘭端口，用於觀察、抽真空、真空計等。

•將提供幾個備用端口。

•所有CF法蘭式端口將配備公製螺紋鍍銀螺栓。

•腔室將通過帶有腳輪和調平墊的粉末塗層CRS支撐架進行支撐。

•框架將包括電子機架

，以支撐包括配電箱在內的所有係統電子設備。

主沉積室的真空抽吸和測量

•將提供一台泵速為1670 L/min的Kashiyama NeoDry 100E羅茨泵
，用於排空沉積室。

•Pfeiffer HiPace 2300渦輪泵將是係統上達到基礎真空的主泵。

•泵的標稱泵送速度為2000 L/sec。

•VAT S642步進電機控製閘閥將渦輪泵與主室隔離。

•MKS 500毫托電容壓力計將為過程控製提供約10至500毫托的精確壓力測量。

•結合提供的MKS 200 SCCM MFC
，該包裝將提供10至400毫托的閉環壓力控製
，穩定性為±1毫托。

•包括一個InstruTech大黃蜂離子計和一對對流計，用於從大氣壓到基礎壓力的壓力測量。

•對於幹淨幹燥的腔室，腔室將達到低於5 x 10-7 Torr的基礎壓力。

•該係統包括所有具有自動泵/排氣功能的氣動粗閥和排氣閥。

獨特的XYΘ多目標操縱器：

•腔室底部將安裝一個獨特的XYΘ多目標操縱器。

•目標操縱器將處理四個目標，每個目標外徑154毫米x厚度6.35毫米。

•該組件包括一個真空兼容的X-Y平台，該平台由一個真空步進電機和一個使用鐵密封旋轉饋通的外部電機驅動。•目標索引也使用真空步進電機進行。該係統設計為在一個方向（X）上前後滾動
，然後在Y上移動幾毫米。

•當目標末端時，使用另一個真空步進電機，目標將旋轉約13°。

•使用這種運動，目標表麵將被均勻蝕刻，羽流將保持垂直於目標表麵。

•一塊大型水冷板將直接位於目標操縱器上方。

•該板將有一個可拆卸的不鏽鋼孔。激光束將通過該孔被引導到活動目標，羽流將膨脹到下文所述的多通道加熱器。

接觸式膠帶加熱器：

•將提供帶有預熱區和後熱區的接觸式膠帶加熱器。

•加熱器由一個弓形的因康鎳合金板組成
，上麵由一排七個紅外燈加熱。

•板和燈被安裝在一個鍍金的OFHC銅塊內
，該銅塊是水冷的。

•燈可以將板加熱到975°C的溫度。

•以高達50米/小時的速度運行膠帶將產生約770°C的膠帶溫度。

•加熱器兩側各放置一套多輥。

•來自放線室的膠帶將接觸一組輥子，然後從因康鎳合金板下方通過
，在那裏它接觸到另一個輥子，然後將其送回加熱器的另一側。

•使用這種多輥係統
，膠帶將在沉積區內通過五次。

•膠帶背麵將與因康鎳合金板熱接觸。

•鉻鎳鐵合金護罩將直接位於加熱器前方。

•屏蔽中心將有一個切口
，以確定沉積區的長度

•鉻鎳鐵合金塊將包括七個K型熱電偶
，一個通過PID回路控製每個燈。

•將提供七個直流電源，一個電源驅動每個燈。

•整個加熱器組件以及多輥將全部安裝在一個大型結構支架上。

•該支架將用螺栓固定在DN150 CF法蘭上，該法蘭安裝在行程為75毫米的電動Z台上。

•使用Z台，通過計算機控製
，目標到磁帶的距離可以在75到150毫米之間變化。

•包括一個備用的弓形鉻鎳鐵合金板和一套紅外加熱燈。

•還將提供兩個沒有切口的備用鉻鎳鐵合金屏蔽，以便客戶在需要時可以定義一個新的沉積區。

腔室支撐架：

•將提供模塊化CRS支撐架
，以支撐兩個卷軸室和PLD室。

•框架將支撐配電箱、帶水流開關的水歧管、壓縮空氣和幹燥氮氣歧管等。

•MFC也將集成到框架中。

•框架將在現場栓接在一起，包括調平墊和重型腳輪。

•卷筒框架可能會支撐該裝置的所有係統電子設備。

•該框架將包括用於工藝氣體、幹燥氮氣和壓縮空氣氣體的所有氣體輸入管線（6 mm世偉洛克）。

LEAP激光支撐台和光路：

•將提供一張桌子來支持客戶提供的LEAP準分子激光器。

•桌子將由CRS製成並焊接在一起。

•包括一個帶支架的金屬桌麵，用於支撐激光器的重量。

•包括腳輪和調平墊。

•支撐台將包括一個小型光學台。

•光學台將包括兩組孔徑，用於掠過LEAP激光器發出的矩形光束的外邊緣。

•將提供一組鏡子，將輻射反射到智能窗口的輸入激光窗口中。

•智能窗是一種設計用於長時間保持激光入射窗清潔的設備。

•它包括一個連接到電動旋轉饋通的大型內部熔融石英盤。

•一個孔直接位於椎間盤前方
，以盡量減少落在椎間盤上的背部燒蝕材料。

•還包括一條氣體輸入管線
，以保持IW組件管內氣體的強勁流動。

•還提供安裝在氣動執行器上的分束器，將入射輻射從組件反射到相幹焦耳計。這可用於設置每個沉積過程的能量。

•所有光學元件均設計用於308 nm輻射。

收卷 2號腔室：

•用於收帶的箱式卷軸室將安裝在帶有自身調平墊的支撐架上。

•腔室由304L不鏽鋼製成
，帶有前置鉸鏈門，通過氟橡膠O型圈密封。

•製造完成後，將對腔室進行電拋光。

•該腔室包括多個端口：用於卷軸和膠帶的俯視圖、前視圖和側視圖的視口，鐵密封饋通
，以及與沉積腔室配合的10英寸CF法蘭端口

•包括幾個備用端口。

•所有CF法蘭端口將包括鍍銀公製硬件，以盡量減少磨損。

•該腔室可以處理客戶提供的直徑高達17英寸外徑
、重量高達50磅的線軸。

•這種卷軸可以處理2.1公裏長、50微米厚的膠帶。

•腔室將沒有主動抽真空。

2號收卷室膠帶輸送、速度和張力控製：

•線軸的ID為3英寸，外徑為17英寸。

•卷取室將配備外徑為20英寸的卷軸

，並配備長達1.2公裏的12毫米乘100微米厚的膠帶。

•腔室將包括一個重型鐵磁流體旋轉饋通，軸外徑為¾”。

•軸將有一個由內部軸承座支撐的內部延伸部分，以支撐卷軸的重量，並沿軸的長度調整卷軸的位置。

•一旦將卷軸放置在軸組件上，軸承支架將插入軸的末端，為軸組件提供完全支撐。

•大型鐵磁流體密封饋通的大氣側將連接到電動離合器和步進電機驅動器。

•將提供第二個較小的帶¼”外徑軸的鐵磁流體密封饋通，用於磁帶速度測量和控製。

•該卷軸將有一個直徑為4.5英寸外徑的內部惰輪和三個氟橡膠O型圈
，用於接觸膠帶背麵，以盡量減少膠帶打滑。

•該饋通軸的大氣側將連接到編碼器。根據O型圈的直徑
，將直接測量磁帶速度。

•這種類型的輥子已成功用於50微米以下的膠帶，沒有明顯的變形。

•現場張力測量裝置將安裝在另一個軸和一組軸承上
，以直接測量膠帶張力。

•與機器另一側的放線室相結合，這些機構將提供0至100米/小時的磁帶速度，0至5千克力（50牛頓）的磁帶張力。

•磁帶傳輸係統是完全雙向的。

•以10-100m/h的速度運行時，磁帶速度的變化將為±3%

•對於2.5-5kgf範圍內的膠帶張力，張力變化將優於±5%

計算機控製和HMI：

•將提供適用於Windows 11的當前型號的戴爾電腦和64位微處理器。

•Opto 22 PLC單元將作為計算機和係統之間的接口。

•界麵將有三個級別的用戶：

1） 基本用戶-隻能運行預設程序

2） 工程用戶-可以根據需要編寫
、存儲和加載食譜。

3） 服務-可以完成上述所有操作，並根據需要覆蓋某些軟件聯鎖

•用戶界麵將有多個選項卡
，用於係統操作、狀態、維護等。

•軟件提供了一個帶有手動超控的自動泵送順序。

•軟件將以.csv文件的形式提供每次運行的所有相關沉積參數的數據記錄。

•.csv文件可以轉換為EXCEL電子表格，並根據需要提取和繪製數據。

•數據采集時間可由用戶定義，從每秒到每5分鍾。

•將收集的信息類型包括以下內容：

膠帶張力、膠帶速度、膠帶位置、MFC流速、腔室壓力、離子束參數
、冷卻水流速和溫度。

•HMI的配方將允許用戶定義磁帶速度和張力的所有設置。

•將提供一張圖表，顯示係統主要部件的示意圖，指示燈顯示哪些部件正在運行。

•將出現“磁帶斷裂”警報，該警報將停止磁帶運動並關閉準分子激光器。•用戶可以在與客戶一起對HMI進行設計審查時定義其他功能。但是，如果這些特征是對工作範圍的重大改變
，則將發出變更通知單
，並按現行價格對工

作進行報價。•可以遠程登錄計算機以升級軟件、調試問題或評估技術問題。