專利名稱：超聲霧化熱分解法制備釔系高溫超導(dǎo)長帶的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種超聲霧化熱分解法制備釔系高溫超導(dǎo)長帶的裝置屬于超導(dǎo)材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
釔系高溫超導(dǎo)帶材因其不可逆線較高，在高磁場下仍具有良好的超導(dǎo)性能，一直受到人們的親賴。但其受弱連接影響嚴重，不易織構(gòu)生長，大大限制了其應(yīng)用。近年來人們一直致力于織構(gòu)的釔系帶材的研究。在高溫超導(dǎo)帶材制備方法中，比較成熟的工藝有電子束蒸發(fā)法，磁控濺射法，脈沖激光法等物理方法，但由于這些技術(shù)大多需要高真空，生長速度慢，成本高，且不易制成長帶實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的設(shè)計一種超聲霧化分解法制備釔系高溫超導(dǎo)長帶的裝置，克服上述這些缺點。
本實用新型的設(shè)計方案參見圖1-4。包括有輸入氣體到質(zhì)量流量控制儀6的氬氣瓶8、氧氣瓶9，從質(zhì)量流量控制儀6輸出氣體到沉積室、霧化室，與霧化室相連的超聲源，固定在沉積室上的移動部件，驅(qū)動移動部件的電機5，與沉積室連接的控溫儀4，與質(zhì)量流量控制儀6連接的流量顯示儀5。其特征在于利用了通用超聲波加濕器電控部件組成的超聲源3，超聲源3包括固定在機殼11頂部的產(chǎn)生振動的振子15、與其相連的控制其動作的PC板13、給PC板提供電壓的變壓器10、控制變壓器與電源通斷的開關(guān)12；霧化室2固定在超聲源3的機殼上方，霧化室2外側(cè)是環(huán)狀的水槽14，霧化室2頂部設(shè)有與沉積室1相連的噴嘴彎管25一端連接的載氣出口16、側(cè)壁設(shè)有與質(zhì)量流量控制儀6連接的載氣入口17、及固定在頂部的擋住霧滴顆粒的擋板19；沉積室11主要由管式爐24與套在管式爐24內(nèi)部的石英管22組成，與霧化室相連的噴嘴彎管25的另一端插入到沉積室11內(nèi)部；移動部件12主要由外面套有陶瓷管23并穿過沉積室的主軸20組成，支撐主軸20的是固定在管式爐24的兩端的支架21、帶絲支架26，電機5通過小皮帶輪29帶動棒形皮帶輪28，棒形皮帶輪28帶動在帶絲支架26一側(cè)的固定在主軸20上的大皮帶輪27。
本實用新型特征還包括采用了四套同樣組件的超聲源3，每套組件分別設(shè)有顯示振子工作狀態(tài)與PC板相連的指示燈18；霧化室2采用了與霧化室壁成切線方向的載氣入口17；沉積室11采用了從管式爐23上部垂直穿入到沉積室內(nèi)部的噴嘴彎管25；移動部件12采用了能產(chǎn)生平移運動的絲杠螺母機構(gòu)的主軸20和帶絲支架26，及一端為常規(guī)形狀，另一端為長棒形狀的棒形皮帶輪28。
本實用新型采用超聲霧化熱分解法制備釔系高溫超導(dǎo)長帶能夠?qū)⑨?，鋇，銅的硝酸鹽混合液通過超聲波霧化器霧化，霧滴再被載氣攜帶到高溫的基片上，硝酸鹽霧滴遇到高溫基片發(fā)生分解，分解產(chǎn)物再相互反應(yīng)生成釔系超導(dǎo)膜。用本實用新型制備釔系高溫超導(dǎo)長帶不需要真空，生長速度快，成本低，容易制成長帶實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。我們已經(jīng)用本實用新型進行了實驗，結(jié)果表明該裝置完全可實現(xiàn)在織構(gòu)的Ag基帶上沉積釔系長帶的要求。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖中11、沉積室 12、移動部件 2、霧化室 3、超聲源 4、控溫儀 5、電機 6、質(zhì)量流量控制儀 7、流量顯示儀 8、氬氣瓶 9、氧氣瓶；圖2為霧化室及超聲源的結(jié)構(gòu)示意圖圖中2、霧化室 10、變壓器 11、外殼 12、開關(guān) 13、PC板 14、水槽 15、振子 16、載氣出口 17、載氣入口 18、指示燈 19、擋板；圖3為沉積室及平移部件的結(jié)構(gòu)示意圖圖中20、主軸 21、支架 22、石英管 23、陶瓷管 24、管式爐 25、噴嘴彎管 26、帶絲支架 27、大皮帶輪 28、棒形皮帶輪 29、小皮帶輪 5、電機；圖4為超聲源電路連接框圖圖中10、變壓器 12、開關(guān) 13、PC板 15、振子 18、指示燈。
具體實施方式
本實用新型應(yīng)用超聲霧化熱分解法在較長的銀基帶上沉積釔系厚膜，該裝置解決了下述幾個問題(1)要有超聲源，該超聲源能夠提供較大霧量，以滿足較快地在銀帶上沉積釔系厚膜的要求，提高制備效率；(2)從霧化室出來的霧滴細小且要均勻，才能保證釔系膜的光滑均勻；(3)加熱裝置至少能加熱到1000℃，且穩(wěn)定可控，才能保證高質(zhì)量的釔系膜的生成；(4)整條銀基帶能夠邊旋轉(zhuǎn)邊平移，依次從噴嘴下方經(jīng)過，才能實現(xiàn)制備釔系長帶的目的，該要求是本裝置的核心和創(chuàng)新所在。
本實用新型參見圖1-4按通用方式連接調(diào)試。在超聲源3中每個振子15的振頻為1.5MHz，四套裝置可同時工作也可分別工作，霧量的大小連續(xù)可調(diào)，最大霧量可達3ml/min，完全可達到鍍制釔系長帶的要求。霧化室2采用不易腐蝕和破碎并且易于觀察的有機玻璃為材料，載氣出口16、載氣入口17均設(shè)計為水咀型，以便通過導(dǎo)管和其它部分緊密相連。由于載氣的入口方向設(shè)計成霧化室壁的切線方向，因此載氣旋轉(zhuǎn)通過霧化室，這樣大液滴通過離心作用而被甩掉。除此之外，在霧化室的適當位置還設(shè)有擋住大顆粒的擋板19，能有效阻擋大顆粒被載氣帶走，經(jīng)霧化室出來的霧滴細小且均勻，粒徑約1～5μm。在沉積室中噴嘴彎管25穿過管式爐的壁厚采用垂直方式進行噴霧，這樣霧滴在到達基片前已經(jīng)被預(yù)熱，所以沉積時溫度不會有較大浮動，不避采用斷續(xù)沉積，可大大提高沉積效率。加熱方式采用的是管式爐整體加熱，避免了單獨基片加熱的溫度波動過大的弊病。溫度是通過放在沉積室中的鉑銠熱電偶連接的控溫儀控制的。石英管的內(nèi)部是纏有基帶的移動部件12，它是本裝置的核心和創(chuàng)新部分。主軸20采用不銹鋼材料并且一端加工有螺紋，支撐它的帶絲支架26做成螺母結(jié)構(gòu)，與主軸20相配合，形成絲杠螺母的傳動機構(gòu)，從而使主軸旋轉(zhuǎn)的同時也能產(chǎn)生橫向的水平位移。其中的棒形皮帶輪28一端做成長棒形狀，當主軸平移時，皮帶可在其上滑動，從而保證了工作過程中電機與主軸間的順利連接，皮帶輪還可以達到減速的目的。我們的目的就是能夠在織構(gòu)的銀基帶上沉積釔系超導(dǎo)長帶，但因為Ag很軟易變形進而改變織構(gòu)，所以不易采用傳統(tǒng)的reel to reel的方式制備釔系長帶。故我們將銀帶纏繞在陶瓷管23上，再將陶瓷管套在不銹鋼主軸20上，這樣當主軸旋轉(zhuǎn)并平移時，銀帶也會做相應(yīng)的運動，就能使整條銀帶依次從噴嘴口下方經(jīng)過。
目前我們用此裝置已制備出了10mm長C-軸取向的釔系短帶，成分和取向都很單一，Tc＝90K(Tc為臨界轉(zhuǎn)變溫度)，Jc＝5000Acm-2(Jc為臨界電流密度)。
權(quán)利要求1.一種超聲霧化熱分解法制備釔系高溫超導(dǎo)長帶的裝置，包括有輸入氣體到質(zhì)量流量控制儀(6)的氬氣瓶(8)、氧氣瓶(9)，從質(zhì)量流量控制儀(6)輸出氣體到沉積室、霧化室，與霧化室相連的超聲源，固定在沉積室上的移動部件，驅(qū)動移動部件的電機(5)，與沉積室連接的控溫儀(4)，與質(zhì)量流量控制儀(6)連接的流量顯示儀(5)，其特征在于利用了通用超聲波加濕器電控部件組成的超聲源(3)，超聲源(3)包括固定在機殼(11)頂部的產(chǎn)生振動的振子(15)、與其相連的控制其動作的PC板(13)、給PC板提供電壓的變壓器(10)、控制變壓器與電源通斷的開關(guān)(12)；霧化室(2)固定在超聲源(3)的機殼上方，霧化室(2)外側(cè)是環(huán)狀的水槽(14)，霧化室(2)頂部設(shè)有與沉積室(1)相連的噴嘴彎管(25)一端連接的載氣出口(16)、側(cè)壁設(shè)有與質(zhì)量流量控制儀(6)連接的載氣入口(17)、及固定在頂部的擋住霧滴顆粒的擋板(19)；沉積室(11)主要由管式爐(24)與套在管式爐(24)內(nèi)部的石英管(22)組成，與霧化室相連的噴嘴彎管(25)的另一端插入到沉積室(11)內(nèi)部；移動部件(12)主要由外面套有陶瓷管(23)并穿過沉積室的主軸(20)組成，支撐主軸(20)的是固定在管式爐(24)的兩端的支架(21)、帶絲支架(26)，電機(5)通過小皮帶輪(29)帶動棒形皮帶輪(28)，棒形皮帶輪(28)帶動在帶絲支架(26)一側(cè)的固定在主軸(20)上的大皮帶輪(27)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲霧化熱分解法制備釔系高溫超導(dǎo)長帶的裝置，其特征在于采用了四套同樣組件的超聲源(3)，每套組件分別設(shè)有顯示振子工作狀態(tài)與PC板相連的指示燈(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲霧化熱分解法制備釔系高溫超導(dǎo)長帶的裝置，其特征在于所述的霧化室(2)采用了與霧化室壁成切線方向的載氣入口(17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲霧化熱分解法制備釔系高溫超導(dǎo)長帶的裝置，其特征在于所述的沉積室(11)采用了從管式爐(23)上部垂直穿入到沉積室內(nèi)部的噴嘴彎管(25)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲霧化熱分解法制備釔系高溫超導(dǎo)長帶的裝置，其特征在于所述的移動部件(12)采用了能產(chǎn)生平移運動的絲杠螺母機構(gòu)的主軸(20)和帶絲支架(26)，及一端為常規(guī)形狀，另一端為長棒形狀的棒形皮帶輪(28)。
專利摘要超聲霧化熱分解法制備釔系高溫超導(dǎo)長帶的裝置屬于超導(dǎo)材料技術(shù)領(lǐng)域，包括有輸入氣體到質(zhì)量流量控制儀的氬氣瓶、氧氣瓶，從質(zhì)量流量控制儀輸出氣體到沉積室、霧化室，與霧化室相連的超聲源，固定在沉積室上的移動部件，驅(qū)動移動部件的電機，與沉積室連接的控溫儀，與質(zhì)量流量控制儀連接的流量顯示儀。其特征在于利用了通用超聲波加濕器電控部件組成超聲源，霧化室固定在超聲源的機殼上方，霧化室載氣入口方向為其側(cè)壁的切線方向，管式爐與套在其內(nèi)部的石英管組成沉積室，移動部件主要由外面套有陶瓷管并穿過沉積室的主軸組成，主軸在旋轉(zhuǎn)的同時可產(chǎn)生水平位移。本裝置經(jīng)過實驗證明完全可實現(xiàn)在織構(gòu)的銀基帶上沉積釔系超導(dǎo)長帶的要求。
文檔編號C04B35/00GK2567739SQ0223593
公開日2003年8月20日 申請日期2002年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月4日
發(fā)明者周美玲, 翟樂恒, 劉敏 申請人:北京工業(yè)大學