一種測(cè)量化學(xué)氣相沉積爐原料蒸發(fā)量的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)氣相沉積技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種測(cè)量原料蒸發(fā)量的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)需要使用大量功能各異的無機(jī)新材料，這些功能材料必須是高純的，或者是在高純材料中有意地?fù)饺肽撤N雜質(zhì)形成的摻雜材料?；瘜W(xué)氣相沉積是近幾十年發(fā)展起來的制備無機(jī)材料的新技術(shù)?；瘜W(xué)氣相沉積法已經(jīng)廣泛用于提純物質(zhì)、研制新晶體、淀積各種單晶、多晶或玻璃態(tài)無機(jī)薄膜材料。
[0003]化學(xué)氣相沉積法是一種制備材料的氣相生長(zhǎng)方法，它是把一種或幾種含有構(gòu)成薄膜元素的化合物、單質(zhì)氣體通入放置有基材的反應(yīng)室，借助空間氣相化學(xué)反應(yīng)在基體表面上沉積固態(tài)薄膜的工藝技術(shù)。這些材料可以是氧化物、硫化物、氮化物、碳化物或砸化物，也可以是II1-V、I1-1V、IV-VI族中的二元或多元的元素間化合物，而且它們的物理功能可以通過氣相摻雜的沉積過程精確控制。目前，化學(xué)氣相沉積已成為無機(jī)合成化學(xué)的一個(gè)新領(lǐng)域。
[0004]化學(xué)沉積具有諸多優(yōu)點(diǎn)，能夠在中溫或高溫下，通過氣態(tài)的初始化合物之間的氣相化學(xué)反應(yīng)而形成固體物質(zhì)沉積在基體上;能夠在常壓或者真空條件下;采用等離子和激光輔助技術(shù)可以顯著地促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，使沉積可在較低的溫度下進(jìn)行;并且涂層的化學(xué)成分可以隨氣相組成的改變而變化，從而獲得梯度沉積物或者得到混合鍍層，還能控制涂層的密度和涂層純度;特別是可在復(fù)雜形狀的基體上以及顆粒材料上鍍膜，適合涂覆各種復(fù)雜形狀的工件，由于它的繞鍍性能好，所以可涂覆帶有槽、溝、孔，甚至是盲孔的工件，還能通過各種技術(shù)對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行氣相擾動(dòng)，以改善其結(jié)構(gòu)等等。
[0005]目前利用化學(xué)氣相沉積法來制備產(chǎn)品的過程中，一般參與化學(xué)氣相沉積的一種原料可能為固體，其余原料為氣體，氣體可以采用流量計(jì)準(zhǔn)確測(cè)量氣體的實(shí)時(shí)流量，但是固體很難實(shí)時(shí)測(cè)量其反應(yīng)的量，尤其是在大型的化學(xué)氣相沉積爐?；瘜W(xué)氣相沉積爐是一個(gè)密閉的空間，且溫度比較高，則更難實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)里面固體的反應(yīng)情況。尤其是實(shí)際應(yīng)用中，原料量大的實(shí)時(shí)生產(chǎn)，如果不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)固體原料的反應(yīng)量，也就不能夠調(diào)整反應(yīng)過程中各個(gè)原料的比例，會(huì)影響得到的沉積產(chǎn)品的性能，造成大量的生產(chǎn)浪費(fèi)。
[0006]此外，化學(xué)氣相沉積過程中需要較高的溫度，要考慮溫度的影響，而且還需要考慮氣密性和安全性等諸多問題。
[0007]因此，如何得到一種準(zhǔn)確測(cè)量而且能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和控制的化學(xué)氣相沉積爐的原料蒸發(fā)量，一直是業(yè)內(nèi)生產(chǎn)廠商和使用者所共同關(guān)注的焦點(diǎn)之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種測(cè)量化學(xué)氣相沉積爐的原料蒸發(fā)量的裝置和方法，本發(fā)明提供的測(cè)量組件可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制原料的蒸發(fā)量，且得到的原料蒸發(fā)量的結(jié)果具有較高的精確度。
[0009]本發(fā)明提供了一種測(cè)量化學(xué)氣相沉積爐的原料蒸發(fā)量的裝置，包括，浮力裝置、軸絲、卷繞裝置和可實(shí)時(shí)顯示的計(jì)量器組成；
[0010]所述浮力裝置置于化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)的固體原料頂部，所述浮力裝置與所述軸絲的一端相連接；
[0011]所述軸絲的另一端與所述卷繞裝置相連接，所述卷繞裝置固定在化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)的固體原料上方；
[0012]所述卷繞裝置的軸心與所述可實(shí)時(shí)顯示的計(jì)量器相連接。
[0013]優(yōu)選的，所述浮力裝置為中空?qǐng)A柱體或中空球體。
[0014]優(yōu)選的，所述浮力裝置的材質(zhì)為高純石墨、C/C復(fù)合材料或石英;所述軸絲為鉬絲、銅絲或鎢絲。
[0015]優(yōu)選的，所述卷繞裝置為軸芯，所述卷繞裝置的材質(zhì)與軸絲相同。
[0016]優(yōu)選的，所述計(jì)量器為旋轉(zhuǎn)編碼器。
[0017]本發(fā)明提供了一種測(cè)量化學(xué)氣相沉積爐的原料蒸發(fā)量的方法，包括以下步驟:
[0018]A)將測(cè)量裝置中的卷繞裝置固定在化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)的固體原料上方，浮力裝置置于化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)的固體原料頂部，并使軸絲垂直無曲張；
[0019]B)將所述固體原料全部熔化為液體原料時(shí)，所述測(cè)量裝置測(cè)得初始計(jì)數(shù)；
[0020]C)將所述液體原料變?yōu)檎羝倪^程中，所述測(cè)量裝置測(cè)得第二計(jì)數(shù)；
[0021]D)根據(jù)所述初始計(jì)數(shù)、第二計(jì)數(shù)、卷繞裝置的周長(zhǎng)與測(cè)定初始計(jì)數(shù)和第二計(jì)數(shù)的時(shí)間差，得到單位時(shí)間內(nèi)的原料蒸發(fā)量。
[0022 ]優(yōu)選的，所述步驟D)具體為:
[0023]Dl)根據(jù)所述第二計(jì)數(shù)與初始計(jì)數(shù)的差值，再乘以卷繞裝置的周長(zhǎng)，得到所述液體原料變?yōu)檎羝倪^程中軸絲的卷繞長(zhǎng)度；
[0024]D2)根據(jù)軸絲的卷繞長(zhǎng)度和盛放所述液體原料的器具的橫截面積，得到變?yōu)檎羝囊后w的體積；
[0025]D3)根據(jù)測(cè)定的初始計(jì)數(shù)和第二計(jì)數(shù)的時(shí)間差、所述變?yōu)檎羝囊后w的體積以及所述液體原料的密度，得到單位時(shí)間內(nèi)原料蒸發(fā)量。
[0026]本發(fā)明提供了一種上述任意一項(xiàng)技術(shù)方案所述的裝置或上述任意一項(xiàng)技術(shù)方案所述的方法在計(jì)算固體蒸發(fā)量中的應(yīng)用。
[0027]優(yōu)選的，所述固體蒸發(fā)量具體為，在密閉容器、高溫和真空中的一種或多種情況下的固體蒸發(fā)量。
[0028]優(yōu)選的，所述需要計(jì)算固體蒸發(fā)量的設(shè)備為化學(xué)氣相沉積爐或單晶爐。
[0029]本發(fā)明提供了一種測(cè)量化學(xué)氣相沉積爐的原料蒸發(fā)量的裝置，包括，浮力裝置、軸絲、卷繞裝置和可實(shí)時(shí)顯示的計(jì)量器組成;所述浮力裝置置于化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)的固體原料頂部，所述浮力裝置與所述軸絲的一端相連接;所述軸絲的另一端與所述卷繞裝置相連接，所述卷繞裝置固定在化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)的固體原料上方;所述卷繞裝置的軸心與所述可實(shí)時(shí)顯示的計(jì)量器相連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的測(cè)量裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和控制原料的蒸發(fā)量，具有較高的精確度。尤其是在高溫、真空等密閉條件下，本發(fā)明采用軸絲式測(cè)量，減小了溫度對(duì)部件熱膨脹的影響，從而大大提高了測(cè)量精度，而且本發(fā)明的連接方式，在實(shí)際的使用過程中具有較好的安全性，也不會(huì)影響化學(xué)氣相沉積爐對(duì)高氣密性的要求。
[0030]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用本發(fā)明提供的測(cè)量化學(xué)氣相沉積爐的原料蒸發(fā)量的裝置，測(cè)量化學(xué)氣相沉積過程中金屬原料的蒸發(fā)速率精確度較高，偏差在±1.5%之內(nèi)。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的測(cè)量化學(xué)氣相沉積爐的原料蒸發(fā)量的裝置的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0033]本發(fā)明所有原料，對(duì)其來源沒有特別限制，在市場(chǎng)上購(gòu)買的或按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常規(guī)方法制備的即可。
[0034]本發(fā)明所有原料或部件，對(duì)其型號(hào)沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的型號(hào)即可。
[0035]本發(fā)明提供了一種測(cè)量化學(xué)氣相沉積爐的原料蒸發(fā)量的裝置，包括，浮力裝置、軸絲、卷繞裝置和可實(shí)時(shí)顯示的計(jì)量器組成；
[0036]所述浮力裝置置于化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)的固體原料頂部，所述浮力裝置與所述軸絲的一端相連接；
[0037]所述軸絲的另一端與所述卷繞裝置相連接，所述卷繞裝置固定在化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)的固體原料上方；
[0038]所述卷繞裝置的軸心與所述