CN101245451A - 火焰喷雾热分解薄膜制备设备 - Google Patents

Abstract

一种火焰喷雾热分解薄膜制备设备。包括：下平台上设有围壁，上平台通过移动调整装置设置在下平台的围壁上，与所述下平台及围壁形成反应室；上平台上设有火焰喷嘴，火焰喷嘴的喷雾口及火焰口设置在所述反应室内，与下平台上设置的衬底相对应，火焰喷嘴的进料管通过管路及雾化调节器与雾化装置连接；火焰喷嘴的燃料管通过管路及燃料调节器与燃料供给装置连接；下平台上的衬底处设有测温装置，下平台上设有与所述反应室内部连通的抽气孔，抽气孔与抽气装置连接。该设备的火焰喷嘴喷出燃料燃烧时将从喷雾口中喷出的薄膜材料经高温火焰分解后喷射到衬底上形成均匀的薄膜，火焰对形成薄膜直接加热退火，可制备较大面积薄膜，亦可直接在墙体上制备薄膜。

Description

火焰喷雾热分解薄膜制备设备

技术领域

本发明涉及一种制备薄膜的设备，尤其涉及一种火焰喷雾热分解的方法制备薄膜的设备。

背景技术

薄膜制备的方法有很多种，如溶胶凝胶法、化学气相沉积、金属有机盐沉积等化学方法，还包括液相外延、溅射、蒸发等物理方法，现在还常采用一种喷雾热分解法来制备薄膜，这种方法使用图1所示的设备，用这种方法制备薄膜时，将配制好的溶液经压缩空气雾化器A4雾化后，在载流气体的带动下，通过喷嘴A1喷进放置有被加热基板A2的容器中，使雾化体经电热丝A3烘烤后挥发去溶剂并一步分解沉积在基板上成膜，在基板上获得光洁明亮的薄膜。

从上述对现有喷雾热分解法制备薄膜的过程中，发明人发现上述现有技术至少存在以下问题：

由于喷雾成膜的过程为一层层逐渐进行，因此导致最后形成的薄膜厚度不均匀，常常出现中间部分已达到厚度要求，而薄膜周边的厚度却未达到要求，且制备薄膜的速度较慢，因此上述的喷雾热分解法所用的设备无法制备出厚度均匀符合要求的薄膜，同时存在工作效率不高的缺点。

发明内容

本发明实施方式提供了一种火焰喷雾热分解薄膜制备设备，该设备可以直接将制备薄膜的材料用火焰燃烧喷射的方式，喷射到衬底上方便快速的制备厚度均匀的薄膜。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供了一种火焰喷雾热分解薄膜制备设备，该设备包括：

火焰喷嘴、下平台、衬底、上平台、燃料供给装置、燃料调节器、雾化装置、雾化调节器、移动调整装置、测温装置和抽气装置构成；

下平台上设有围壁，上平台通过移动调整装置设置在下平台的围壁上，与所述下平台及围壁形成反应室；

上平台上设有火焰喷嘴，火焰喷嘴的喷雾口及火焰口设置在所述反应室内，与下平台上设置的衬底相对应，火焰喷嘴的进料管通过管路及雾化调节器与雾化装置连接；火焰喷嘴的燃料管通过管路及燃料调节器与燃料供给装置连接；

下平台上的衬底处设有测温装置，下平台上设有与所述反应室内部连通的抽气孔，抽气孔与抽气装置连接。

所述火焰喷嘴进一步包括：

火焰喷嘴本体内设有进料管、燃料管、冷却管和回流管；燃料管在火焰喷嘴本体内分为两路，两路燃料管的出焰口与进料管的喷雾口汇聚；冷却管与回流管设在燃料管周围的火焰喷嘴本体上，冷却管与回流管连通。

所述火焰喷嘴还包括：

螺旋冷却管，围绕在火焰喷嘴本体出焰口处的燃料管外周围，螺旋冷却管的一端与冷却管连接，螺旋冷却管的另一端与回流管连接。

所述设备还包括：

冷却装置，冷却装置的出流口与回流口分别通过管路与所述火焰喷嘴的冷却管与回流管连接。

所述冷却装置为循环水冷装置。

所述火焰喷嘴进一步包括：

火焰喷嘴本体内设有进料管、燃料管；燃料管在火焰喷嘴本体内分为两路，两路燃料管的出焰口与进料管的喷雾口汇聚。

所述火焰喷嘴本体采用耐高温金属材料制备。

所述测温装置为热电偶，热电偶设置在所述下平台上的衬底下面，通过导线与温度计量器连接。

所述燃料调节器、和雾化调节器均采用调节阀。

所述雾化装置采用空气压缩雾化器或超声波雾化器。

由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施方式通过雾化装置和燃料供给装置将燃料和制备薄膜的雾化后的材料通过火焰喷嘴喷出到衬底上，在火焰燃料的高温作用下，以火焰喷雾热分解的方式在衬底上形成薄膜。该设备可以通过火焰喷嘴喷出燃料燃烧，将从进料管进入的雾化薄膜材料经喷雾口中喷出后经出焰口的高温火焰分解后喷射到衬底上形成均匀的薄膜，且火焰可以对形成的薄膜直接加热退火，甚至可制备较大面积的薄膜，亦可直接在墙体上制备薄膜。该设备结构简单、使用方便、可快速制备薄膜。

附图说明

图1为现有技术提供的喷雾热分解法制备薄膜的设备的结构示意图；

图2为本发明实施例一的薄膜制备设备的结构示意图；

图3为本发明实施例一的薄膜制备设备的火焰喷嘴的结构示意图

图4为本发明实施例二的薄膜制备设备的结构示意图；

图5为本发明实施例二的薄膜制备设备的火焰喷嘴的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施方式提供的是一种火焰喷雾热分解薄膜制备设备，该设备将雾化装置输入到火焰喷嘴中的雾化薄膜材料经喷雾口，与燃料供给装置供给的燃料在出焰口处喷出并燃烧，可以直接将雾化后的材料通过火焰喷嘴喷出到衬底上形成薄膜。该设备结构简单，使用非常方便，通过火焰喷嘴喷出火焰时将进料管的喷雾口的喷出材料高温分解后直接喷到衬底上快速形成薄膜。且可以通过雾化调节器调节雾化装置的雾化材料供应量及燃料调节器调节燃料供给装置的燃料供应量，达到控制形成薄膜的厚度和制备时间。

为便于理解，下面结合附图及具体实施例进行详细说明。

实施例一

如图2所示，本实施例提供了一种火焰喷雾热分解薄膜制备设备，可以以火焰喷雾热分解的方式制备薄膜，该设备具体包括：

火焰喷嘴1、下平台3、衬底2、上平台8、燃料供给装置5、燃料调节器2、雾化装置6、雾化调节器10、移动调整装置7、测温装置和抽气装置15构成；

下平台3上设有围壁9，围壁与下平台3围一个杯状的腔体结构，围壁可以采用石英材料制备，上平台8通过移动调整装置7设置在下平台3的围壁9上，与所述下平台3及围壁9形成反应室；

上平台8上设有火焰喷嘴1，火焰喷嘴1的喷雾口及火焰口设置在所述反应室内，与下平台3上设置的衬底2相对应，火焰喷嘴1的进料管通过管路及雾化调节器10(可以采用调节阀)与雾化装置5连接；火焰喷嘴1的燃料管通过管路及燃料调节器11(可以采用调节阀)与燃料供给装置6连接；

下平台3上的衬底2处设有测温装置，下平台3上设有与所述反应室内部连通的抽气孔14，抽气孔14与抽气装置15连接，可以将所述反应室中制备薄膜过程中形成的有害气体抽出，避免了发生危险(如爆炸、泄漏等)。

火焰喷嘴内部的具体结构如图3所示：其中，火焰喷嘴本体24内设有进料管22、燃料管21、冷却管25和回流管23；燃料管21在火焰喷嘴本体24内分为两路，两路燃料管的出焰口与进料管22的喷雾口汇聚；冷却管25与回流管23设在燃料管周围的火焰喷嘴本体24上，冷却管25与回流管连接。通常可以在围绕火焰喷嘴本体24出焰口处的燃料管21外周设置螺旋冷却管26，，螺旋冷却管26的一端与冷却管25连接，螺旋冷却管26的另一端与回流管23连接，这种结构的螺旋冷却管可以在火焰喷嘴工作时，将火焰喷嘴本体的热量带走，避免因火焰喷嘴本体过热，造成对分解雾化原料处理的影响。

上述设备还设有冷却装置4，冷却装置4可以采用循环水冷装置，水冷装置的出流口与回流口分别通过管路与所述火焰喷嘴1的冷却管25与回流管23连接，用于当火焰喷嘴工作时，通过循环水水降低喷嘴的温度。

实际中，所述的火焰喷嘴本体24采用耐高温金属材料制备，如金属铜、或金属合金等。

上述设备中的测温装置具体包括：热电偶13和温度计量器12，热电偶13设置在所述下平台3上的衬底2下面，通过导线与温度计量器12连接，用于准确测量制备薄膜时衬底处的温度。

上述设备中的雾化装置5可以采用空气压缩雾化器或超声波雾化器。

上述设备使用时，通过雾化装置向火焰喷嘴的进料管输送雾化材料，燃料供给装置向火焰喷嘴的燃料管供应气体燃料，当点燃出焰口处输出的气体燃料后，从喷雾口喷出的雾化材料要经过出焰口形成的火焰，在火焰高温的作用下，原料分解后均匀喷洒到衬底上形成薄膜，且火焰可以对形成的薄膜直接加热退火。当火焰喷嘴温度高时，可以通过作为冷却装置的循环水冷装置通入冷却循环水对火焰喷嘴本体进行降温。

在制备过程中，可以通过测温装置热电偶和温度计量器，测得衬底处的温度，若温度过高或过低，则可以通过移动调节装置调整拉大或减小上平台与下平台之间的距离，减小或增大火焰喷嘴与衬底的距离，达到控制衬底处温度的目的，也可以通过调节燃料调节器减小或增大燃料供应装置的燃料供应量来达到控制衬底处温度的目的。

当需要控制薄膜厚度时，可以通过调节雾化调节器达到增大或减小雾化材料供应量来实现。

实施例二

如图4所示，本实施例提供了具有另一种内部结构的火焰喷嘴的薄膜制备设备，该喷嘴内部省去了冷却用的管路，也相应省去了冷却装置，其它结构与实施例一相同。

所述喷嘴的内部结构具体如图5所示，主要是在火焰喷嘴本体24内设有进料管22、燃料管21；燃料管21在火焰喷嘴本体24内分为两路，两路燃料管的出焰口与进料管22的喷雾口汇聚。这种结构的喷嘴相比实施例一中的火焰喷嘴省去了冷却用的管路，而且也相应省去了冷却装置，使设备结构简单，且减少了水资源的消耗。

综上所述，本发明实施例中提供的火焰喷雾热分解薄膜制备设备，通过将雾化后的制备薄膜的原料与燃烧用的气体燃料在火焰喷嘴处汇合后，使经火焰高温分解后的原料喷到衬底上形成薄膜。该设备结构简单、使用方便，可以快速制备薄膜。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1、一种火焰喷雾热分解薄膜制备设备，其特征在于，该设备包括：

火焰喷嘴(1)、下平台(3)、衬底(2)、上平台(8)、燃料供给装置(6)、燃料调节器(11)、雾化装置(5)、雾化调节器(10)、移动调整装置(7)、测温装置(13)和抽气装置(15)构成；

下平台(3)上设有围壁(9)，上平台(8)通过移动调整装置(7)设置在下平台(3)的围壁(9)上，与所述下平台(3)及围壁(9)形成反应室；

上平台(8)上设有火焰喷嘴(1)，火焰喷嘴(1)的喷雾口及火焰口设置在所述反应室内，与下平台(3)上设置的衬底(2)相对应，火焰喷嘴(1)的进料管通过管路及雾化调节器(10)与雾化装置(5)连接；火焰喷嘴(1)的燃料管通过管路及燃料调节器(11)与燃料供给装置(6)连接；

下平台(3)上的衬底(2)处设有测温装置(13)，下平台(3)上设有与所述反应室内部连通的抽气孔(14)，抽气孔(14)与抽气装置(15)连接。

2、根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述火焰喷嘴进一步包括：

火焰喷嘴本体(24)内设有进料管(22)、燃料管(21)、冷却管(25)和回流管(23)；燃料管(21)在火焰喷嘴本体(24)内分为两路，两路燃料管的出焰口与进料管(22)的喷雾口汇聚；冷却管(25)与回流管(23)设在燃料管周围的火焰喷嘴本体(24)上，冷却管(25)与回流管(23)连通。

3、根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述火焰喷嘴还包括：螺旋冷却管(26)，围绕在火焰喷嘴本体(24)出焰口处的燃料管(21)外周围，螺旋冷却管(26)的一端与冷却管(25)连接，螺旋冷却管(26)的另一端与回流管(23)连接。

4、根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

冷却装置(4)，冷却装置(4)的出流口与回流口分别通过管路与所述火焰喷嘴(1)的冷却管(25)与回流管(23)连接。

5、根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述冷却装置(4)为循环水冷装置。

6、根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述火焰喷嘴进一步包括：

火焰喷嘴本体(24)内设有进料管(22)、燃料管(21)；燃料管(21)在火焰喷嘴本体(24)内分为两路，两路燃料管的出焰口与进料管(22)的喷雾口汇聚。

7、根据权利要求1、2、3或6任一项所述的设备，其特征在于，所述火焰喷嘴本体(24)采用耐高温金属材料制备。

8、根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述测温装置为热电偶，热电偶(13)设置在所述下平台(3)上的衬底(2)下面，通过导线与温度计量器(12)连接。

9、根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述燃料调节器(11)、和雾化调节器(10)均采用调节阀。

10、根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述雾化装置(5)采用空气压缩雾化器或超声波雾化器。

Images