CN103920423A - 一种生长过程可视的用于石墨烯制备的真空腔 - Google Patents

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Abstract

一种生长过程可视的用于石墨烯制备的真空腔，涉及石墨烯的制备。设腔体、上下观察口、卡紧装置、进出气门；上下观察口通过上下观察口法兰分别与腔体焊接，腔体顶部设密封法兰，密封法兰上设环形凹槽，槽内设上观察口法兰密封圈，上观察口法兰与密封法兰连接，上观察口法兰上设腔体上法兰，上观察口法兰与腔体上法兰焊接，在上观察口法兰上设有上观察口密封圈，腔体上法兰上设顶部法兰，顶部法兰与腔体上法兰连接，卡紧装置设压片夹、螺钉和螺纹柱；压片夹一端由螺钉和螺纹柱固定在下观察口法兰上；进出气门分别设于腔体的侧壁上，在下观察口法兰下焊接有腔体下法兰，在腔体下法兰下方设有下观察口密封圈，在腔体下法兰底部焊接底部法兰。

Description

一种生长过程可视的用于石墨烯制备的真空腔
技术领域
本发明涉及石墨烯的制备，尤其是涉及一种生长过程可视的用于石墨烯制备的真空腔。
背景技术
随着科学技术日新月异的发展，真空腔的研制也取得较大的进步，真空腔的作用主要在于为整个工艺过程提供一个稳定的真空环境，因此真空腔的研制不仅要满足设计要求，还应保证工艺过程的可靠性，同时兼顾合理、经济、适用。2002年6月25日由黄本诚、陈金明、祁妍、黄威发表中国知网在期刊的《真空容器设计》及2007年6月1日由天津大学张黎源发表的硕士论文《特种成膜设备真空容器设计及有限元分析》中的第21～24页设计的真空腔尺寸较为大型，适合于工业上的大规模生产应用，同时二者均无设置可视化窗口。
通过对其他方面的真空腔应用归纳可知，现有的真空腔规模尺寸越来越大，外部接口逐渐增多，从圆筒形到矩形箱体结构等，整个真空腔的发展大都呈现大型且复杂的特点，增加了更多的不确定因素，对石墨烯制备的质量存在潜在不可预测的影响，同时便携性较差，不能应用于不同的实验平台。
由于石墨烯独特的性能与广阔的应用前景，掀起了对石墨烯的研究热潮，虽然化学气相沉积制备石墨烯的方法日趋成熟，但是由于其能耗大且不可灵活应用于IC器件加工，发明一种生长过程可视的用于石墨烯制备的真空腔成为需要，能够实时观察石墨烯的生长状况，研究石墨烯的生长原理。因此传统的真空腔设计中存在的规模尺寸大型、无卡紧装置和不可视一直是困扰制备人员的最大问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供小型化、稳定性高、易于携带、安装调试较容易、可观察石墨烯生长过程、研究石墨烯生长机理和生长过程中的一些特性，带有卡紧装置的一种生长过程可视的用于石墨烯制备的真空腔。
本发明设有腔体、上观察口、下观察口、卡紧装置、进气门、出气门；所述上观察口和下观察口通过上观察口法兰和下观察口法兰分别与腔体焊接，腔体顶部设有密封法兰，密封法兰上设有环形凹槽，环形凹槽内设有上观察口法兰密封圈，上观察口法兰通过螺栓与密封法兰连接，上观察口法兰上设有腔体上法兰，上观察口法兰与腔体上法兰焊接，在上观察口法兰上设有上观察口密封圈，腔体上法兰上设有顶部法兰，顶部法兰与腔体上法兰通过螺栓连接，所述卡紧装置设有压片夹、螺钉和螺纹柱，压片夹的一端由螺钉和螺纹柱固定在下观察口法兰上，压片夹的另一端将加工器件夹紧在密封法兰上；进气门和出气门分别设于腔体的侧壁上，在下观察口法兰下焊接有腔体下法兰，在腔体下法兰下方设有下观察口密封圈，在腔体下法兰底部焊接底部法兰，底部法兰作为整个真空腔的底部。
所述上观察口和下观察口可采用透明材料进行封口。
腔体可采用不锈钢，上观察口与下观察口用于对石墨烯制备过程的实时观察，研究石墨烯生长机理和生长过程中的一些特性。进气门与出气门用于腔体中气体的进入和排除，保证稳定的真空环境。卡紧装置对器件进行固定，使用简易方便。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、小型化，装置的整体尺寸规模较小，符合设计要求与工艺要求，可以方便携带且易于安装在不同的实验平台。
2、具有可视功能，装置的可视窗口采用透明材料进行封口，可以用于实时观察整个石墨烯制备过程进行实时观察，研究石墨烯生长机理和生长过程中的一些特性。
3、具有卡紧装置，该装置通过利用自身的结构和弹性对器件进行卡紧，操作简单，方便实用。
4、制备的石墨烯质量高，该真空腔采用焊接的连接方式，材料均为不锈钢，紧密性和刚度、强度较好，工作过程稳定、可靠。
5、易于操作，制备石墨烯时只要将该真空腔固定在能够使激光顺利进入腔体的位置即可。
附图说明
图1为本发明实施例的结构组成主视示意图。
图2为本发明实施例的结构组成俯视示意图。
图3为图1的A-A剖视示意图。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
参见图1～3，本发明实施例设有腔体15、上观察口11、下观察口16、卡紧装置、进气门6、出气门14；所述上观察口11和下观察口16通过上观察口法兰4和下观察口法兰7分别与腔体15焊接，腔体15顶部设有密封法兰5，密封法兰5上设有环形凹槽22，环形凹槽22内设有上观察口法兰密封圈12，上观察口法兰4通过螺栓3与密封法兰5连接，上观察口法兰4上设有腔体上法兰2，上观察口法兰4与腔体上法兰2焊接，在上观察口法兰4上设有上观察口密封圈10，腔体上法兰2上设有顶部法兰1，顶部法兰1与腔体上法兰2通过螺栓连接，所述卡紧装置设有压片夹19、螺钉13和螺纹柱18，压片夹19的一端由螺钉13和螺纹柱18固定在下观察口法兰7上，压片夹19的另一端将加工器件夹紧在密封法兰5上；进气门6和出气门14分别设于腔体15的侧壁上，在下观察口法兰7下焊接有腔体下法兰8，在腔体下法兰8下方设有下观察口密封圈17，在腔体下法兰8底部焊接底部法兰9，底部法兰9作为整个真空腔的底部。
所述上观察口11和下观察口16采用透明材料进行封口。所有密封圈可采用氟橡胶密封圈。
腔体15采用不锈钢腔体，上观察口11与下观察口16用于对石墨烯制备过程的实时观察，研究石墨烯生长机理和生长过程中的一些特性。进气门6与出气门14用于腔体中气体的进入和排除，保证稳定的真空环境。卡紧装置对器件进行固定，使用简易方便。
开始制备石墨烯时，用卡紧装置将器件固定于腔体内，接着将各个部位的螺栓拧紧，保证腔体的密封性，然后将真空腔抽真空到某一确定值，从进气门6通以氢、CH4气体,并保持真空泵处于工作状态。激光由上观察口11进入，在下观察口16采用光学显微镜进行实时观察，当器件中石墨烯生长的催化剂金属被加热到一定温度时，则有碳原子沉积在催化剂表面，即为石墨烯。

Claims (2)

1.一种生长过程可视的用于石墨烯制备的真空腔，其特征在于设有腔体、上观察口、下观察口、卡紧装置、进气门、出气门；所述上观察口和下观察口通过上观察口法兰和下观察口法兰分别与腔体焊接，腔体顶部设有密封法兰，密封法兰上设有环形凹槽，环形凹槽内设有上观察口法兰密封圈，上观察口法兰通过螺栓与密封法兰连接，上观察口法兰上设有腔体上法兰，上观察口法兰与腔体上法兰焊接，在上观察口法兰上设有上观察口密封圈，腔体上法兰上设有顶部法兰，顶部法兰与腔体上法兰通过螺栓连接，所述卡紧装置设有压片夹、螺钉和螺纹柱，压片夹的一端由螺钉和螺纹柱固定在下观察口法兰上，压片夹的另一端将加工器件夹紧在密封法兰上；进气门和出气门分别设于腔体的侧壁上，在下观察口法兰下焊接有腔体下法兰，在腔体下法兰下方设有下观察口密封圈，在腔体下法兰底部焊接底部法兰，底部法兰作为整个真空腔的底部。
2.如权利要求1所述一种生长过程可视的用于石墨烯制备的真空腔，其特征在于所述上观察口和下观察口采用透明材料进行封口。
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