CN104236991A - 一种可拆卸原位热处理装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可拆卸原位热处理装置，包括一能够进行加热的加热本体，加热本体内具有放置样品的空腔，加热本体上设置有与所述空腔相连通的第一驳接接头，第一驳接接头的接口能够与其他设备可拆卸连接，第一驳接接头上设置有用于隔断和开启与所述空腔连通的第一阀门。该可拆卸原位热处理装置能够实现与其他工艺设备的可拆卸连接，连接方式灵活方便，避免了材料样品或产品在由制备环境转移至热处理环境的过程中暴露于空气环境，从而造成污染及损坏。本发明还涉及一种可拆卸原位热处理装置的使用方法，能实现一台制备或者检测装置与多个可拆卸原位热处理装置的配合使用，提高了制备装置的利用率，降低了设备成本。

Description

一种可拆卸原位热处理装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种材料热处理装置，特别涉及一种可拆卸原位热处理装置，本发明还涉及该可拆卸原位热处理装置的使用方法。

背景技术

材料热处理工艺是通过将材料置于一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的微观组织结构，以调控材料的服役性能。热处理工艺是材料科技工业中非常重要的一个工艺环节，也是材料科学研究中的重要研究内容。对于材料工业生产工艺和材料科学实验研究技术的发展，与热处理工艺相关的装备具有重要的支撑作用。现有的热处理装置大多是与材料制备设备分立的。如申请公布号为CN103884725A(申请号为201210564335.7)的中国发明专利申请中公开的《X射线吸收谱的原位加热装置》，该装置单独用于处理样品的一个工艺环节，且不具有与其他工艺设备进行连接的连接装置，则该样品在该X射线吸收谱的原位加热装置中进行处理前，必然需要经过其他工艺阶段得到该材料样品，再将样品从上一个工艺装置取出后再放入到热处理装置，在两个工艺阶段的衔接环节中材料样品/产品不可避免地要暴露于空气环境或其他外部环境，可能会导致材料样品不可预期的损坏或污染，影响生产、研究活动的效率。目前在半导体制造等领域内使用的原位热处理技术，其技术方案中热处理装置通常与制备装置集成为一单一设备，需完成整个制备-热处理工艺过程后，下一工艺过程方能开始实施。然而，材料热处理工艺常常需要数小时甚至数十小时方可完成，远长于制备装置制备样品所需的时间。因此，制备装置事实上长时间处于闲置状态，设备资源被浪费。此外，现有热处理装置通常只具备单一热处理功能，不具有在线监测功能，热处理过程中样品的结构、成分、气体分压及拉曼光谱、发射光谱、吸收光谱、红外光谱等信息不能在线获得，丢失了材料热处理过程中的多种重要信息。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够避免材料样品或者产品因暴露于空气受到污染且能与其他设备可拆卸连接的原位热处理装置。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种可拆卸连接的原位热处理装置的使用方法，该方法操作简单，同时能够实现多个可拆卸原位热处理装置和一台相关工艺或者检测装置间的配合使用。

本发明解决上述第一个问题所采用的技术方案为：一种可拆卸原位热处理装置，包括一能够进行加热的加热本体，所述加热本体内具有放置样品的空腔，其特征在于：所述加热本体上设置有与所述空腔相连通的第一驳接接头，所述第一驳接接头上具有能够与其他设备可拆卸连接的快速连接接口，所述第一驳接接头上设置有用于隔断和开启与所述空腔连通的第一阀门。

为了适应不同材料样品加工的环境要求，所述加热本体上还设置有与所述空腔相连通的第二驳接接头，所述第二驳接接头的接口上连接有真空泵，所述第二驳接接头上设置有第二阀门，所述第二阀门能够隔断和开启所述真空泵和所述空腔间的连通。

可选择地，所述真空泵为机械泵、分子泵、扩散泵、溅射离子泵、升华泵、冷凝泵、吸气剂泵中的一种或者至少两种的组合。

可选择地，所述第一阀门和第二阀门为插板阀、充气阀、挡板阀、球阀、翻板阀、微调阀、蝶阀、压差阀、隔膜阀等阀门中一种或者至少两种的组合。

根据不同的驱动方式要求，所述第一阀门和第二阀门为手动阀、电动阀、气动阀、磁动阀、液动阀中一种或者至少两种的组合。

优选地，所述第一驳接接头的快速连接接口和第二驳接接头的接口为KF型快速连接法兰接口，所述KF型快速连接法兰接口的对接面上还设置有密封圈。

为了方便空腔内气体压强的在线监测，以及样品结构、成分、形貌、发射光谱特性、吸收光谱特性、荧光光谱特性、拉曼光谱特性、红外光谱特性等性质的在线监测，所述加热本体上还设置有与所述空腔相连通的且能容置在线监测装置的监测接头。

为了及时获取空腔内的气体压强信息，所述监测接头内放置有气压监测器，所述气压监测器为电阻真空规管、热电偶真空规管、电离真空规管、电容真空规管、压阻真空规管中的一种或者至少两种的组合。

为了适应样本材料加工的不同气体要求，同时避免交叉污染，防止对加热本体空腔内的污染。所述加热本体上还设置有与所述空腔相连通的气体引入接头。

方便地，所述空腔内设置有用于放置样品的支架和用于加热使用的加热器。

本发明解决上述第二个问题所采用的技术方案为：一种可拆卸原位热处理装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、将一个可拆卸原位热处理装置通过第一驳接接头的快速连接接口与其他设备连接；

步骤二、打开第二阀门，开启真空泵，利用真空泵将空腔内的气压抽至目的气压；

步骤三、调整其他设备腔体内的气压，使其气压与该可拆卸原位热处理装置气压接近；

步骤四、打开第一阀门；

步骤五、将样品自其他设备腔体内传送至该可拆卸原位热处理装置的空腔内；

步骤六、关闭第一阀门；

步骤七、打开第一驳接接头的快速连接接口，将该可拆卸原位热处理装置自其他设备上拆卸下来；

步骤八、样品在加热本体的空腔内进行热处理；

步骤九、热处理结束并待样品冷却后，关闭第二阀门及真空泵；

步骤十、打开第一阀门将热处理好的样品取出；

步骤十一、关闭第一阀门并返回步骤一。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该可拆卸原位热处理装置能够实现与其他设备的可拆卸连接，即可进行和其他设备的快速耦合和拆卸，连接方式灵活方便。该可拆卸原位热处理装置和其他设备连接后，则材料样品或产品可以自制备或者检测环境中经第一驳接接头直接转移到热处理环境中，避免了材料样品或产品在向热处理环境转移的过程中暴露于空气环境，从而造成污染及损坏。同时在材料样品或产品向热处理装置内转移后，热处理装置即可自其他设备上拆卸脱离，操作方便。

此外本发明中的可拆卸原位热处理装置的使用方法，该方法能够实现一台制备或者检测装置与多个可拆卸原位热处理装置的配合使用，在一部分热处理装置实施热处理工艺时，制备或检测装置还可继续工作并与其他热处理装置完成样品或产品的传递，与可拆卸原位热处理装置配合耦合连接和拆卸的其他设备的利用率不再受限于热处理工艺时间长度，提高了工作效率，降低了设备成本。

附图说明

图1为本发明实施例中可拆卸原位热处理装置的结构示意图。

图2为本发明实施例中可拆卸原位热处理装置的使用方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例中的一种可拆卸原位热处理装置，包括一能够进行加热的加热本体1，该加热本体1内具有放置样品的空腔11，为了样品方便放置，空腔11内设置有用于放置样品的支架3和用于加热使用的加热器4，本实施例中的加热器4设置在支架3的下面，加热器4用于对样品的热处理加工，而空腔11内的加热温度根据加工要求进行控制。

加热本体1上设置有与所述空腔11相连通的第一驳接接头12，第一驳接接头12上具有能够与其他设备可拆卸连接的快速连接接口121，第一驳接接头12上设置有用于隔断和开启与所述空腔11连通的第一阀门13。其中，前述的其他设备可以为与样本热处理相关的工艺制备装置或者相关的检测装置。

为了适应不同材料样品加工的环境要求，加热本体1上还设置有与空腔11相连通的第二驳接接头14，该第二驳接接头14的接口上连接有真空泵2，第二驳接接头14上设置有第二阀门15，第二阀门15能够隔断和开启所述真空泵2和所述空腔11间的连通。

为了方便空腔11内气体压强的在线监测，以及样品结构、成分、形貌、发射光谱特性、吸收光谱特性、荧光光谱特性、拉曼光谱特性、红外光谱特性等性质的在线监测，加热本体1上还设置有与空腔11相连通的且能容置在线监测装置的监测接头16，在不需要使用在线监测功能的情况下则封闭该监测接头16即可。

为了适应样本材料加工的不同气体要求，同时避免交叉污染，防止对加热本体空腔内的污染。加热本体1上还设置有与空腔11相连通的气体引入接头17，通过气体引入接头17可以引入热处理过程中需要的反应气体或者惰性气体，在不需要引入额外气体的情况下则封闭气体引入接头17即可。

其中，真空泵2可以选用机械泵、分子泵、扩散泵、溅射离子泵、升华泵、冷凝泵、吸气剂泵中的一种或者至少两种的组合。本实施例中的真空泵2选用旋片式机械泵和涡轮分子泵的组合。

第一阀门13和第二阀门15可以选用插板阀、充气阀、挡板阀、球阀、翻板阀、微调阀、蝶阀、压差阀、隔膜阀等阀门中一种或者至少两种的组合。同时根据不同的驱动方式要求，第一阀门13和第二阀门15可以为手动阀、电动阀、气动阀、磁动阀、液动阀中一种或者至少两种的组合。本实施例中第一阀门13选用手动高真空插板阀。第二阀门15选用高真空插板阀与电磁角阀及球阀的组合。第一驳接接头12快速连接接口121和第二驳接接头14的接口为KF型快速连接法兰接口，该KF型快速连接法兰接口的对接面上均设置有密封圈。

本实施例中为了及时获取空腔11内的气体压强信息，监测接头16内放置有气压监测器，气压监测器通过外部检测数据处理装置实现对空腔11内气压的在线实时监测。该气压监测器可以选用电阻真空规管、热电偶真空规管、电离真空规管、电容真空规管、压阻真空规管中的一种或者至少两种的组合。本实施例中的气压监测器选用电阻真空规管和电离真空规管的组合。

如图2所示，以样品制备装置与该可拆卸原位热处理装置的配合使用作为示例进行说明，该可拆卸原位热处理装置的使用方法如下：

步骤一、将一个可拆卸原位热处理装置通过第一驳接接头12的快速连接接口121与样品的制备装置腔体连接；

步骤二、打开第二阀门15中的球阀，开启旋片式机械泵将空腔11内的气压抽至低于10Pa；

步骤三、关闭第二阀门15中的球阀，打开第二阀门15中的电磁角阀和高真空插板阀，开启涡轮分子泵将空腔11内的气压抽至目的气压，本实施例中利用旋片式机械泵和涡轮分子泵保持空腔11内为真空环境；

步骤四、调整制备装置腔体内的气压，使其气压与本可拆卸原位热处理装置气压接近；

步骤五、打开第一阀门13；

步骤六、将样品自制备装置腔体内传送至本可拆卸原位热处理装置的空腔11内的支架3上；

步骤七、关闭第一阀门13；

步骤八、打开第一驳接接头12的快速连接接口121，即打开KF型快速连接法兰接口的法兰锁扣，将本可拆卸原位热处理装置自制备装置上拆卸下来；

步骤九、控制打开加热器4，使得样品在空腔11内进行热处理；

步骤十、热处理结束后关闭加热器4；

步骤十一、待样品冷却后，关闭第二阀门15及真空泵2；

步骤十二、打开第一阀门13将热处理好的样品取出；

步骤十三、关闭第一阀门13并返回步骤一。

在使用过程中可以将一台制备装置与多个可拆卸原位热处理装置配合使用。

Claims (10)

1.一种可拆卸原位热处理装置，包括一能够进行加热的加热本体(1)，所述加热本体(1)内具有放置样品的空腔(11)，其特征在于：所述加热本体(1)上设置有与所述空腔(11)相连通的第一驳接接头(12)，所述第一驳接接头(12)上具有能够与其他设备可拆卸连接的快速连接接口(121)，所述第一驳接接头(12)上设置有用于隔断和开启与所述空腔(11)连通的第一阀门(13)。

2.根据权利要求1所述的可拆卸原位热处理装置，其特征在于：所述加热本体(1)上还设置有与所述空腔(11)相连通的第二驳接接头(14)，所述第二驳接接头(14)的接口上连接有真空泵(2)，所述第二驳接接头(14)上设置有第二阀门(15)，所述第二阀门(15)能够隔断和开启所述真空泵(2)和所述空腔(11)间的连通。

3.根据权利要求2所述的可拆卸原位热处理装置，其特征在于：所述真空泵(2)为机械泵、分子泵、扩散泵、溅射离子泵、升华泵、冷凝泵、吸气剂泵中的一种或者至少两种的组合。

4.根据权利要求2所述的可拆卸原位热处理装置，其特征在于：所述第一阀门(13)和第二阀门(15)为插板阀、充气阀、挡板阀、球阀、翻板阀、微调阀、蝶阀、压差阀、隔膜阀等阀门中一种或者至少两种的组合；所述第一阀门(13)和第二阀门(15)为手动阀、电动阀、气动阀、磁动阀、液动阀中一种或者至少两种的组合。

5.根据权利要求2所述的可拆卸原位热处理装置，其特征在于：所述第一驳接接头(12)的快速连接接口(121)和第二驳接接头(14)的接口为KF型快速连接法兰接口，所述KF型快速连接法兰接口的对接面上还设置有密封圈。

6.根据权利要求1所述的可拆卸原位热处理装置，其特征在于：所述加热本体(1)上还设置有与所述空腔(11)相连通的且能容置在线监测装置的监测接头(16)。

7.根据权利要求6所述的可拆卸原位热处理装置，其特征在于：所述监测接头(16)内放置有气压监测器，所述气压监测器为电阻真空规管、热电偶真空规管、电离真空规管、电容真空规管、压阻真空规管中的一种或者至少两种的组合。

8.根据权利要求1所述的可拆卸原位热处理装置，其特征在于：所述加热本体(1)上还设置有与所述空腔(11)相连通的气体引入接头(17)。

9.根据权利要求1～9任一权利要求所述的可拆卸原位热处理装置，其特征在于：所述空腔(11)内设置有用于放置样品的支架(3)和用于加热使用的加热器(4)。

10.一种如权利要求2所述的可拆卸原位热处理装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、将一个可拆卸原位热处理装置通过第一驳接接头(12)的快速连接接口(121)与其他设备连接；

步骤二、打开第二阀门(15)，开启真空泵，利用真空泵(2)将空腔(11)内的气压抽至目的气压；

步骤三、调整其他设备腔体内的气压，使其气压与该可拆卸原位热处理装置气压接近；

步骤四、打开第一阀门(13)；

步骤五、将样品自其他设备腔体内传送至该可拆卸原位热处理装置的空腔(11)内；

步骤六、关闭第一阀门(13)；

步骤七、打开第一驳接接头(12)的快速连接接口(121)，将该可拆卸原位热处理装置自其他设备上拆卸下来；

步骤八、样品在加热本体(1)的空腔(11)内进行热处理；

步骤九、热处理结束并待样品冷却后，关闭第二阀门(15)及真空泵(2)；

步骤十、打开第一阀门(13)将热处理好的样品取出；

步骤十一、关闭第一阀门(13)并返回步骤一。