CN109487217B - 一种可以有效降温的分子蒸发装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可以有效降温的分子蒸发装置，属于超高真空有机分子技术领域。该分子蒸发装置，包括金属挡片、陶瓷压片、内坩埚、限位陶瓷、电阻丝、外坩埚、冷却台、热偶线、四电极法兰、冷却管、旋转导入器、空管、CF16的法兰、铜螺栓、螺母和旋转导入器的长螺杆。本装置能有效加热沉积样品；本装置可实现有效的降温，并可以通液氮降温，经过测试可以降到‑90℃并可正常使用；本装置可以实现在通入液氮流量较为稳定的情况下，通过电阻丝加热，维持在设定的温度；本装置结构原理简单，部件容易更换、升级，易于修理；本装置成本较低。

Description

一种可以有效降温的分子蒸发装置
技术领域
本发明涉及一种可以有效降温的分子蒸发装置，属于超高真空有机分子技术领域。
背景技术
蒸发沉积是一种常见的真空镀膜技术，要实现蒸发沉积，必须要的设备就是真空蒸发源。根据蒸发源加热方式的不同也可以将其分为热阻蒸发源和电子束蒸发源。热阻蒸发源一般是通过通入电流使电阻丝产生热量，继而给所需升华材料加热，是一种热辐射的加热方式。热阻蒸发源适合一些低熔点的材料，比如有机分子，故而有时又称为有机分子蒸发源；电子束蒸发源是利用高能电子聚焦去集中加热所需加热的材料，适合一些熔点较高的材料，比如一些高熔点的金属。
两种蒸发源相比而言，热阻蒸发源简单，适合低熔点的材料，电子束蒸发源结构更为复杂，适合高熔点的材料。然而对于目前商用的蒸发源来说，无论是热阻蒸发源还是电子束蒸发源，价格都较为昂贵。而且现在的蒸发源降温方式并非直接与内坩埚接触，效率不高，导致即使在通了冷却水的情况下仍不能很好的降温，不适合一些升华点低于室温的材料。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种可以有效降温的分子蒸发装置。本分子蒸发装置易简实用且价格低廉并能够实现有效降温，本发明通过以下技术方案实现。
一种可以有效降温的分子蒸发装置，包括金属挡片1、陶瓷压片2、内坩埚3、限位陶瓷4、电阻丝5、外坩埚6、冷却台7、热偶线8、四电极法兰9、冷却管10、旋转导入器11、空管14、CF16的法兰15、铜螺栓18、螺母19和旋转导入器的长螺杆20，所述四电极法兰9中间位置插入一对矮的加热丝电极和一对高的热偶电极，一对矮的加热丝电极和一对高的热偶电极包裹着插入四电极法兰9的两个冷却管10，两个冷却管10顶部与冷却台连通，冷却台为内部中空柱状，冷却台中间位置通过铜螺栓18和螺母19与外坩埚6底部连接，外坩埚6内部设有内坩埚3，铜螺栓18顶部与内坩埚3底部接触，外坩埚6内部设有若干均匀设置的电阻丝5以及内坩埚3上设有热偶线8，电阻丝5两端穿过外坩埚6后各连接一个矮的加热丝电极，热偶线8两端穿过外坩埚6后各连接一个高的热偶电极，一对高的热偶电极上部设有陶瓷压片2以及下部设有限位陶瓷4，陶瓷压片2上与内坩埚3顶部开口的竖直方向设有出口孔，四电极法兰9底部通过空管14连接CF16的法兰15，旋转导入器的长螺杆20依次穿过从下至上的CF16的法兰15和限位陶瓷4，旋转导入器的长螺杆20上部设有金属挡片1，调节旋转导入器的长螺杆20的上下位置将金属挡片1遮挡住或者打开出口孔。
所述一对矮的加热丝电极顶部均设有加热丝电极接线柱13，每个加热丝电极接线柱13与电阻丝5一端连接。
所述一对高的热偶电极顶部均设有热偶电极接线柱12，每个热偶电极接线柱12与热偶线8一端连接。
所述一对矮的加热丝电极底部连接直流电流源16的正负极，一对高的热偶电极底部连接PID温控17，PID温控17连接直流电流源16。
上述电阻丝5为钨丝。
上述内坩埚3材质为石英或陶瓷。
上述冷却台7和冷却管10材质可以为适用于超高真空的不锈钢或者其他材质。
上述热偶线8为K型热偶丝。
该装置安装方法为：先将外坩埚6缠好电阻丝5，为了使其紧密缠上，可以将钨丝先缠在直径更小的螺丝上，再去缠在外坩埚6上。再将冷却台7与外坩埚6借助铜螺栓18固定，将焊接好的热偶线8从外坩埚6外壁的两个小孔穿进去，并将焊点压入一字栓头内，并比栓头略高，然后放入内坩埚3。装上限位陶瓷4和陶瓷压片2，固定在热偶电极上。装上旋转导入器和金属挡板1。
该装置的工作原理为：
将低熔点的有机分子放到内坩埚3中，然后通过调节旋转导入器将金属挡片1遮挡陶瓷压片2的出口孔，将内坩埚3顶部密封，通过PID温控17将直流电流源16与加热丝电极底部电连接，控制外坩埚6加热且热辐射内坩埚3，给低熔点的有机分子加热，加热一定时间后，从一个冷却管10中通入冷却液体（冷却水）和冷却气体（液氮或者冷氮气），降低内坩埚3中的温度进行蒸发沉积，冷却台7中的经冷却后的液体和经冷却后的气体从另一个冷却管10中流出。
本发明的有益效果是：
（1）本装置能有效加热沉积样品；
（2）本装置可实现有效的降温，并可以通液氮降温，经过测试可以降到-90℃并可正常使用；
（3）本装置可以实现在通入液氮流量较为稳定的情况下，通过电阻丝加热，维持在设定的温度；
（4）本装置结构原理简单，部件容易更换、升级，易于修理；
（5）本装置成本较低。
附图说明
图1是本发明分子蒸发装置结构示意图；
图2是本发明局部示意图A；
图3是本发明冷却台与冷却管局部剖面图；
图4是本发明外坩埚、内坩埚及冷却台安装剖面图；
图5是本发明局部示意图B；
图6是本发明局部示意图C；
图7是本发明工作示意连接图。
图中：1-金属挡片，2-陶瓷压片，3-内坩埚，4-限位陶瓷，5-电阻丝，6-外坩埚，7-冷却台，8-热偶线，9-四电极法兰，10-冷却管，11-旋转导入器，12-热偶电极接线柱，13-加热丝电极接线柱，14-空管，15-CF16的法兰，16-直流电流源，17-PID温控，18-铜螺栓，19-螺母，20-旋转导入器的长螺杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1至7所示，该可以有效降温的分子蒸发装置，包括金属挡片1、陶瓷压片2、内坩埚3、限位陶瓷4、电阻丝5、外坩埚6、冷却台7、热偶线8、四电极法兰9、冷却管10、旋转导入器11、空管14、CF16的法兰15、铜螺栓18、螺母19和旋转导入器的长螺杆20，所述四电极法兰9中间位置插入一对矮的加热丝电极和一对高的热偶电极，一对矮的加热丝电极和一对高的热偶电极包裹着插入四电极法兰9的两个冷却管10，两个冷却管10顶部与冷却台连通，冷却台为内部中空柱状，冷却台中间位置通过铜螺栓18和螺母19与外坩埚6底部连接，外坩埚6内部设有内坩埚3，铜螺栓18顶部与内坩埚3底部接触，外坩埚6内部设有若干均匀设置的电阻丝5以及内坩埚3上设有热偶线8，电阻丝5两端穿过外坩埚6后各连接一个矮的加热丝电极，热偶线8两端穿过外坩埚6后各连接一个高的热偶电极，一对高的热偶电极上部设有陶瓷压片2以及下部设有限位陶瓷4，陶瓷压片2上与内坩埚3顶部开口的竖直方向设有出口孔，四电极法兰9底部通过空管14连接CF16的法兰15，旋转导入器的长螺杆20依次穿过从下至上的CF16的法兰15和限位陶瓷4，旋转导入器的长螺杆20上部设有金属挡片1，调节旋转导入器的长螺杆20的上下位置将金属挡片1遮挡住或者打开出口孔。
其中一对矮的加热丝电极顶部均设有加热丝电极接线柱13，每个加热丝电极接线柱13与电阻丝5一端连接；一对高的热偶电极顶部均设有热偶电极接线柱12，每个热偶电极接线柱12与热偶线8一端连接；一对矮的加热丝电极底部连接直流电流源16的正负极，一对高的热偶电极底部连接PID温控17，PID温控17连接直流电流源16；电阻丝5为钨丝；内坩埚3材质为石英；冷却台7和冷却管10材质可以为适用于超高真空的不锈钢；热偶线8为K型热偶丝。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种可以有效降温的分子蒸发装置，其特征在于：包括金属挡片（1）、陶瓷压片（2）、内坩埚（3）、限位陶瓷（4）、电阻丝（5）、外坩埚（6）、冷却台（7）、热偶线（8）、四电极法兰（9）、冷却管（10）、旋转导入器（11）、空管（14）、CF16的法兰（15）、铜螺栓（18）、螺母（19）和旋转导入器的长螺杆（20），所述四电极法兰（9）中间位置插入一对矮的加热丝电极和一对高的热偶电极，一对矮的加热丝电极和一对高的热偶电极包裹着插入四电极法兰（9）的两个冷却管（10），两个冷却管（10）顶部与冷却台连通，冷却台为内部中空柱状，冷却台中间位置通过铜螺栓（18）和螺母（19）与外坩埚（6）底部连接，外坩埚（6）内部设有内坩埚（3），铜螺栓（18）顶部与内坩埚（3）底部接触，外坩埚（6）内部设有若干均匀设置的电阻丝（5）以及内坩埚（3）上设有热偶线（8），电阻丝（5）两端穿过外坩埚（6）后各连接一个矮的加热丝电极，热偶线（8）两端穿过外坩埚（6）后各连接一个高的热偶电极，一对高的热偶电极上部设有陶瓷压片（2）以及下部设有限位陶瓷（4），陶瓷压片（2）上与内坩埚（3）顶部开口的竖直方向设有出口孔，四电极法兰（9）底部通过空管（14）连接CF16的法兰（15），旋转导入器的长螺杆（20）依次穿过从下至上的CF16的法兰（15）和限位陶瓷（4），旋转导入器的长螺杆（20）上部设有金属挡片（1），调节旋转导入器的长螺杆（20）的上下位置将金属挡片（1）遮挡住或者打开出口孔。
2.根据权利要求1所述的可以有效降温的分子蒸发装置，其特征在于：所述一对矮的加热丝电极顶部均设有加热丝电极接线柱（13），每个加热丝电极接线柱（13）与电阻丝（5）一端连接。
3.根据权利要求1所述的可以有效降温的分子蒸发装置，其特征在于：所述一对高的热偶电极顶部均设有热偶电极接线柱（12），每个热偶电极接线柱（12）与热偶线（8）一端连接。
4.根据权利要求2或3所述的可以有效降温的分子蒸发装置，其特征在于：所述一对矮的加热丝电极底部连接直流电流源（16）的正负极，一对高的热偶电极底部连接PID温控（17），PID温控（17）连接直流电流源（16）。
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