用於製備薄膜的筒型輻射式加熱器的製作方法
2023-05-30 21:46:11
專利名稱：用於製備薄膜的筒型輻射式加熱器的製作方法
技術領域：
本發明屬於薄膜製備技術中的加熱設備，尤其涉及一種超導薄膜製備中的用於製備薄膜的筒型輻射式加熱器。
背景技術：
薄膜的製備方法有直流磁控濺射法、脈衝雷射法、共蒸發法等等。諸多的制膜方法都需要合適的加熱器，因此加熱器是製備薄膜設備中的關鍵部分。它關係到薄膜質量的優劣。通常採用的加熱器有滷素燈加熱、二氧化碳雷射加熱，單晶矽加熱等。以上加熱器均有使用壽命短，恆溫區不穩定等缺點，無疑將會影響薄膜質量，增加了確定薄膜最佳工藝參數的難度，影響工藝參數的重複性，特別是大面積雙面超導薄膜的製備，對加熱器提出了更高的要求。
發明內容
本發明的目的是提供一種用於製備薄膜的筒型輻射式加熱器，其可為製備性能優良均勻性好的大面積雙面超導薄膜提供保證，同時在真空、氧氣氛下、高溫中，加熱器自身材料的性能穩定，沒有揮發物汙染真空室。
為實現上述目的，本發明採取以下設計方案一種用於製備薄膜的筒型輻射式加熱器，包括一筒型爐體，在爐體的爐壁上繞有加熱絲，爐體的外側有隔熱層，所述的加熱絲受控於一控溫單元裝置；爐底均布若干孔。
所述的加熱絲採用豎繞方式繞在爐體內壁上，且加熱絲上套有瓷管。
或所述的加熱絲採用雙繞方式繞在爐體內、外壁上。
必要時，在爐體的內側置有均熱筒。
本發明的優點是1、加熱器結構合理緊湊；2、溫度恆溫區面積有足夠大的尺寸，可滿足製備大面積雙面超導薄膜的要求；3、溫度可調且選擇範圍寬；4、使用該加熱器，方便確定薄膜最佳工藝參數，並具重複性；5、使用壽命長，抗破壞能力強。
圖1為本發明結構示意2為本發明另一實施例結構示意3為本發明又一實施例結構示意圖具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明如圖1所示，本發明用於製備薄膜的筒型輻射式加熱器，包括一筒型爐體1，在爐體的爐壁上繞有加熱絲2，爐體的外側有隔熱層3，所述的加熱絲受控於一控溫單元裝置。該控溫單元裝置的核心為一控溫儀8(可採用歐陸818控溫儀)，其控制端輸出經變壓器7(BL)接電熱絲，一放置於爐腔內的熱電偶6信號端接控溫儀8的輸入端。在爐底5均布若干孔，主要用於提高爐膛內的溫度均勻度。
所述的加熱絲可用鎳鉻絲、鉑絲或其它耐高溫金屬絲，加熱絲採用雙繞或豎繞方式繞在爐體的不鏽鋼筒外壁或內壁上，必要時在加熱絲上套有瓷管。
根據爐體爐腔的大小和加熱絲所繞的方式及方位來決定是否在爐體的內側加設均熱筒4，一般當加熱絲繞在爐體的不鏽鋼筒內壁上且爐體較高時應加設均熱筒。
所述的控溫單元裝置的熱電偶置於爐腔內，視爐腔尺寸定熱電偶位置，爐腔較低時，位置可隨意，爐腔較高時應位於爐高的三分之一處。
爐體可選用金屬或非金屬耐高溫材料，均熱筒也同樣也選用金屬或非金屬材料，要熱傳導良好；隔熱層選用很薄的金屬板製作，要求熱傳導差的材料；以上材料必須保證在真空高溫、氧氣氛中沒有揮發物汙染真空室。
本發明的工作原理是控溫儀根據熱電偶傳來的測試值不斷調整輸出控制，使加熱絲加熱的溫度始終保持在預定的恆定值上，以滿足相應溫度下的薄膜材料的製備。
本發明用於製備薄膜的筒型輻射式加熱器同樣適用於其它薄膜材料的製備。
以下為具體實施例實施例1用於直流磁控濺射設備中的筒型輻射式加熱參照圖2所示，筒型爐體，高63mm，Φ內53mm，壁厚3mm，用不鏽鋼材料製作；加熱絲採用鎳鉻絲或其它耐高溫發熱絲，雙繞方式，繞在爐體不鏽鋼筒外壁上；根據爐體大小決定爐絲長度。隔熱層採用1mm厚不鏽鋼板製作，爐底用5mm厚不鏽鋼板，在Φ59mm尺寸上均布6個孔；熱電偶位置隨意；變壓器，輸入交流220V，輸出40V，150A；採用歐陸818控溫儀，精度達±0.1℃。採用直流磁控濺射方法。加熱器製備的釔鋇銅氧(YBCO)超導薄膜Tc＞90K(77K、0T)。
實施例2用於直流磁控濺射設備中的筒型輻射式加熱筒型爐體高60mm，Φ內50mm，壁厚3mm，用不鏽鋼材料製作；參照圖3所示，加熱絲採用鎳鉻絲或其它耐高溫發熱絲，豎繞方式，豎繞在爐體內壁上，並在加熱絲上套瓷管；可以不用均熱筒，也可以用；隔熱層採作1mm厚的不鏽鋼板製作；爐底用厚5mm不鏽鋼板，在Φ56mm尺寸上均布6個孔；熱電偶位置可隨意放至爐腔內；採用大電流變壓器，輸入交流220V，輸出20V，400A；用歐陸818控溫儀，精度達到±0.1℃。採用直流磁控濺射方法，用該發明加熱器製備的YBCO超導薄膜Tc＞91K(77K，OT)。
實施例3用於直流磁控濺射設備中的筒型輻射式加熱筒型爐體，高78mm，Φ內75mm，壁厚3mm，用不鏽鋼製造；參照圖1所示，加熱絲採用鉑絲或其它的高溫發熱絲，雙繞方式，雙繞在筒型爐體的內壁上。設有均熱筒，高78mm，Φ內73mm，壁厚1mm，用石英材料製作；隔熱層採用0.5mm厚不鏽鋼板製作；爐底用厚8mm的不鏽鋼板製作，在Φ81mm的尺寸上均布了3-6個孔，熱電偶位置在爐高三之一處(偏下方)，變壓器輸入交流200V，輸出40V，150A；採用歐陸818控溫儀，精度達到±0.1℃，用直流磁控濺射方法，使用該發明加熱器製備了YBCO雙面超導薄膜，兩面性能均達到Tc＞90K，Jc＞106A/cm2(77K，OT)，Rs＜0.84mΩ(77K，10GHz)。
權利要求
1.一種用於製備薄膜的筒型輻射式加熱器，包括一筒型爐體，其特徵在於在爐體的爐壁上繞有加熱絲，爐體的外側有隔熱層，所述的加熱絲受控於一控溫單元裝置。
2.根據權利要求1所述的用於製備薄膜的筒型輻射式加熱器，其特徵在於所述的加熱絲採用豎繞方式繞在爐體內壁上，且加熱絲上套有瓷管。
3.根據權利要求1所述的用於製備薄膜的筒型輻射式加熱器，其特徵在於所述的加熱絲採用雙繞方式繞在爐體內壁上。
4.根據權利要求1所述的用於製備薄膜的筒型輻射式加熱器，其特徵在於所述的加熱絲採用雙繞方式繞在爐體不鏽鋼筒外壁上。
5.根據權利要求4或5所述的用於製備薄膜的筒型輻射式加熱器，其特徵在於在爐體的內側置有均熱筒。
6.根據權利要求5所述的用於製備薄膜的筒型輻射式加熱器，其特徵在於所述的加熱絲採用鉑絲。
全文摘要
本發明公開了一種用於製備薄膜的筒型輻射式加熱器，包括一筒型爐體，在爐體的爐壁上繞有加熱絲，爐體的外側有隔熱層，所述的加熱絲受控於一控溫單元裝置；爐體爐底周邊上均布若干孔。本加熱器結構合理緊湊；溫度恆溫區面積有足夠大的尺寸，可滿足製備大面積雙面超導薄膜的要求；溫度可調且選擇範圍寬，溫度可調且選擇範圍寬；使用該加熱器，方便確定薄膜最佳工藝參數，並具重複性；使用壽命長，抗破壞能力強。
文檔編號F27B5/04GK1499164SQ02146098
公開日2004年5月26日 申請日期2002年11月4日 優先權日2002年11月4日
發明者王小平, 馮稷, 劉援, 王霈文, 古宏偉 申請人:北京有色金屬研究總院