節料型原子束髮生器的製作方法

2023-07-05 15:29:16

專利名稱：節料型原子束髮生器的製作方法
技術領域：
本發明是一種節料型原子束髮生器，屬於原子束生成技術領域。
背景技術：
隨著現代科學技術的發展，人們把磁光場用於對原子進行控制，製作各種超微細圖形。為了產生原子束，一般使用加熱真空系統某局部原子材料的原子發生器產生。這些能產生原子束的原子發生器設備，由於從噴射小孔噴出的原子具有較大的發散角，而真正能被利用的只有小發散角原子，大部分發散角較大原子都被擋板擋去而浪費掉，連續工作不了多少時間就需加原子材料，因此儘管高純度原子材料比較貴重，這些設備卻都還存在著耗料大，可連續噴射原子束時間短的缺陷。

發明內容
本發明的技術解決問題是提供一種節料型原子束髮生器，既能大量節省原子材料，又能不停機長時間連續噴射。
本發明的技術解決方案是節料型原子束髮生器，包括真空腔體8及真空腔9，其特點在於還包括內外雙加熱坩堝爐，該包括內外雙加熱坩堝爐由坩堝4、內外雙加熱體6、5，坩堝蓋16和坩堝內芯14，在坩堝4外壁裝有外加熱體5，並開有刀口形噴射孔12(包括外加熱體5也對應開有孔)，坩堝蓋16緊蓋在坩堝4上，坩堝4內還裝有坩堝內芯14，在坩堝內芯14的上部開有與坩堝4上噴射孔12對齊的刀口形噴射孔17，下部開有讓液體材料流入的孔20，在坩堝內芯14外壁緊套有內加熱體6，並在對應坩堝內芯14上部噴射孔12位置留出孔，坩堝內芯14中間裝有若干根帶有小毛細內孔耐高溫管21，在其上部還裝帶有傾角的反射板15。
本發明的目的也可以通過以下技術措施實現被外加熱體加熱熔為液體的原子束材料，通過坩堝內芯下部孔流入內芯，液體材料在帶有小毛細內孔耐高溫管中上升一段高度，再通過內加熱體加熱，在毛細內孔中原子通過反射板反射，從坩堝內芯的噴射孔以大發散角噴出原子束，除中間正對坩堝孔的小部分原子束繼續噴入真空腔中以外，大部分原子都打在坩堝的內壁上，而流回底部，形成循環回收，可提供坩堝內芯的再次噴射。
本發明與現有技術相比具有的有益效果是由於本發明發生器中坩堝內芯第一次噴射出的大部分發散角較大的原子，不能通過坩堝第二個噴射口噴出，而都被坩堝壁擋住回收循環使用，使本發生器節約了大量的原子材料，達到耗料很省；在坩堝容積和裝料相同情況下，本發生器使一次裝料不停機可連續噴射時間也大大拉長。總之，本發明發生器不僅節約材料，減少了費用，而且還大大提高了工作效率。


圖1為本發明實施例節料型原子束髮生器的結構圖；圖2為內外雙加熱坩堝爐結構圖。
具體實施例方式
如圖1所示，節料型原子束髮生器由包括雙加熱坩堝爐和真空腔體8，而雙加熱坩堝爐由坩堝4，爐底板2，隔熱套3和內外雙加熱體6、5組成。坩堝4與內外雙加熱體6、5一同安放在雙加熱坩堝爐的爐底板2上，並經爐底板2與雙加熱坩堝爐外殼1連接，雙加熱坩堝爐外殼1與真空腔體8緊密連結成一體，使爐內部坩堝與真空腔9同時構成真空內腔。雙加熱坩堝爐外殼1周圍內壁夾層安裝有可通冷卻用水7，以冷卻坩堝爐外殼1和真空腔體8。在雙加熱坩堝爐被加熱到正常溫度後，較小發散角原子束11從坩堝4刀口形噴射孔12噴射出，射入真空腔9內，提供給磁光場控制，用於製作各種超微細圖形。如不需要原子束時，可向下移動擋板10擋去原子束11射入真空腔9內。
圖2為由坩堝4、內外雙加熱體6、5，坩堝蓋16和坩堝內芯14等組成的內外雙加熱坩堝爐結構圖。在坩堝4外壁裝有外加熱體5，並開有刀口形噴射孔12(包括外加熱體5也對應開有孔)，坩堝蓋16緊蓋在坩堝4上，不讓材料在加熱後，其原子從蓋縫處溢出。坩堝4內還裝有中間是空心的坩堝內芯14，在坩堝內芯14的上部開有與坩堝4上噴射孔12對齊的刀口形噴射孔17，下部開有液體材料流入孔20，在坩堝內芯14外壁緊套有內加熱體6，並在對應坩堝內芯14上部噴射孔12位置留出孔，以免阻止原子從坩堝內芯14噴射出。中空的坩堝內芯14中間裝有若干根帶有小毛細內孔耐高溫管21，在其上部還裝有帶45°傾角反射板15。當讓外加熱體5通電加熱，並控制使材料熔化為液體19聚積於坩堝4的底部，底部液體材料19通過坩堝內芯14下部孔20流入內芯，由於浸溼和毛細原理，液體材料19可在帶有小毛細內孔耐高溫管21中上升一段高度，當再讓內加熱體6通電加熱，使在毛細內孔耐高溫管21孔內的液體原子材料進一步升溫，控制使液體原子材料達到升華溫度，此時原子材料以游離態原子通過反射板15反射，從坩堝內芯14上部的噴射孔12以大發散角噴出原子束18，由於原子束18發散角較大，周圍大部分原子都打在坩堝4的內壁上，而流回坩堝4的底部，只有正對坩堝4外壁刀口形噴射孔12的小部分原子，繼續通過坩堝4噴射孔12噴射出，形成發散角較小的我們所需要的原子束12進入到真空腔9中。
原子束的發散角與兩噴射孔17、12的大小和距離有關，兩噴射孔愈小或距離愈遠，原子束的發散角也愈小，束斑直徑也會變得愈小，而束斑直徑大小是由要製作的超微細圖形要求來決定的，所以發散角大小也受到要製作的超微細圖形要求影響。
權利要求
1.節料型原子束髮生器，包括真空腔體(8)及真空腔(9)，其特點在於還包括內外雙加熱坩堝爐，該包括內外雙加熱坩堝爐由坩堝(4)、內加熱體(6)、外加熱體(5)，坩堝蓋(16)和坩堝內芯(14)，在坩堝(4)外壁裝有外加熱體(5)，並開有刀口形噴射孔(12)，坩堝蓋(16)緊蓋在坩堝(4)上，坩堝(4)內還裝有坩堝內芯(14)，在坩堝內芯(14)的上部開有與坩堝(4)上噴射孔(12)對齊的刀口形噴射孔(17)，下部開有讓液體材料流入的孔(20)，在坩堝內芯(14)外壁緊套有內加熱體(6)，並在對應坩堝內芯(14)上部噴射孔(12)位置留出孔，坩堝內芯(14)中間裝有若干根帶有小毛細內孔耐高溫管(21)，在其上部還裝有帶傾角的反射板(15)。
2.根據權利要求1所述的節料型原子束髮生器，其特徵在於所述的帶傾角的反射板(15)的傾角為45°。
3.根據權利要求1所述的節料型原子束髮生器，其特徵在於坩堝內芯(14)中間為空心。
全文摘要
節料型原子束髮生器主要由坩堝，坩堝內芯，內外加熱體的雙加熱坩堝爐，以及爐底板，隔熱套，真空腔體等部分組成。原子束通過坩堝內芯和坩堝二個噴射口噴入真空腔內，由坩堝內芯噴射出的大部分原子因發散角較大，未能通過坩堝第二個噴射口噴出，而沿坩堝內壁流下被回收循環使用。因而不僅節約了大量原子材料，而且在坩堝一次裝料相同情況下，連續噴射時間拉長，大大提高了工作效率。
文檔編號H05H3/00GK1503615SQ0215327
公開日2004年6月9日 申請日期2002年11月26日 優先權日2002年11月26日
發明者陳旭南, 姚漢民, 李展, 羅先剛, 石建平, 陳獻忠, 陳元培, 高洪濤, 秦濤 申請人:中國科學院光電技術研究所