[發明專利]一種用于真空噴霧特性研究的鍍膜裝置

無效

• 申請號: 201210191079.1
• 申請日: 2012-06-11
• 公開（公告）號: CN102692332A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 李建昌;李宏宇;劉必林;宮興;黎勛;梁啟煜
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;B05B5/03;B05B5/16;B05B15/00
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李運萍;范象瑞

技術領域

本發明涉及真空霧化噴射裝置，特別是一種用于真空噴霧特性研究的鍍膜裝置。

背景技術

納米薄膜特別是聚合物有機納米復合薄膜，作為一種新型高分子材料薄膜，以其質量輕、柔韌性好及易于加工等特點在聚合物太陽能電池、電致發光器件、薄膜晶體管等光電器件領域具有廣泛的應用。傳統的蒸發和濺射等鍍膜工藝因高溫熱致燒蝕和化學分解等問題很難用來制備高分子聚合物有機薄膜。隨著跨學科技術領域日漸緊密合作，許多納米技術工藝都與液相材料相關。基于溶液的薄膜制備方法主要有旋涂法、噴墨打印法、絲網印刷法、浸涂法、溶膠-凝膠法(sol-gel)、化學溶液沉積法和分解法等。這些方法多是在大氣環境中進行，成膜不均勻，多氣孔，易受氧氣、溶劑以及灰塵污染，影響薄膜器件的使用效率、壽命與性能。而真空噴射法則充分利用了真空條件與液相技術并融合了化學技術，可制備質量輕、面積大的聚合物薄膜，具有膜厚均勻、雜質少及薄膜成份梯度可控等優點。而好的薄膜質量取決于良好的射流霧化結構和較小的霧滴粒度。但霧化是一個動態過程，受噴嘴的結構形式、噴射壓力、外界條件等綜合因素的影響。目前，針對大氣噴霧特性的研究報道較多，而真空條件下有關噴射的論述多局限于對成膜的形貌、結構和光電特性等范圍，對噴霧特性的綜合性研究和用于噴霧特性研究的實驗裝置鮮有報道。即使利用某些真空噴射裝置開展的對成膜形貌、結構和光電特性的研究，其所使用的測試儀器因存在結構復雜、投資成本高等缺點，很難推廣應用。此外，隨著薄膜技術的快速發展，功能梯度薄膜和疊層膜由于其成分和結構的相容性而備受關注，但其制備方法目前多為物理氣相沉積(PVD)法和化學氣相沉積(CVD)法，這兩種方法因存在高溫擴散等現象，很難制備出理想的功能梯度薄膜和疊層膜，而采用真空噴射沉積法制備功能梯度薄膜和疊層膜的具體方法和裝置的報道也很少。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術存在的問題提供一種結構簡單、易于操作、直觀性好、制造成本低的用于真空噴霧特性研究的鍍膜裝置，利用該裝置可實現對真空噴霧各項特性的測試和綜合性研究，同時還可制備不同濃度比多基片聚合物功能梯度薄膜和疊層膜。

為實現上述目的，本發明提供的用于真空噴霧特性研究的鍍膜裝置，包括臺架、真空噴射室、安裝在真空噴射室前端的霧化噴頭、與霧化噴頭相接的液體輸送裝置和高壓氮氣輸送裝置、基片架裝置、加熱裝置和測試裝置；

所述真空噴射室由石英玻璃管構成，通過噴射室固定架置于所述臺架上，石英玻璃管前端通過金屬CF法蘭和真空門法蘭連接，后端通過金屬CF法蘭和放氣閥CF法蘭與抽氣裝置連接，抽氣裝置由角閥、液氮冷阱、旋片泵和連接管道組成；真空門法蘭端蓋上安裝有高真空復合式真空規、電極引線法蘭、測試信號線法蘭、高壓靜電線法蘭和兩個VCR管件法蘭；

所述霧化噴頭有兩個，相鄰安裝在真空噴射室中軸線橫向兩側，分別由噴頭主體和噴頭組成；其中噴頭主體采用雙流體金屬空氣霧化噴頭，噴頭為感應充電氣力式靜電噴頭；該感應充電氣力式靜電噴頭由噴嘴帽、壓緊塊、環形電極和噴嘴組成；壓緊塊和噴嘴由絕緣材料制成，通過噴嘴帽和密封圈壓緊并固定在噴頭主體上，環形電極由黃銅制成，嵌入壓緊塊流道霧化區周圍，并用一微型插頭通過高壓靜電線和真空門法蘭端蓋上的高壓靜電線法蘭與置于真空噴射室外部的高壓靜電發生器相連；在兩個霧化噴頭的前面設有帶升降裝置的噴嘴擋板，噴嘴擋板由開有橫向槽孔的絕緣材料制成；

所述液體輸送裝置包括四個盛裝液體的容器和兩個HPLC液相色譜泵；四個盛裝液體的容器分為兩組，每組兩個，分別通過VCR管路與兩個HPLC液相色譜泵連接，兩個HPLC液相色譜泵出口分別通過液體VCR管路和真空門法蘭端蓋上的VCR管件法蘭與所述兩個霧化噴頭相接；

所述高壓氮氣輸送裝置包括高壓氮氣瓶，高壓氮氣瓶通過兩路氮氣VCR管路依次連接變截面流量計、隔膜閥、壓力計和真空門法蘭端蓋上的VCR管件法蘭與所述兩個霧化噴頭相接；

所述基片架裝置包括基片架，基片架通過基片架連接件與可沿內導軌往復移動的軸承座滑塊連接，軸承座滑塊上部有矩形鐵片，內導軌的兩端分別固定在由絕緣材料制成的圓環形內導軌支架上，內導軌支架通過三個對稱分布的螺栓B固定在石英玻璃管內壁的兩端；在石英玻璃管外部，有與軸承座滑塊相對應、可沿外導軌滑動的外置磁控裝置，該磁控裝置由電永磁鐵和滑片組成，外導軌兩端固定安裝在噴射室固定架上；在軸承座滑塊的一側安裝有標尺，在標尺對應的石英玻璃管外壁上有刻度尺；